DE102022209710A1

DE102022209710A1 - Method for determining a connection quality of a temperature sensor and optical system

Info

Publication number: DE102022209710A1
Application number: DE102022209710.6A
Authority: DE
Inventors: Ingo Bergmann; Lars Berger
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2024-03-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Anbindungsgüte eines Temperatursensors (27) an eine Oberfläche (25a) eines Bauteils, insbesondere eines optischen Elements (M2) oder einer Halterung für ein optisches Element (M2), umfassend: Erzeugen einer Eigenerwärmung des Temperatursensors (27), Messen eines zeitlichen Verlaufs einer durch die Eigenerwärmung bedingten Temperaturänderung mittels des Temperatursensors (27), sowie Bestimmen der Anbindungsgüte des Temperatursensors (27) anhand des gemessenen zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung. Die Erfindung betrifft auch ein optisches System, insbesondere ein Lithographiesystem, umfassend: ein Bauteil, insbesondere ein optisches Element (M2), einen Temperatursensor (27), der an eine Oberfläche (25a) des Bauteils (M2) angebunden ist, sowie eine Auswerteeinrichtung (24), die ausgebildet ist, zur Bestimmung einer Anbindungsgüte des Temperatursensors (27) das weiter oben beschriebene Verfahren durchzuführen. The invention relates to a method for determining a connection quality of a temperature sensor (27) to a surface (25a) of a component, in particular an optical element (M2) or a holder for an optical element (M2), comprising: generating self-heating of the temperature sensor (27 ), measuring a time course of a temperature change caused by self-heating by means of the temperature sensor (27), and determining the connection quality of the temperature sensor (27) based on the measured time course of the temperature change. The invention also relates to an optical system, in particular a lithography system, comprising: a component, in particular an optical element (M2), a temperature sensor (27) which is connected to a surface (25a) of the component (M2), and an evaluation device ( 24), which is designed to carry out the method described above to determine a connection quality of the temperature sensor (27).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Anbindungsgüte eines (passiven) Temperatursensors an eine Oberfläche eines Bauteils, insbesondere eines optischen Elements oder einer Halterung für ein optisches Element. Die Erfindung betrifft auch ein optisches System, insbesondere ein Lithographiesystem, umfassend: ein Bauteil, insbesondere ein optisches Element oder eine Halterung für ein optisches Element, sowie einen Temperatursensor, der an eine Oberfläche des Bauteils angebunden ist.The invention relates to a method for determining a connection quality of a (passive) temperature sensor to a surface of a component, in particular an optical element or a holder for an optical element. The invention also relates to an optical system, in particular a lithography system, comprising: a component, in particular an optical element or a holder for an optical element, and a temperature sensor which is connected to a surface of the component.

Unter der Anbindungsgüte wird ein Maß für die Güte der thermischen Kopplung bzw. für den thermischen Widerstand zwischen der Oberfläche des Bauteils, dessen Temperatur überwacht werden soll, und dem Temperatursensor verstanden. Die Anbindungsgüte eines Temperatursensors an die Oberfläche des zu überwachenden Bauteils bestimmt die Qualität der stationären sowie der transienten Temperaturmessung. Nur bei einer hohen Anbindungsgüte bzw. bei einem kleinen thermischen Widerstand kann im eingeschwungenen Zustand eine präzise Temperaturmessung gewährleistet werden, d.h. eine hohe absolute/relative Genauigkeit und eine hohe Auflösung bei der Messung, da die Temperatur des Bauteils und des Temperatursensors sich im eingeschwungenen Zustand besser angleichen als bei einem hohen thermischen Widerstand. Eine hohe Anbindungsgüte ermöglicht auch eine geringe Ansprechzeit des Temperatursensors, da die Temperatur des Temperatursensors schneller der Temperatur des Bauteils folgt und somit ein unerwünschter Zeitverzug bei der Temperaturmessung vermieden werden kann. Eine präzise Temperaturmessung wird beispielsweise in Lithographiesystemen benötigt, speziell bei optischen Elementen in Form von Spiegeln z.B. für die EUV-Lithographie, aber auch bei anderen Bauteilen, deren Temperatur überwacht werden soll.The connection quality is understood to be a measure of the quality of the thermal coupling or the thermal resistance between the surface of the component whose temperature is to be monitored and the temperature sensor. The quality of the connection of a temperature sensor to the surface of the component to be monitored determines the quality of the stationary and transient temperature measurement. Only with a high connection quality or a small thermal resistance can a precise temperature measurement be guaranteed in the steady state, i.e. a high absolute/relative accuracy and a high resolution in the measurement, since the temperature of the component and the temperature sensor are better in the steady state equal to that of a high thermal resistance. A high connection quality also enables a short response time of the temperature sensor, since the temperature of the temperature sensor follows the temperature of the component more quickly and thus an undesirable time delay in temperature measurement can be avoided. Precise temperature measurement is required, for example, in lithography systems, especially for optical elements in the form of mirrors, for example for EUV lithography, but also for other components whose temperature needs to be monitored.

Für die Bestimmung der Anbindungsgüte eines Temperatursensors an die Oberfläche eines Bauteils kann eine Wärmeleistung in das Bauteil eingetragen und die Ansprechzeit des an das Bauteil angebundenen Temperatursensors bestimmt werden. Die Anbindungsgüte des Temperatursensors ist von der gemessenen Ansprechzeit und der Sprunghöhe im eingeschwungenen Zustand abhängig. Auf diese Weise können daher unvollständig oder fehlerhaft an die Oberfläche des optischen Elements angebundene Temperatursensoren erkannt werden. Insbesondere für den Fall, dass der Temperatursensor an die Oberfläche über eine Klebeverbindung angebunden ist, kann die Anbindungsgüte beispielsweise durch eingeschlossene, von außen nicht sichtbare Luftblasen verringert werden. Auch kann sich die Anbindungsgüte im Laufe der Zeit verändern, typischerweise verringern. Beispielsweise kann es bei einer Klebung zu Alterungseffekten z.B. in Form einer Delamination der Kleberschicht kommen, welche die Oberfläche der zu überwachenden Komponente mit dem Temperatursensor oder mit einer mit dem Temperatursensor in Verbindung stehenden Hülle oder dergleichen verbindet.To determine the connection quality of a temperature sensor to the surface of a component, a thermal power can be entered into the component and the response time of the temperature sensor connected to the component can be determined. The connection quality of the temperature sensor depends on the measured response time and the jump height in the steady state. In this way, temperature sensors that are incompletely or incorrectly connected to the surface of the optical element can be detected. Particularly in the event that the temperature sensor is connected to the surface via an adhesive connection, the quality of the connection can be reduced, for example, by enclosed air bubbles that are not visible from the outside. The quality of the connection can also change over time and typically decrease. For example, when gluing, aging effects can occur, for example in the form of delamination of the adhesive layer that connects the surface of the component to be monitored to the temperature sensor or to a casing or the like connected to the temperature sensor.

Aufgabe der ErfindungTask of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Bestimmen einer Anbindungsgüte eines Temperatursensors zu verbessern, insbesondere dessen Genauigkeit zu erhöhen.One object of the invention is to improve a method for determining a connection quality of a temperature sensor, in particular to increase its accuracy.

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, umfassend: Erzeugen einer Eigenerwärmung des Temperatursensors, Messen eines zeitlichen Verlaufs einer durch die Eigenerwärmung bedingten Temperaturänderung mittels des Temperatursensors, sowie Bestimmen der Anbindungsgüte des Temperatursensors anhand des gemessenen zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung.This object is achieved according to a first aspect by a method of the type mentioned at the outset, comprising: generating a self-heating of the temperature sensor, measuring a time course of a temperature change caused by the self-heating by means of the temperature sensor, and determining the connection quality of the temperature sensor based on the measured time course of the Temperature change.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Bestimmung der Anbindungsgüte den Temperatursensor selbst als Wärmequelle zu verwenden, d.h. die Eigenerwärmung des Temperatursensors wird dazu genutzt, um die Anbindungsgüte des Temperatursensors an die Oberfläche des Bauteils zu bestimmen. Zu diesem Zweck wird mit Hilfe des Temperatursensors der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung gemessen, die auf die Eigenerwärmung des Temperatursensors zurückzuführen ist. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter der Temperaturänderung die Temperaturdifferenz zwischen einer von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur und einer Referenztemperatur vor dem Beginn der Eigenerwärmung verstanden. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die thermische Masse bzw. die Wärmekapazität des Bauteils sehr viel größer ist als die Wärmekapazität des Temperatursensors, so dass die Referenztemperatur während der Temperaturmessung nahezu konstant bleibt. Auf diese Weise kann die Temperaturmessung auf einem beliebigen Ist-Temperaturniveau bzw. einer beliebigen Referenztemperatur des Bauteils durchgeführt werden.According to the invention, it is proposed to use the temperature sensor itself as a heat source to determine the connection quality, i.e. the self-heating of the temperature sensor is used to determine the connection quality of the temperature sensor to the surface of the component. For this purpose, the time course of the temperature change, which is due to the self-heating of the temperature sensor, is measured with the help of the temperature sensor. For the purposes of this application, the temperature change is understood to mean the temperature difference between a temperature measured by the temperature sensor and a reference temperature before the start of self-heating. This assumes that the thermal mass or heat capacity of the component is much larger than the heat capacity of the temperature sensor, so that the reference temperature remains almost constant during the temperature measurement. In this way, the temperature measurement can be carried out at any actual temperature level or any reference temperature of the component.

Der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung im transienten Regime hängt von der Zeitkonstante bzw. den Zeitkonstanten der Wärmeübertragung während der Aufheiz- oder ggf. während einer Abkühlphase des Temperatursensors bei oder nach der Eigenerwärmung ab. Die Eigenerwärmung kann z.B. in Form einer Sprungfunktion erfolgen, d.h. in Form einer sprunghaften Erhöhung der in den Temperatursensor eingebrachten Leistung. Der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung bildet in diesem Fall die Sprungantwort. Die Sprunghöhe zwischen dem eingeschwungenen Zustand vor und dem eingeschwungenen Zustand nach dem Abschluss der Eigenerwärmung wird von der vom Temperatursensor dissipierten Verlustleistung bestimmt. Es versteht sich, dass auch die zeitliche Veränderung der Temperaturänderung bei anderen Formen der Eigenerwärmung des Temperatursensors, z.B. einer Eigenerwärmung in Form einer Impulsfunktion oder dergleichen, für die Bestimmung der Anbindungsgüte gemessen und ausgewertet werden kann.The time course of the temperature change in the transient regime depends on the time constant or the time constants of the heat transfer during the heating up or possibly during a cooling phase of the temperature sensor during or after self-heating. Self-heating can For example, in the form of a step function, ie in the form of a sudden increase in the power introduced into the temperature sensor. In this case, the time course of the temperature change forms the step response. The jump height between the steady state before and the steady state after self-heating is completed is determined by the power loss dissipated by the temperature sensor. It is understood that the temporal change in the temperature change in other forms of self-heating of the temperature sensor, for example self-heating in the form of a pulse function or the like, can also be measured and evaluated to determine the connection quality.

Bei bekannten bzw. konstanten Randbedingungen können aus dem zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung Rückschlüsse auf das thermische Verhalten des Temperatursensors sowie auf die Güte bzw. auf die Qualität der thermischen Anbindung des Temperatursensors an das zu überwachende Bauteil gezogen werden. Bei den Randbedingungen, die bekannt bzw. konstant sein sollten, kann es sich beispielsweise um die (Material-)Eigenschaften des Temperatursensors, des Bauteils, an dessen Oberfläche der Temperatursensor angebunden ist, um die Eigenschaften einer ggf. vorhandenen Hülle, in die der Temperatursensor eingebettet ist, um die Umgebungsatmosphäre, etc. handeln. Bei den Materialeigenschaften kann es sich beispielsweise um die Dichte, die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität handeln.If the boundary conditions are known or constant, conclusions can be drawn from the time course of the temperature change about the thermal behavior of the temperature sensor and about the quality of the thermal connection of the temperature sensor to the component to be monitored. The boundary conditions, which should be known or constant, can be, for example, the (material) properties of the temperature sensor, the component to whose surface the temperature sensor is connected, or the properties of a possibly existing shell in which the temperature sensor is embedded, the surrounding atmosphere, etc. The material properties can be, for example, density, thermal conductivity and specific heat capacity.

Wenn der Temperatursensor sowohl als Wärmequelle als auch zur Überwachung der Temperatur des Bauteils anhand einer temperaturabhängigen Widerstandsänderung verwendet wird, ist es insbesondere für den Fall, dass die Bestimmung der Anbindungsgüte während des laufenden Betriebs erfolgen soll (s.u.) ggf. erforderlich, Voruntersuchungen durchzuführen, die eine Vergleichswert bereitstellen, mit dem die gemessene Temperaturveränderung abgeglichen werden kann. Derartige Voruntersuchungen sind aber nicht zwingend notwendig bzw. deren Durchführung hängt von den Genauigkeitsanforderungen ab.If the temperature sensor is used both as a heat source and to monitor the temperature of the component based on a temperature-dependent change in resistance, it may be necessary to carry out preliminary investigations, particularly in the event that the connection quality is to be determined during ongoing operation (see below). provide a comparison value with which the measured temperature change can be compared. However, such preliminary investigations are not absolutely necessary and their implementation depends on the accuracy requirements.

Die Verwendung des Temperatursensors als Wärmequelle zur Bestimmung der Anbindungsgüte hat gegenüber dem weiter oben beschriebenen Verfahren, bei dem ein Wärmeeintrag in das zu überwachende Bauteil eingebracht wird, aufgrund des im Vergleich zum Volumen des Bauteils deutlich kleineren Volumens des Temperatursensors, in dem der Wärmeeintrag erfolgt, den Vorteil eines deutlich größeren Auflösungsvermögens. Insbesondere bei Bauteilen in Form von optischen Elementen wie Spiegeln oder dergleichen ist aufgrund des frühen Einbaus von Temperatursensoren zudem der Zugang zur optisch aktiven Spiegelfläche zum Einbringen der Wärmeleistung oft nicht gegeben. Temperatursensoren mit unvollständiger oder fehlerhafter Anbindung an die Oberfläche des Bauteils werden daher häufig erst sehr spät erkannt.The use of the temperature sensor as a heat source to determine the connection quality has, compared to the method described above, in which a heat input is introduced into the component to be monitored, due to the significantly smaller volume of the temperature sensor in which the heat input takes place compared to the volume of the component. the advantage of a significantly greater resolution. Particularly in the case of components in the form of optical elements such as mirrors or the like, access to the optically active mirror surface for introducing the heat output is often not possible due to the early installation of temperature sensors. Temperature sensors with incomplete or incorrect connection to the surface of the component are therefore often only recognized very late.

Bei einer Variante wird als Maß für die Anbindungsgüte (mindestens) eine Zeitkonstante des gemessenen zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung und/oder eine Dissipationskonstante bestimmt. Bei der Zeitkonstante handelt es sich um ein Maß für die Zeitdauer bis zum Erreichen einer stationären bzw. zeitlich konstanten End-Temperatur nach dem Beginn der Eigenerwärmung. Bei einer Eigenerwärmung in Form eines Leistungssprungs beschreibt die Zeitkonstante die Zeitdauer bis zum Erreichen von ca. 63% der Sprunghöhe zwischen der Referenztemperatur vor der Eigenerwärmung und der stationären End-Temperatur. Die Zeitkonstante ist ein Maß für die Dynamik der Wärmeübertragung von dem Temperatursensor auf andere Komponenten, die den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung beeinflussen, beispielsweise der Dynamik der Wärmeübertragung auf das zu überwachende Bauteil, die von der Anbindungsgüte des Temperatursensors an die Oberfläche des zu überwachenden Bauteils abhängig ist.In one variant, (at least) a time constant of the measured time course of the temperature change and/or a dissipation constant is determined as a measure of the connection quality. The time constant is a measure of the time until a stationary or temporally constant final temperature is reached after the start of self-heating. In the case of self-heating in the form of a power jump, the time constant describes the time until approx. 63% of the jump height is reached between the reference temperature before self-heating and the stationary final temperature. The time constant is a measure of the dynamics of the heat transfer from the temperature sensor to other components that influence the time course of the temperature change, for example the dynamics of the heat transfer to the component to be monitored, which depends on the quality of the connection of the temperature sensor to the surface of the component to be monitored is.

Bei der hier beschriebenen Zeitkonstante handelt es sich um die Zeitkonstante des thermischen Gesamtsystems, das die Wärmeübertragung des Temperatursensors beeinflusst. Hinsichtlich der Möglichkeiten zur Bestimmung von thermischen Zeitkonstanten sei auf den Artikel „Thermische Betrachtungen in Bezug auf Temperatur und Zeit“, Dr. J. Adam, 22. FED-Konferenz, 18.-20. September 2014, Vortragsband, S. 276-284, „https://www.adam-research.de/pdfs/Adam_Temperatur-und-Zeit_2014.pdf“ verwiesen, in dem thermische Zeitkonstanten zur Bewertung von Leiterplatten beschrieben werden. In dem dort beschriebenen Anwendungsfall überwachen Temperatursensoren das thermische Verhalten des Bauteils (der Leiterplatte), in dem die Verlustleistung erzeugt wird.The time constant described here is the time constant of the overall thermal system, which influences the heat transfer of the temperature sensor. Regarding the possibilities for determining thermal time constants, please refer to the article “Thermal considerations in relation to temperature and time”, Dr. J. Adam, 22nd Federal Reserve Conference, 18-20. September 2014, lecture volume, pp. 276-284, “https://www.adam-research.de/pdfs/Adam_Temperatur-und-Zeit_2014.pdf”, in which thermal time constants for evaluating printed circuit boards are described. In the application described there, temperature sensors monitor the thermal behavior of the component (the circuit board) in which the power loss is generated.

Aus dem zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung kann auch die Dissipationskonstante bestimmt werden. Die Dissipationskonstante bezeichnet das Verhältnis der bei der Eigenerwärmung von dem Temperatursensor dissipierten (bei einer Eigenerwärmung in Form einer Sprungfunktion konstanten) Leistung zur Differenz zwischen der Temperatur des Temperatursensors vor der Eigenerwärmung und der stationären Temperatur, die der Temperatursensor nach dem transienten Übergang aufweist. Die Dissipationskonstante stellt ein Maß für die Sprunghöhe, d.h. für den Unterschied zwischen zwei stationären Zuständen dar, während die thermische(n) Zeitkonstante(n) die dynamische Veränderung der Temperatur berücksichtigen. Die Dissipationskonstante wird in der Literatur auch als Eigenerwärmungskoeffizient bezeichnet.The dissipation constant can also be determined from the time course of the temperature change. The dissipation constant refers to the ratio of the power dissipated by the temperature sensor during self-heating (constant in the form of a step function during self-heating) to the difference between the temperature of the temperature sensor before self-heating and the stationary temperature that the temperature sensor has after the transient transition. The dissipation constant represents a measure of the jump height, ie the difference between two stationary states, while the thermal time constant(s) take the dynamic change in temperature into account. The Dissi pation constant is also referred to in the literature as the self-heating coefficient.

Bei einer Weiterbildung dieser Variante wird der gemessene zeitliche Verlauf der Temperaturänderung mit Hilfe einer Ausgleichskurve an ein thermisches Modell für den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung angeglichen und die Zeitkonstante und/oder die Dissipationskonstante wird/werden anhand der Ausgleichskurve bestimmt. Der gemessene zeitliche Verlauf der Temperaturänderung enthält zufällige Störungen, die mit Hilfe der Ausgleichskurve größtenteils eliminiert werden können. Die Ausgleichskurve stellt eine mathematische Relation bzw. einen funktionalen Zusammenhang zwischen den bekannten bzw. konstanten Parametern des thermischen Modells und den beobachteten Parametern her. Für das Bestimmen der Ausgleichskurve aus den Messdaten des zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung kann ein übliches Verfahren der Ausgleichsrechnung verwendet werden, beispielsweise die Methode der kleinsten Quadrate.In a further development of this variant, the measured time course of the temperature change is adjusted to a thermal model for the time course of the temperature change using a compensation curve and the time constant and/or the dissipation constant is/are determined using the compensation curve. The measured time course of the temperature change contains random disturbances, which can largely be eliminated using the compensation curve. The compensation curve establishes a mathematical relation or a functional connection between the known or constant parameters of the thermal model and the observed parameters. To determine the compensation curve from the measurement data of the time course of the temperature change, a common compensation calculation method can be used, for example the least squares method.

Bei einer weiteren Weiterbildung beinhaltet das thermische Modell ein thermisches Ersatzschaltungsmodell mit mehreren thermischen Ersatzwiderständen, denen jeweils eine Zeitkonstante zugeordnet ist. Die Wärmeübertragung kann u.a. mit Hilfe von Ersatzschaltungsmodellen modelliert werden, analog zu Modellen der chemischen Impedanzspektroskopie, vgl. beispielsweise Abschnitt 8.3.2 („Wärmeübertragungsmodell“) in der Dissertation „Verfahren zur Charakterisierung und Modellierung von Lithium-Ionen-Zellen“ von Jan Philipp Schmidt, Karlsruher Institut für Technologie, 2014 („https://d-nb.info/1045933708/34“). Bei einem derartigen Ersatzschaltungsmodell wird ein jeweiliger thermischer Ersatzwiderstand durch ein RC-Glied in Form eines Tiefpasses beschrieben, dessen Zeitkonstante τ dem Produkt des thermischen Widerstands R_th und der thermischen Kapazität C_th entspricht, d.h. τ = R_th × C_th. Die thermischen Ersatzwiderstände sind bei diesem Ersatzschaltungsmodell typischerweise in einer Parallelschaltung angeordnet. Die von dem Temperatursensor dissipierte Leistung entspricht der (Wärme-)Quelle des Ersatzschaltungsmodells. Mit Ausnahme des thermischen Ersatzwiderstands der Anbindung des Temperatursensors an die Oberfläche des Bauteils werden die thermischen Ersatzwiderstände des thermischen Modells als bekannt vorausgesetzt, da diese durch eine Kalibrierung bestimmt oder anhand von Materialparametern berechnet werden können.In a further development, the thermal model includes a thermal equivalent circuit model with several thermal equivalent resistors, each of which is assigned a time constant. The heat transfer can be modeled, among other things, with the help of equivalent circuit models, analogous to models of chemical impedance spectroscopy, see, for example, Section 8.3.2 (“Heat transfer model”) in the dissertation “Methods for characterizing and modeling lithium-ion cells” by Jan Philipp Schmidt , Karlsruhe Institute of Technology, 2014 (“https://d-nb.info/1045933708/34”). In such an equivalent circuit model, a respective thermal equivalent resistance is described by an RC element in the form of a low-pass filter, the time constant τ of which corresponds to the product of the thermal resistance R _th and the thermal capacity C _th , ie τ = R _th × C _th . In this equivalent circuit model, the thermal equivalent resistors are typically arranged in a parallel connection. The power dissipated by the temperature sensor corresponds to the (heat) source of the equivalent circuit model. With the exception of the thermal equivalent resistance of the connection of the temperature sensor to the surface of the component, the thermal equivalent resistances of the thermal model are assumed to be known, since these can be determined through calibration or calculated based on material parameters.

Bei einer Weiterbildung dieser Variante umfasst das thermische Ersatzschaltungsmodell einen thermischen Ersatzwiderstand für den Temperatursensor, einen thermischen Ersatzwiderstand für die Anbindung des Temperatursensors an die Oberfläche des Bauteils und bevorzugt einen thermischen Ersatzwiderstand für eine den Temperatursensor umgebende Hülle (falls vorhanden).In a further development of this variant, the thermal equivalent circuit model includes a thermal equivalent resistor for the temperature sensor, a thermal equivalent resistor for connecting the temperature sensor to the surface of the component and preferably a thermal equivalent resistor for a shell surrounding the temperature sensor (if present).

Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es für die Bestimmung der Anbindungsgüte des Temperatursensors in der Regel erforderlich, die thermischen Randbedingungen in der Umgebung des Temperatursensors zu kennen. Ist dies der Fall, d.h. ist beispielsweise der thermische Ersatzwiderstand des Temperatursensors sowie der thermische Ersatzwiderstand eines den Temperatursensor ggf. umgebenden Hülle bekannt, kann der thermische Ersatzwiderstand der Anbindung des Temperatursensors an die Oberfläche bzw. die zugehörige Zeitkonstante bestimmt werden. Die zwei bzw. drei hier beschriebenen Ersatzwiderstände sind für das thermische Ersatzschaltungsmodell typischerweise erforderlich. Die Ausgleichskurve des thermischen Modells, die an den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung angeglichen wird, entspricht im Fall von drei thermischen Ersatzwiderständen einem RC-Tiefpass dritter Ordnung.As described above, in order to determine the connection quality of the temperature sensor it is generally necessary to know the thermal boundary conditions in the area around the temperature sensor. If this is the case, i.e. if, for example, the thermal equivalent resistance of the temperature sensor and the thermal equivalent resistance of a casing possibly surrounding the temperature sensor are known, the thermal equivalent resistance of the connection of the temperature sensor to the surface or the associated time constant can be determined. The two or three equivalent resistors described here are typically required for the thermal equivalent circuit model. The compensation curve of the thermal model, which is adjusted to the time course of the temperature change, corresponds to a third-order RC low pass in the case of three thermal equivalent resistors.

Das thermische Ersatzschaltungsmodell kann aber auch weitere thermische Ersatzwiderstände beinhalten, beispielsweise einen thermischen Ersatzwiderstand für das Bauteil, an dessen Oberfläche der Temperatursensor angebunden ist, oder einen thermischen Ersatzwiderstand der Umgebung, in der das Bauteil und der Temperatursensor angeordnet sind (z.B. Luft oder Vakuum). In der Regel sind die Zeitkonstanten dieser thermischen Ersatzwiderstände jedoch so groß, dass diese bei dem thermischen Ersatzschaltungsmodell vernachlässigt werden können.However, the thermal equivalent circuit model can also include further thermal equivalent resistances, for example a thermal equivalent resistance for the component to whose surface the temperature sensor is connected, or a thermal equivalent resistance of the environment in which the component and the temperature sensor are arranged (e.g. air or vacuum). As a rule, however, the time constants of these thermal equivalent resistances are so large that they can be neglected in the thermal equivalent circuit model.

Bei einer weiteren Variante ist der Temperatursensor an die Oberfläche des Bauteils über eine Klebeverbindung angebunden. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es insbesondere bei der Anbindung des Temperatursensors über eine Klebeverbindung günstig, die Anbindungsgüte des Temperatursensors zu bestimmen: Bei einer Klebeverbindung, genauer gesagt in einer Kleberschicht, die auf die Oberfläche des Bauteils aufgebracht ist, können sich Bläschen bilden, die von außen nicht erkennbar sind und die thermische Anbindung des Temperatursensors an das Bauteil verschlechtern. Auch kann bei einer Klebeverbindung im Laufe der Zeit eine Degradation und ggf. eine Delamination auftreten, die ebenfalls zu einer Verschlechterung der thermischen Anbindung führt. Die thermische Anbindung bei einer Klebeverbindung ist u.a. von der Dicke der Kleberschicht abhängig, die ggf. aufgrund einer Volumenänderung beim Austrocknen des Klebers oder bei der Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Umgebung variiert. Die Anbindung des Temperatursensors an das Bauteil muss nicht zwingend über eine Klebeverbindung erfolgen, vielmehr kann der Temperatursensor auch auf andere Weise, beispielsweise über eine Klemm- oder eine Schraubverbindung, an das Bauteil angebunden sein.In a further variant, the temperature sensor is connected to the surface of the component via an adhesive connection. As described above, it is particularly useful when connecting the temperature sensor via an adhesive connection to determine the quality of the connection of the temperature sensor: With an adhesive connection, more precisely in an adhesive layer that is applied to the surface of the component, bubbles can form, which cannot be seen from the outside and impair the thermal connection of the temperature sensor to the component. With an adhesive connection, degradation and possibly delamination can also occur over time, which also leads to a deterioration in the thermal connection. The thermal connection in an adhesive connection depends, among other things, on the thickness of the adhesive layer, which may vary due to a change in volume when the adhesive dries out or when moisture is absorbed from the environment. The connection of the temperature sensor to the component does not necessarily have to be done via an adhesive connection; rather, the temperature sensor can also be connected in another way For example, via a clamp or screw connection, be connected to the component.

Bei einer weiteren Weiterbildung ist der Temperatursensor in eine Hülle eingebettet und eine Oberfläche der Hülle ist über die Klebeverbindung an die Oberfläche des Bauteils angebunden. Bei der Hülle kann es sich beispielsweise um eine Vergussmasse, z.B. eine Wärmeleitpaste, einen Gap-Filler oder dergleichen handeln, in die der Temperatursensor eingebettet ist. Die Vergussmasse weist eine Oberfläche auf, die der Oberfläche des Bauteils gegenüberliegt und die über eine Klebeverbindung, typischerweise über eine Kleberschicht, mit der Oberfläche des Bauteils in Verbindung steht. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es typischerweise erforderlich, den thermischen Ersatzwiderstand der Hülle bei der Bestimmung der Anbindungsgüte zu berücksichtigen. Die Anbindungsgüte des Temperatursensors und der thermische Ersatzwiderstand der Hülle werden u.a. vom Abstand zwischen dem Temperatursensor und der Oberfläche der Hülle beeinflusst, an der die Hülle an die Oberfläche des Bauteils angebunden ist.In a further development, the temperature sensor is embedded in a casing and a surface of the casing is connected to the surface of the component via the adhesive connection. The casing can be, for example, a casting compound, e.g. a thermal paste, a gap filler or the like, in which the temperature sensor is embedded. The casting compound has a surface which is opposite the surface of the component and which is connected to the surface of the component via an adhesive connection, typically via an adhesive layer. As described above, it is typically necessary to consider the equivalent thermal resistance of the envelope when determining the connection quality. The connection quality of the temperature sensor and the equivalent thermal resistance of the shell are influenced, among other things, by the distance between the temperature sensor and the surface of the shell, where the shell is connected to the surface of the component.

Grundsätzlich ist es möglich, das Verfahren zum Bestimmen der Anbindungsgüte des Temperatursensors nach dem Herstellen einer (Klebe-)Verbindung mit der Oberfläche des Bauteils, aber vor der Inbetriebnahme des Bauteils durchzuführen. In diesem Fall wird die Temperatur des Bauteils mit Hilfe des Temperatursensors noch nicht überwacht. Die Eigenerwärmung bzw. der Leistungssprung erfolgt in diesem Fall ausgehend von einer bekannten (Referenz-)Temperatur des Temperatursensors, die z.B. der Raumtemperatur (22°C) entsprechen kann.In principle, it is possible to carry out the method for determining the connection quality of the temperature sensor after establishing an (adhesive) connection with the surface of the component, but before putting the component into operation. In this case, the temperature of the component is not yet monitored using the temperature sensor. In this case, the self-heating or the jump in performance occurs based on a known (reference) temperature of the temperature sensor, which can correspond, for example, to the room temperature (22°C).

Bei einer weiteren Variante wird das Bestimmen der Anbindungsgüte während der Überwachung der Temperatur des Bauteils mit Hilfe des Temperatursensors durchgeführt, insbesondere während des Betriebs eines optischen Systems, in welches das Bauteil integriert ist. In diesem Fall wird während der Überwachung der Temperatur des Bauteils die Eigenerwärmung des Temperatursensors erzeugt. Da die Überwachung der Temperatur des Bauteils in der Regel durch eine temperaturabhängige Widerstandsänderung des Temperatursensors erfolgt (s.u.), ist es wie weiter oben beschrieben ggf. erforderlich, vorab Vergleichsuntersuchungen oder - für den Fall, dass Materialparameter und Fertigungstoleranzen hinreichend bekannt sind - eine genaue Modellierung durchzuführen, um die Temperaturänderung, die auf die definierte, zusätzliche Eigenerwärmung zurückzuführen ist, von einer auf die Veränderung der Temperatur des überwachten Bauteils zurückzuführende Temperaturänderung zu unterscheiden. Auf diese Weise kann die Anbindungsgüte des Temperatursensors auch während des Betriebs eines optischen Systems bestimmt werden, in welches das Bauteil integriert ist. Bei einem solchen optischen System kann es sich beispielsweise um ein Lithographiesystem handeln, insbesondere um eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie oder für die DUV-Lithographie. Bei dem Bauteil kann es sich insbesondere um einen Spiegel handeln, der eine optische Oberfläche aufweist, an der Nutzstrahlung im EUV-Wellenlängenbereich oder im DUV-Wellenlängenbereich reflektiert wird.In a further variant, the connection quality is determined while monitoring the temperature of the component using the temperature sensor, in particular during the operation of an optical system in which the component is integrated. In this case, the self-heating of the temperature sensor is generated while monitoring the temperature of the component. Since the temperature of the component is usually monitored by a temperature-dependent change in resistance of the temperature sensor (see below), it may be necessary, as described above, to carry out comparative studies in advance or - in the event that material parameters and manufacturing tolerances are sufficiently known - precise modeling to distinguish the temperature change that is due to the defined, additional self-heating from a temperature change that is due to the change in the temperature of the monitored component. In this way, the connection quality of the temperature sensor can also be determined during operation of an optical system in which the component is integrated. Such an optical system can be, for example, a lithography system, in particular a projection exposure system for EUV lithography or for DUV lithography. The component can in particular be a mirror that has an optical surface on which useful radiation in the EUV wavelength range or in the DUV wavelength range is reflected.

Bei einer Variante wird bei der Bestimmung der Temperatur des Bauteils mittels des Temperatursensors die Anbindungsgüte des Temperatursensors berücksichtigt. Bei dieser Variante wird die auf die weiter oben beschriebene Weise bestimmte Anbindungsgüte des Temperatursensors dazu genutzt, um die Genauigkeit der Temperaturmessung des Bauteils zu verbessern und ggf. die Wert der Anbindungsgüte abhängigen Fehler bei der Temperaturmessung des Bauteils zu korrigieren. Sind die Dissipationskonstante und die dissipierte elektrische Leistung des Temperatursensors während der Temperaturmessung bekannt, kann der Fehler bei der Temperaturmessung, der durch die Eigenerwärmung des Temperatursensors entsteht, rechnerisch korrigiert werden.In one variant, the connection quality of the temperature sensor is taken into account when determining the temperature of the component using the temperature sensor. In this variant, the connection quality of the temperature sensor determined in the manner described above is used to improve the accuracy of the temperature measurement of the component and, if necessary, to correct the errors in the temperature measurement of the component that depend on the value of the connection quality. If the dissipation constant and the dissipated electrical power of the temperature sensor are known during the temperature measurement, the error in the temperature measurement caused by the temperature sensor's own heating can be corrected mathematically.

Bei einer weiteren Variante wird das Bestimmen der Anbindungsgüte mehrmals zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt. Bei ansonsten konstanten Randbedingungen können durch die mehrfache Bestimmung der Anbindungsgüte zu unterschiedlichen Zeitpunkten während der Lebensdauer des Bauteils bzw. des optischen Systems Rückschlüsse auf die zeitliche Veränderung der Anbindung, insbesondere einer Schicht oder einzelner Schichten einer Klebeverbindung, bzw. des optischen Systems gezogen werden, in welches das Bauteil integriert ist.In a further variant, the connection quality is determined several times at different times. If the boundary conditions are otherwise constant, conclusions can be drawn about the temporal change in the connection, in particular a layer or individual layers of an adhesive connection, or of the optical system, by determining the quality of the connection several times at different times during the service life of the component or the optical system which the component is integrated.

Anders als dies oben dargestellt wurde, ist es möglich, während der Bestimmung der Anbindungsgüte kurzzeitig auf die Überwachung der Temperatur des Bauteils zu verzichten. Insbesondere kann die Bestimmung der Anbindungsgüte in Pausenzeiten durchgeführt werden, in denen das optische System, in welches das Bauteil integriert ist, nicht im Betrieb ist, beispielsweise, weil das optische System gewartet wird.Contrary to what was shown above, it is possible to temporarily forego monitoring the temperature of the component while determining the connection quality. In particular, the determination of the connection quality can be carried out during break times in which the optical system in which the component is integrated is not in operation, for example because the optical system is being serviced.

Für den Fall, dass bei der Überprüfung der Anbindungsgüte festgestellt wird, dass die Anbindungsgüte unzureichend ist, kann der Temperatursensor ggf. ausgetauscht werden. Dies ist insbesondere möglich, wenn die Bestimmung der Anbindungsgüte vor der Inbetriebnahme des Bauteils erfolgt, der Austausch kann aber ggf. auch in einer Betriebspause eines optischen Systems erfolgen, in das der Temperatursensor integriert ist. Alternativ kann der Temperatursensor deaktiviert werden, es kann für die Bestimmung der Temperatur des Bauteils eine Redundanz genutzt werden, beispielsweise ein anderer Temperatursensor (falls vorhanden) oder ggf. kann der von dem Temperatursensor ermittelte Temperaturwert rechnerisch korrigiert werden (s.o.).If, when checking the connection quality, it is determined that the connection quality is inadequate, the temperature sensor can be replaced if necessary. This is particularly possible if the connection quality is determined before the component is put into operation, but the replacement can also take place during a break in operation of an optical system in which the temperature sensor is integrated. Old Natively, the temperature sensor can be deactivated, redundancy can be used to determine the temperature of the component, for example another temperature sensor (if available) or, if necessary, the temperature value determined by the temperature sensor can be corrected mathematically (see above).

Bei einer weiteren Variante ist der Temperatursensor ein temperaturabhängiger Widerstand, insbesondere ein NTC-Widerstand oder ein PTC-Widerstand, wobei zur Eigenerwärmung des Temperatursensors eine elektrische Leistung in den Temperatursensor eingebracht wird. Um den Temperatursensor als Wärmequelle zu nutzen, wird bei dieser Variante eine elektrische Leistung in dem Temperatursensor erzeugt, die in der Regel sehr gering ist und typischerweise bei nicht mehr als ca. 100 µW liegt. Wie weiter oben beschrieben wurde, wird auf diese Weise ein Leistungssprung erzeugt und es wird die Impulsantwort des thermischen Systems gemessen, zu dem der Temperatursensor gehört. Für die Messung des zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung wird typischerweise eine hochauflösende Elektronik verwendet, die mit dem Temperatursensor in signaltechnischer Verbindung steht.In a further variant, the temperature sensor is a temperature-dependent resistor, in particular an NTC resistor or a PTC resistor, with electrical power being introduced into the temperature sensor for self-heating of the temperature sensor. In order to use the temperature sensor as a heat source, in this variant an electrical power is generated in the temperature sensor, which is usually very low and is typically no more than approximately 100 µW. As described above, a power jump is generated in this way and the impulse response of the thermal system to which the temperature sensor belongs is measured. To measure the time course of the temperature change, high-resolution electronics are typically used, which are in signal connection with the temperature sensor.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein optisches System der eingangs genannten Art, das eine Auswerteeinrichtung aufweist, die ausgebildet ist, zur Bestimmung einer Anbindungsgüte des Temperatursensors das weiter oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Die Auswerteeinrichtung kann zu diesem Zweck eine hochpräzise Elektronik aufweisen, die es neben der Auswertung auch ermöglicht, die Eigenerwärmung des Temperatursensors zu erzeugen.A further aspect of the invention relates to an optical system of the type mentioned at the outset, which has an evaluation device which is designed to carry out the method described above to determine a connection quality of the temperature sensor. For this purpose, the evaluation device can have high-precision electronics, which, in addition to the evaluation, also make it possible to generate the self-heating of the temperature sensor.

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.Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, based on the figures in the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be implemented individually or in groups in any combination in a variant of the invention.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelich-tungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 eine schematische Darstellung eines Spiegels der Projektionsbelichtungsanlage mit einer Oberfläche, an die ein Temperatursensor angebunden ist,
3 eine schematische Darstellung eines thermischen Ersatzschaltungsmodells für die Wärmeübertragung des Temperatursensors,
4 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs einer Temperaturänderung, die auf einer Eigenerwärmung des Temperatursensors beruht, sowie
5 ein Diagramm mit Zeitkonstanten und Dissipationskonstanten von mehreren Temperatursensoren, die jeweils aus dem in 4 dargestellten zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung bestimmt wurden.

Exemplary embodiments are shown in the schematic drawing and are explained in the following description. It shows

1 schematically in meridional section a projection exposure system for EUV projection lithography,
2 a schematic representation of a mirror of the projection exposure system with a surface to which a temperature sensor is connected,
3 a schematic representation of a thermal equivalent circuit model for the heat transfer of the temperature sensor,
4 a schematic representation of the time course of a temperature change, which is based on self-heating of the temperature sensor, and
5 a diagram with time constants and dissipation constants of several temperature sensors, each from the in 4 the time course of the temperature change shown were determined.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference numbers are used for identical or functionally identical components.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer optischen Anordnung für die EUV-Lithographie in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.The following are with reference to 1 The essential components of an optical arrangement for EUV lithography in the form of a projection exposure system 1 for microlithography are described as an example. The description of the basic structure of the projection exposure system 1 and its components is not to be understood as restrictive.

Eine Ausführung eines Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of a lighting system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, lighting optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a module separate from the other lighting system. In this case, the lighting system does not include the light source 3.

Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.A reticle 7 arranged in the object field 5 is illuminated. The reticle 7 is held by a reticle holder 8. The reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9.

Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelich-tungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Be-leuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objekt-ebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of a lighting system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or radiation source 3, lighting optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be used as a part of the other lighting system separate module must be provided. In this case, the lighting system does not include the light source 3.

In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.In 1 A Cartesian xyz coordinate system is shown for explanation. The x direction runs perpendicular to the drawing plane. The y-direction is horizontal and the z-direction is vertical. The scanning direction is in the 1 along the y direction. The z direction runs perpendicular to the object plane 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.The projection exposure system 1 comprises a projection system 10. The projection system 10 is used to image the object field 5 into an image field 11 in an image plane 12. A structure on the reticle 7 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer arranged in the area of the image field 11 in the image plane 12 13. The wafer 13 is held by a wafer holder 14. The wafer holder 14 can be displaced in particular along the y direction via a wafer displacement drive 15. The displacement, on the one hand, of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 and, on the other hand, of the wafer 13 via the wafer displacement drive 15 can be carried out synchronously with one another.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The radiation source 3 is an EUV radiation source. The radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. The useful radiation in particular has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (Laser Produced Plasma) or a DPP source. Source (Gas Discharged Produced Plasma, plasma produced by gas discharge). It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 3 can be a free electron laser (FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illumination radiation 16, which emanates from the radiation source 3, is focused by a collector mirror 17. The collector mirror 17 can be a collector mirror with one or more ellipsoidal and/or hyperboloid reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector mirror 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (normal incidence, NI), i.e. with angles of incidence smaller than 45° become. The collector mirror 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress false light.

Nach dem Kollektorspiegel 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektorspiegel 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the collector mirror 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focus plane 18. The intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, having the radiation source 3 and the collector mirror 17, and the illumination optics 4.

Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23.The lighting optics 4 comprises a deflection mirror 19 and, downstream of it in the beam path, a first facet mirror 20. The deflection mirror 19 can be a flat deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from false light of a wavelength that deviates from this. The first facet mirror 20 includes a large number of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Of these facets 21 are in the 1 just a few are shown as examples. A second facet mirror 22 is located downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. The second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.The lighting optics 4 thus forms a double faceted system. This basic principle is also known as the honeycomb condenser (fly's eye integrator). With the help of the second facet mirror 22, the individual first facets 21 are imaged into the object field 5. The second facet mirror 22 is the last beam-forming or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.

Das Projektionssystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection system 10 comprises a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1.

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.At the one in the 1 In the example shown, the projection system 10 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16. The projection system 10 is a double-obscured optic. The projection optics 10 has an image-side numerical aperture that is larger than 0.4 or 0.5 and which can also be larger than 0.6 and which can be, for example, 0.7 or 0.75.

Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, eine hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen.The mirrors Mi, just like the mirrors of the lighting optics 4, can have a highly reflective coating for the lighting radiation 16.

2 zeigt ein Detail des zweiten Spiegels M2 des Projektionssystems 10 mit einem Substrat 25, das im gezeigten Beispiel aus titandotiertem Quarzglas besteht. Der Spiegel M2, genauer gesagt das Substrat 25, weist eine Oberfläche 25a auf, welche die Rückseite des Spiegels M2 bildet. An der in 2 nicht bildlich dargestellten Vorderseite des Spiegels M2 ist die weiter oben beschriebene hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufgebracht. An die Oberfläche 25a an der Rückseite des Substrats 25 des Spiegels M2 ist ein Temperatursensor 27 angebunden. Der Temperatursensor 27 ist in eine Hülle 26 in Form einer Vergussmasse eingebettet, bei der es sich beispielsweise um eine Wärmeleitpaste oder einen Gap-Filler handeln kann. Bei dem Temperatursensor 27 handelt es sich um einen temperaturabhängigen Widerstand in Form eines Heißleiters (NTC-Widerstand), es kann sich aber auch um eine andere Art von (passivem) Temperatursensor handeln, beispielsweise um einen Kaltleiter (PTC-Widerstand). 2 shows a detail of the second mirror M2 of the projection system 10 with a substrate 25, which in the example shown consists of titanium-doped quartz glass. The mirror M2, more precisely the substrate 25, has a surface 25a which forms the back of the mirror M2. At the in 2 front of the not shown in the picture The highly reflective coating described above for the illumination radiation 16 is applied to the mirror M2. A temperature sensor 27 is connected to the surface 25a on the back of the substrate 25 of the mirror M2. The temperature sensor 27 is embedded in a shell 26 in the form of a casting compound, which can be, for example, a thermal paste or a gap filler. The temperature sensor 27 is a temperature-dependent resistor in the form of a thermistor (NTC resistor), but it can also be another type of (passive) temperature sensor, for example a thermistor (PTC resistor).

Die Hülle 26 weist eine im gezeigten Beispiel plane Oberfläche 26a auf, die an der Oberfläche 25a des Substrats 25 über eine Klebeverbindung in Form einer dünnen Kleberschicht 28 angebunden ist. Der Temperatursensor 27 dient zur Überwachung der Temperatur des Spiegels M2. Es versteht sich, dass an die Oberfläche 25a des Substrats 25 mehrere Temperatursensoren 27 angebunden werden können, um die Temperatur des Spiegels M2 ortsaufgelöst zu überwachen.The shell 26 has a flat surface 26a in the example shown, which is connected to the surface 25a of the substrate 25 via an adhesive connection in the form of a thin adhesive layer 28. The temperature sensor 27 is used to monitor the temperature of the mirror M2. It goes without saying that several temperature sensors 27 can be connected to the surface 25a of the substrate 25 in order to monitor the temperature of the mirror M2 in a spatially resolved manner.

Die Genauigkeit der Temperaturmessung mit Hilfe des Temperatursensors 27 hängt wesentlich von der Anbindungsgüte des Temperatursensors 27 an die Oberfläche 25a des Spiegels M2 bzw. des Substrats 25 ab. Ist die Anbindungsgüte bzw. der thermische Kontakt zwischen den beiden Oberflächen 25a, 26b, zwischen denen die Kleberschicht 28 sich befindet, gering, führt dies in der Regel zu langen Ansprechzeiten des Temperatursensors 27 sowie zu Ungenauigkeiten bei der Temperaturbestimmung des Spiegels M2. Die Anbindungsgüte kann sich über die Lebensdauer des Spiegels M2 bzw. der Projektionsbelichtungsanlage 1 verändern. Es ist daher vorteilhaft, die Anbindungsgüte des Temperatursensors 27 an den Spiegel M2 von Zeit zu Zeit zu überprüfen.The accuracy of the temperature measurement using the temperature sensor 27 depends essentially on the quality of the connection of the temperature sensor 27 to the surface 25a of the mirror M2 or the substrate 25. If the quality of the connection or the thermal contact between the two surfaces 25a, 26b, between which the adhesive layer 28 is located, is low, this generally leads to long response times of the temperature sensor 27 and to inaccuracies in determining the temperature of the mirror M2. The quality of the connection can change over the lifespan of the mirror M2 or the projection exposure system 1. It is therefore advantageous to check the connection quality of the temperature sensor 27 to the mirror M2 from time to time.

Die Überprüfung kann beispielsweise in einer Betriebspause der Projektionsbelichtungsanlage 1 erfolgen. In einer solchen Betriebspause weist der Spiegel M2 und auch der Temperatursensor 27 eine konstante (Referenz-)Temperatur T_R auf, die der Umgebungstemperatur entspricht und z.B. bei 22°C liegt. Für die Bestimmung der Anbindungsgüte wird eine Eigenerwärmung des Temperatursensors 27 erzeugt, indem eine zeitlich konstante elektrische Leistung P_NTC in den Temperatursensor 27 eingebracht wird. Zu diesem Zweck wird der Temperatursensor 27 mit Hilfe einer Steuerelektronik, die Teil einer Auswerteinrichtung 24 ist, mit einem zeitlich konstanten Strom beaufschlagt.The check can be carried out, for example, during a break in the operation of the projection exposure system 1. During such a break in operation, the mirror M2 and also the temperature sensor 27 have a constant (reference) temperature T _R , which corresponds to the ambient temperature and is, for example, 22 ° C. To determine the connection quality, the temperature sensor 27 is self-heated by introducing a temporally constant electrical power P _NTC into the temperature sensor 27. For this purpose, the temperature sensor 27 is supplied with a current that is constant over time with the aid of control electronics, which is part of an evaluation device 24.

Die konstante dem Temperatursensor 27 zugeführte und von diesem dissipierte Leistung P_NTC wird durch Wärmeleitung an die Umgebung, genauer gesagt an die in der Umgebung des Temperatursensors 27 befindlichen Komponenten abgegeben. Die für Eigenerwärmung in den Temperatursensor 27 eingetragene Leistung P_NTC stellt ein Sprungsignal dar, das zu einem Anstieg der Temperatur T des Temperatursensors 27, genauer gesagt zu einer Temperaturänderung ΔT in Form einer Abweichung von der Referenz-Temperatur T_R (ΔT = T - T_R) führt, deren zeitlicher Verlauf in 4 dargestellt ist. Wie in 4 zu erkennen ist, nimmt die Temperaturänderung ΔT, die auf die Eigenerwärmung des Temperatursensors 27 zurückzuführen ist, zunächst zu und erreicht nach einer bestimmten Zeitdauer einen zeitlich konstanten Wert in Form einer stationären Temperaturänderung ΔTs, die auf die konstante eingetragene Leistung P_NTC zurückzuführen ist.The constant power P _NTC supplied to the temperature sensor 27 and dissipated by it is released by heat conduction to the environment, more precisely to the components located in the environment of the temperature sensor 27. The power P _NTC entered into the temperature sensor 27 for self-heating represents a jump signal, which leads to an increase in the temperature T of the temperature sensor 27, more precisely to a temperature change ΔT in the form of a deviation from the reference temperature T _R (ΔT = T - T _R ) leads, the time course of which in 4 is shown. As in 4 can be seen, the temperature change ΔT, which is due to the self-heating of the temperature sensor 27, initially increases and after a certain period of time reaches a time-constant value in the form of a stationary temperature change ΔTs, which is due to the constant registered power P _NTC .

Der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung ΔT vor dem Erreichen der stationären Temperaturänderung ΔTs hängt davon ab, wie schnell die von dem Temperatursensor 27 dissipierte Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung ΔT kann durch ein thermisches Modell in Form eines thermischen Ersatzschaltungsmodells 29 beschrieben werden, wie es in 3 dargestellt ist. In dem Ersatzschaltungsmodell entspricht die konstante in den Temperatursensor 27 eingebrachte Leistung P_NTC einer konstanten Wärmequelle. Das Ersatzschaltungsmodell 29 weist zudem fünf thermische Ersatzwiderstände 31a-e auf, welche die Wärmeübertragung der von dem Temperatursensor 27 bzw. von der Wärmequelle abgegebenen Leistung P_NTC beschreiben.The time course of the temperature change ΔT before reaching the stationary temperature change ΔTs depends on how quickly the heat dissipated by the temperature sensor 27 is released into the environment. The time course of the temperature change ΔT can be described by a thermal model in the form of a thermal equivalent circuit model 29, as described in 3 is shown. In the equivalent circuit model, the constant power P _NTC introduced into the temperature sensor 27 corresponds to a constant heat source. The equivalent circuit model 29 also has five thermal equivalent resistors 31a-e, which describe the heat transfer of the power P _NTC emitted by the temperature sensor 27 or by the heat source.

Die thermischen Ersatzwiderstände 31a-e werden in dem Ersatzschaltungsmodell 29 jeweils als RC-Glied, genauer gesagt als Tiefpass, modelliert. Der erste thermische Ersatzwiderstand 31a beschreibt das thermische Verhalten des Temperatursensors 27. Der Ersatzwiderstand 31a des Temperatursensors 27 wird durch einen thermischen Wiederstand R_th,S und eine thermische Kapazität C_th,S beschrieben. Eine Zeitkonstante τ_S des ersten thermischen Ersatzwiderstands 31a entspricht dem Produkt aus dem thermischen Widerstand R_th,S und der thermischen Kapazität C_th,S des Temperatursensors 27, d.h. τ_S = R_th,S × C_th,S. Der zweite thermische Ersatzwiderstand 31b bildet das thermische Verhalten der Hülle 26 ab und wird durch eine Zeitkonstante τ_H beschrieben, welche dem Produkt aus dem thermischen Widerstand R_th,H und der thermischen Kapazität C_th,H der Hülle 26 entspricht.The thermal equivalent resistors 31a-e are each modeled in the equivalent circuit model 29 as an RC element, more precisely as a low pass. The first thermal equivalent resistance 31a describes the thermal behavior of the temperature sensor 27. The equivalent resistance 31a of the temperature sensor 27 is described by a thermal resistance R _th,S and a thermal capacitance C _th,S . A time constant τ _S of the first thermal equivalent resistance 31a corresponds to the product of the thermal resistance R _th,S and the thermal capacity C _th,S of the temperature sensor 27, ie τ _S = R _th,S × C _th,S . The second thermal equivalent resistance 31b represents the thermal behavior of the casing 26 and is described by a time constant τ _H , which corresponds to the product of the thermal resistance R _th,H and the thermal capacity C _th,H of the casing 26.

Der dritte thermische Ersatzwiderstand 31c beschreibt die Anbindung des Temperatursensors 27 an die Oberfläche 25a über die Klebeverbindung 28. Der Anbindung des Temperatursensors 27 ist eine Zeitkonstante τ_A zugeordnet, die dem Produkt aus dem thermischen Widerstand R_th,A und der thermischen Kapazität C_th,A der Anbindung entspricht.The third thermal equivalent resistor 31c describes the connection of the temperature sensor 27 to the surface 25a via the adhesive connection 28. The connection of the temperature sensor 27 is assigned a time constant τ _A , which is assigned to the product from the thermal resistance R _th,A and the thermal capacity C _th,A of the connection.

Der vierte Ersatzwiderstand 31d und der fünfte Ersatzwiderstand 31e beschreiben in dem thermischen Modell den Spiegel M2 sowie die Umgebung 32 des Spiegels M2 (vgl. 2), bei der es sich um Luft oder ggf. um ein Vakuum handelt. Der vierte und fünfte Ersatzwiderstand 31d, 31e weisen ebenfalls eine Zeitkonstante τ_E, τ_U auf, die dem Produkt des jeweiligen thermischen Widerstands R_th,M, R_th,U und der jeweiligen thermischen Kapazität C_th,M, C_th,U entspricht.The fourth equivalent resistor 31d and the fifth equivalent resistor 31e describe the mirror M2 and the surroundings 32 of the mirror M2 in the thermal model (cf. 2 ), which is air or possibly a vacuum. The fourth and fifth equivalent resistors 31d, 31e also have a time constant τ _E , τ _U , which corresponds to the product of the respective thermal resistance R _th,M , R _th,U and the respective thermal capacity C _th,M , C _th,U .

In dem thermischen Ersatzschaltungsmodell werden die Zeitkonstante τ_S des Temperatursensors 27 und die Zeitkonstante τ_H der Hülle 26 bzw. die entsprechenden thermischen Widerstände R_th,S, R_th,H und die thermischen Kapazitäten C_th,S, C_th,H als bekannt vorausgesetzt. Diese können z.B. anhand der Geometrie und der Materialeigenschaften des Temperatursensors 27 bzw. der Hülle 26 berechnet oder experimentell bestimmt werden. Die (ebenfalls bekannten bzw. bestimmbaren) Zeitkonstanten τ_M, τ_U des Spiegels M2 bzw. des Substrats 25 und der Umgebung 32 sind aufgrund von deren großer thermischer Masse bzw. Wärmekapazität so groß, dass diese als konstant angesehen bzw. für die Wärmeübertragung als vernachlässigbar angesehen werden können.In the thermal equivalent circuit model, the time constant τ _S of the temperature sensor 27 and the time constant τ _H of the envelope 26 or the corresponding thermal resistances R _th,S , R _th,H and the thermal capacitances C _th,S , C _th,H are known as provided. These can be calculated or determined experimentally, for example, based on the geometry and material properties of the temperature sensor 27 or the casing 26. The (also known or determinable) time constants τ _M , τ _U of the mirror M2 or the substrate 25 and the environment 32 are so large due to their large thermal mass or heat capacity that they are viewed as constant or for heat transfer can be considered negligible.

Das in 3 gezeigte thermische Ersatzschaltungsmodell 29 resultiert in einer Ausgleichskurve 33, die in 4 dargestellt ist und die an den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung ΔT angeglichen wird, wobei die unbekannte Zeitkonstante τ_A der Anbindung als Fit-Parameter verwendet wird. Die in 4 dargestellte Ausgleichskurve 33 stellt eine Kurve dritter Ordnung dar und entspricht dem thermischen Ersatzschaltungsmodell 29 mit drei in Reihe geschalteten RC-Gliedern, da die beiden RC-Glieder des Spiegels M2 und der Umgebung 32 vernachlässigt werden können (s.o.). Wie in 4 zu erkennen ist, wird der zeitliche Verlauf der Temperaturänderung ΔT durch die Ausgleichskurve 33 gut angenähert. Zum Vergleich ist in 4 eine Ausgleichskurve 34 dargestellt, die auf einem thermischen Ersatzschaltungsmodell mit nur einem thermischen Ersatzwiderstand beruht. Es ist deutlich erkennbar, dass ein solches Modell den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung ΔT nur unzureichend beschreibt.This in 3 Thermal equivalent circuit model 29 shown results in a compensation curve 33, which is in 4 is shown and which is adjusted to the time course of the temperature change ΔT, with the unknown time constant τ _A of the connection being used as a fit parameter. In the 4 Compensation curve 33 shown represents a third-order curve and corresponds to the thermal equivalent circuit model 29 with three RC elements connected in series, since the two RC elements of the mirror M2 and the environment 32 can be neglected (see above). As in 4 can be seen, the time course of the temperature change ΔT is well approximated by the compensation curve 33. For comparison is in 4 a compensation curve 34 is shown, which is based on a thermal equivalent circuit model with only one thermal equivalent resistor. It is clearly visible that such a model only inadequately describes the time course of the temperature change ΔT.

Aus der Ausgleichskurve 33 dritter Ordnung können alle drei Zeitkonstanten τ_A, τ_S und τ_H des thermischen Ersatzschaltungsmodells 29 bestimmt bzw. angenähert werden. In 4 ist eine Zeitkonstante τ der Sprungantwort bzw. des zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung ΔT dargestellt, die der Zeitdauer bis zum Erreichen von ca. 63% (1 - 1/e) der Sprunghöhe von der Referenz-Temperatur T_R vor der Eigenerwärmung bis zur stationären End-Temperatur bzw. der stationären Temperaturänderung ΔTs entspricht. Die Zeitkonstante τ liegt im gezeigten Beispiel bei ca. 0,2 Sekunden und entspricht der Zeitkonstanten τ_A, bei der es sich im hier beschriebenen Beispiel um die dominierende der drei Zeitkonstanten τ_A, τ_S und τ_H handelt. Wie in 4 ebenfalls erkennbar ist, liegt die stationäre Temperaturänderung ΔTs bei ca. 0,03 K und ist somit vergleichsweise gering. Die in den Temperatursensor 27 eingebrachte Leistung P_NTC, welche die Eigenerwärmung bewirkt, ist ebenfalls klein und beträgt in der Regel nicht mehr als ca. 100 µW.All three time constants τ _A , τ _S and τ _H of the thermal equivalent circuit model 29 can be determined or approximated from the third-order compensation curve 33. In 4 a time constant τ of the step response or the time course of the temperature change ΔT is shown, which represents the time until approx. 63% (1 - 1/e) of the jump height is reached from the reference temperature T _R before self-heating to the stationary end -temperature or the stationary temperature change ΔTs. The time constant τ in the example shown is approximately 0.2 seconds and corresponds to the time constant τ _A , which in the example described here is the dominant of the three time constants τ _A , τ _S and τ _H. As in 4 can also be seen, the stationary temperature change ΔTs is approximately 0.03 K and is therefore comparatively small. The power P _NTC introduced into the temperature sensor 27, which causes the self-heating, is also small and is generally not more than approximately 100 µW.

Neben der Zeitkonstante τ des zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung ΔT bis zum Erreichen der stationären Temperaturänderung ΔTs stellt auch die Dissipationskonstante C_D ein (statisches) Maß für die Anbindungsgüte des Temperatursensors 27 dar. Die Dissipationskonstante C_D ist definiert als der Quotient aus der dissipierten Leistung P_NTC und der stationären Temperaturänderung ΔTs, d.h. es gilt: C_D = P_NTC / ΔT_S. Es versteht sich, dass auch andere als die hier beschriebenen Größen ein Maß für die Anbindungsgüte des Temperatursensors 27 darstellen und aus dem zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung ΔT bestimmt werden können.In addition to the time constant τ of the time course of the temperature change ΔT until the stationary temperature change ΔTs is reached, the dissipation constant C _D also represents a (static) measure of the connection quality of the temperature sensor 27. The dissipation constant C _D is defined as the quotient of the dissipated power P _NTC and the stationary temperature change ΔTs, ie the following applies: C _D = P _NTC / ΔT _S . It is understood that variables other than those described here also represent a measure of the connection quality of the temperature sensor 27 and can be determined from the time course of the temperature change ΔT.

5 zeigt für eine Vielzahl von Temperatursensoren Wertepaare der Zeitkonstante τ und der Dissipationskonstante C_D, die auf die weiter oben beschriebene Weise bestimmt wurden. Die Temperatursensoren 27 wurden hierbei alle auf die weiter oben beschriebene Weise an die Oberfläche 25a angebunden. Wie in 5 zu erkennen ist, liegen die Wertepaare der Zeitkonstante τ und der Dissipationskonstante C_D im Wesentlichen in einem Cluster, wobei das Wertepaar eines Temperatursensors deutlich abweicht und in 5 mit einem Kreis markiert ist. Die vergleichsweise große Zeitkonstante τ lässt auf eine unzureichende Anbindung des Temperatursensors 27 an die Oberfläche 25a schließen. 5 shows pairs of values for the time constant τ and the dissipation constant C _D for a large number of temperature sensors, which were determined in the manner described above. The temperature sensors 27 were all connected to the surface 25a in the manner described above. As in 5 can be seen, the value pairs of the time constant τ and the dissipation constant C _D are essentially in a cluster, with the value pair of a temperature sensor deviating significantly and in 5 marked with a circle. The comparatively large time constant τ suggests an insufficient connection of the temperature sensor 27 to the surface 25a.

Wird eine unzureichende Anbindung des Temperatursensors 27 erkannt, kann der betreffende Temperatursensor 27 deaktiviert und ggf. ausgetauscht werden. Für den Fall, dass Redundanzen vorhanden sind, kann ggf. ein in der Nähe angebrachter anderer Temperatursensor die Rolle des Temperatursensors 27 übernehmen. Wie weiter oben angedeutet wurde, kann die Bestimmung der Anbindungsgüte mehrmals zu unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt werden, um eine Veränderung der Anbindungsgüte festzustellen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Degradation der Klebeverbindung 28 bzw. der Kleberschicht über die Lebensdauer der Projektionsbelichtungsanlage 1 ermittelt werden.If an insufficient connection of the temperature sensor 27 is detected, the relevant temperature sensor 27 can be deactivated and, if necessary, replaced. In the event that redundancies are present, another temperature sensor mounted nearby can possibly take on the role of temperature sensor 27. As indicated above, the determination of the connection quality can be carried out several times at different times in order to determine a change in the connection quality. In this way, for example, degradation of the adhesive connection 28 or the adhesive layer can be determined over the service life of the projection exposure system 1.

Anders als weiter oben beschrieben kann die Anbindungsgüte des Temperatursensors 27 auch während der Überwachung der Temperatur T des Spiegels M2 im Belichtungsbetrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 bestimmt werden. In diesem Fall ist es erforderlich, den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung ΔT, die auf die Eigenerwärmung des Temperatursensors 27 zurückzuführen ist, von einer Veränderung der von dem Temperatursensor 27 gemessenen Temperatur zu unterscheiden, die auf eine Änderung der Temperatur T des Spiegels M2 zurückzuführen ist.Unlike described above, the connection quality of the temperature sensor 27 can also be determined while monitoring the temperature T of the mirror M2 in the exposure mode of the projection exposure system 1. In this case, it is necessary to distinguish the time course of the temperature change ΔT, which is due to the self-heating of the temperature sensor 27, from a change in the temperature measured by the temperature sensor 27, which is due to a change in the temperature T of the mirror M2.

Es ist möglich, bei der Bestimmung der Temperatur T des Spiegels M2 mittels des Temperatursensors 27 die Anbindungsgüte des Temperatursensors 27 an die Oberfläche 25a berücksichtigen, um ggf. Fehler bei der Temperaturmessung zu korrigieren, die auf eine geringe Anbindungsgüte zurückzuführen sind. Sind die Dissipationskonstante C_D und die dissipierte elektrische Leistung P_NTC des Temperatursensors 27 bei der Temperaturmessung bekannt, kann der Fehler bei der Temperaturmessung, der durch die Eigenerwärmung des Temperatursensors 27 entsteht, rechnerisch korrigiert werden.It is possible to take into account the connection quality of the temperature sensor 27 to the surface 25a when determining the temperature T of the mirror M2 using the temperature sensor 27 in order to correct any errors in the temperature measurement that are due to a low connection quality. If the dissipation constant C _D and the dissipated electrical power P _NTC of the temperature sensor 27 are known during the temperature measurement, the error in the temperature measurement, which arises from the self-heating of the temperature sensor 27, can be corrected mathematically.

Für die Durchführung des weiter oben beschriebenen Verfahrens zur Bestimmung der Anbindungsgüte des in die Projektionsbelichtungsanlage 1 integrierten Spiegels M2 kann die in 2 dargestellte Auswerteeinrichtung 24 genutzt werden, die Teil der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist. Bei der Auswerteeinrichtung 24 handelt es sich um eine programmierbare Vorrichtung, die beispielsweise in Form einer geeigneten Hard- und/oder Software implementiert sein kann. Da die Temperaturänderung ΔTs aufgrund der Eigenerwärmung des Temperatursensors 27 typischerweise sehr gering ist, weist die Auswerteeinrichtung 24 in der Regel eine hochpräzise Auswerteelektronik auf.To carry out the method described above for determining the connection quality of the mirror M2 integrated into the projection exposure system 1, the in 2 The evaluation device 24 shown can be used, which is part of the projection exposure system 1. The evaluation device 24 is a programmable device that can be implemented, for example, in the form of suitable hardware and/or software. Since the temperature change ΔTs is typically very small due to the self-heating of the temperature sensor 27, the evaluation device 24 generally has high-precision evaluation electronics.

Für den Fall, dass die Bestimmung der Anbindungsgüte des Temperatursensors 27 vor der Inbetriebnahme bzw. vor der Integration des Spiegels M2 in die Projektionsbelichtungsanlage 1 vorgenommen wird, kann eine entsprechende Auswerteeinrichtung verwendet werden, die in diesem Fall nicht Teil der Projektionsbelichtungsanlage 1 ist. Die Auswerteeinrichtung ist in beiden Fällen dazu ausgebildet, dem Temperatursensor 27 eine Leistung P_NTC zuzuführen, welche die weiter oben beschriebene Eigenerwärmung des Temperatursensors 27 bewirkt.In the event that the determination of the connection quality of the temperature sensor 27 is carried out before commissioning or before the integration of the mirror M2 into the projection exposure system 1, a corresponding evaluation device can be used, which in this case is not part of the projection exposure system 1. In both cases, the evaluation device is designed to supply the temperature sensor 27 with power P _NTC , which causes the self-heating of the temperature sensor 27 described above.

Die Bestimmung der Anbindungsgüte mit Hilfe des weiter oben beschriebenen Verfahrens ist nicht auf optische Elemente wie den weiter oben beschriebenen Spiegel M2 beschränkt, sondern kann auch bei anderen, insbesondere nicht-optischen Bauteilen vorteilhaft eingesetzt werden, deren Temperatur mit Hilfe von Temperatursensoren überwacht werden soll, beispielsweise um ein Bauteil in Form einer Halterung für ein optisches Element. Derartige Bauteile können ebenfalls Teil eines optischen Systems sein, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.The determination of the connection quality using the method described above is not limited to optical elements such as the mirror M2 described above, but can also be used advantageously for other, in particular non-optical, components whose temperature is to be monitored with the aid of temperature sensors. for example, a component in the form of a holder for an optical element. Such components can also be part of an optical system, but this is not absolutely necessary.

Claims

Verfahren zum Bestimmen einer Anbindungsgüte eines Temperatursensors (27) an eine Oberfläche (25a) eines Bauteils, insbesondere eines optischen Elements (M2) oder einer Halterung für ein optisches Element (M2), umfassend: Erzeugen einer Eigenerwärmung des Temperatursensors (27), Messen eines zeitlichen Verlaufs einer durch die Eigenerwärmung bedingten Temperaturänderung (ΔT) mittels des Temperatursensors (27), sowie Bestimmen der Anbindungsgüte des Temperatursensors (27) anhand des gemessenen zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung (ΔT).Method for determining a connection quality of a temperature sensor (27) to a surface (25a) of a component, in particular an optical element (M2) or a holder for an optical element (M2), comprising: Generating self-heating of the temperature sensor (27), Measuring a time course of a temperature change (ΔT) caused by self-heating by means of the temperature sensor (27), and determining the connection quality of the temperature sensor (27) based on the measured time course of the temperature change (ΔT).

Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Maß für die Anbindungsgüte eine Zeitkonstante (τ) des gemessenen zeitlichen Verlaufs der Temperaturänderung (ΔT) und/oder eine Dissipationskonstante (C_D) bestimmt wird.Procedure according to Claim 1 , in which a time constant (τ) of the measured time course of the temperature change (ΔT) and/or a dissipation constant (C _D ) is determined as a measure of the connection quality.

Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der gemessene zeitliche Verlauf der Temperaturänderung (ΔT) mit Hilfe einer Ausgleichskurve (33) an ein thermisches Modell für den zeitlichen Verlauf der Temperaturänderung (ΔT) angeglichen wird und die Zeitkonstante (τ) und/oder die Dissipationskonstante (C_D) anhand der Ausgleichskurve (33) bestimmt wird/werden.Procedure according to Claim 2 , in which the measured time course of the temperature change (ΔT) is adjusted to a thermal model for the time course of the temperature change (ΔT) using a compensation curve (33) and the time constant (τ) and/or the dissipation constant (C _D ) is used the compensation curve (33) is/are determined.

Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das thermische Modell ein thermisches Ersatzschaltungsmodell (29) mit mehreren thermischen Ersatzwiderständen (31a-e) bildet, denen jeweils eine Zeitkonstante (τ_S, τ_H, τ_K, τ_M, τ_U) zugeordnet ist.Procedure according to Claim 3 , in which the thermal model forms a thermal equivalent circuit model (29) with several thermal equivalent resistors (31a-e), each of which is assigned a time constant (τ _S , τ _H , τ _K , τ _M , τ _U ).

Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das thermische Ersatzschaltungsmodell (29) einen thermischen Ersatzwiderstand (31a) für den Temperatursensor (27), einen thermischen Ersatzwiderstand (31c) für die Anbindung des Temperatursensors (27) an die Oberfläche (25a) des Bauteils (M2) und bevorzugt einen thermischen Ersatzwiderstand (31b) für eine den Temperatursensor (27) umgebende Hülle (26) umfasst.Procedure according to Claim 4 , in which the thermal equivalent circuit model (29) has a thermal equivalent resistor (31a) for the temperature sensor (27), a thermal equivalent resistor (31c) for connecting the temperature sensor (27) to the surface (25a) of the component (M2) and preferably one thermal equivalent resistor (31b) for a casing (26) surrounding the temperature sensor (27).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Temperatursensor (27) an die Oberfläche (25a) des Bauteils (M2) über eine Klebeverbindung (28) angebunden ist.Method according to one of the preceding claims, in which the temperature sensor (27) is connected to the surface (25a) of the component (M2) via an adhesive connection (28).

Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Temperatursensor (27) in eine Hülle (26) eingebettet ist und eine Oberfläche (26a) der Hülle (26) über die Klebeverbindung (28) an die Oberfläche (25a) des Bauteils (25) angebunden ist.Procedure according to Claim 6 , in which the temperature sensor (27) is embedded in a shell (26) and a surface (26a) of the shell (26) is connected to the surface (25a) of the component (25) via the adhesive connection (28).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bestimmen der Anbindungsgüte während der Überwachung der Temperatur (T) des Bauteils (M2) mittels des Temperatursensors (27) durchgeführt wird, insbesondere während des Betriebs eines optischen Systems (1), in welches das Bauteil (M2) integriert ist.Method according to one of the preceding claims, in which the determination of the connection quality is carried out while monitoring the temperature (T) of the component (M2) by means of the temperature sensor (27), in particular during the operation of an optical system (1) in which the component (M2) is integrated.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem bei der Bestimmung der Temperatur (T) des Bauteils (M2) mittels des Temperatursensors (27) die Anbindungsgüte des Temperatursensors (27) berücksichtigt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the connection quality of the temperature sensor (27) is taken into account when determining the temperature (T) of the component (M2) using the temperature sensor (27).

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bestimmen der Anbindungsgüte mehrmals zu jeweils unterschiedlichen Zeitpunkten durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the determination of the connection quality is carried out several times at different times.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Temperatursensor (27) ein temperaturabhängiger Widerstand ist, insbesondere ein NTC-Widerstand oder ein PTC-Widerstand, wobei zur Eigenerwärmung des Temperatursensors (27) eine elektrische Leistung (P_NTC) in den Temperatursensor (27) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, in which the temperature sensor (27) is a temperature-dependent resistor, in particular an NTC resistor or a PTC resistor, wherein an electrical power (P _NTC ) is fed into the temperature sensor (27) for self-heating of the temperature sensor (27). ) is introduced.

Optisches System, insbesondere Lithographiesystem (1), umfassend: ein Bauteil, insbesondere ein optisches Element (M2) oder eine Halterung für ein optisches Element (M2), einen Temperatursensor (27) der an eine Oberfläche (25a) des Bauteils (M2) angebunden ist, sowie eine Auswerteeinrichtung (24), die ausgebildet ist, zur Bestimmung einer Anbindungsgüte des Temperatursensors (27) das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Optical system, in particular lithography system (1), comprising: a component, in particular an optical element (M2) or a holder for an optical element (M2), a temperature sensor (27) which is connected to a surface (25a) of the component (M2), and an evaluation device (24) which is designed to carry out the method according to one of the preceding claims to determine a connection quality of the temperature sensor (27).