DE102013215197A1

DE102013215197A1 - Extreme UV (EUV) projection exposure system used for microlithography process, has control unit that controls heating/cooling device, so that absolute constant temperature profile is adjustable in partial region of mirrors

Info

Publication number: DE102013215197A1
Application number: DE201310215197
Authority: DE
Inventors: Norman Baer; Erwin Gaber; Jochen Hetzler; András G. Major
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2014-06-12

Abstract

The system (100) has a collector mirror (107), mirrors (141-145) and heating/cooling devices (151-155,157) for heating or cooling the mirrors. A control unit is configured to control the temperature of the heating/cooling device, based on the data regarding heat input, cooling performance, useful light and the environment of the mirrors, so that a spatially constant temperature or time-relative or absolute constant temperature profile is adjustable in a partial region of the mirrors. An independent claim is included for method for operating projection exposure system.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage mit mindestens einem optischen Element und mindestens einer dem optischen Element zugeordneten Temperiereinrichtung, welche das optische Element zumindest teilweise beheizen und/oder kühlen kann, und mit einer Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Temperiereinrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage.The present invention relates to a projection exposure apparatus for microlithography, in particular an EUV projection exposure apparatus having at least one optical element and at least one tempering device associated with the optical element, which at least partially heat and / or cool the optical element, and with a control and / or Control device for controlling and / or regulating the tempering device. The present invention further relates to a method for operating such a projection exposure apparatus.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie werden für die Herstellung von mikrostrukturierten oder nanostrukturierten Bauteilen der Elektrotechnik oder der Mikrostrukturtechnik eingesetzt, wobei die entsprechenden Strukturen, die in einem Retikel ausgebildet sind, mittels der Projektionsbelichtungsanlage verkleinert abgebildet werden, zum Beispiel auf einem mit einem Fotolack versehenen Silizium-Wafer. Microlithographic projection exposure apparatuses are used for the production of microstructured or nanostructured components in electrical engineering or microstructure technology, wherein the corresponding structures formed in a reticle are reduced in size by means of the projection exposure apparatus, for example on a silicon wafer provided with a photoresist ,

Durch die zunehmende Miniaturisierung der Strukturen werden die Projektionsbelichtungsanlagen zunehmend mit Licht, d. h. elektromagnetischer Strahlung, mit kleinen Wellenlängen betrieben, wie beispielsweise mit Licht im extrem ultravioletten Wellenlängenspektrum, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 13,5 Nanometer. As a result of the increasing miniaturization of the structures, the projection exposure systems are becoming increasingly associated with light, i. H. electromagnetic radiation, operated at small wavelengths, such as with light in the extreme ultraviolet wavelength spectrum, for example, with a wavelength of 13.5 nanometers.

Bei derartigen Anlagen können bereits kleinste Umgebungseinflüsse oder Änderungen des vorgesehenen Anlagendesigns zu erheblichen Einschränkungen bei der Abbildungsqualität führen. So können bereits geringste Temperaturschwankungen und damit einhergehende Änderungen der Form und/oder Dimensionen der in der Projektionsbelichtungsanlage verwendeten optischen Elemente sowie durch Temperaturdifferenzen in den optischen Elementen eingebrachte Verspannungen und Verformungen zu erheblichen Beeinträchtigungen der Abbildungsqualität führen. Entsprechend muss sichergestellt werden, dass derartige negative Einflüsse vermieden werden.In such systems, even the smallest environmental influences or changes in the proposed system design can lead to significant limitations in the imaging quality. Thus, even the slightest temperature fluctuations and concomitant changes in the shape and / or dimensions of the optical elements used in the projection exposure apparatus as well as distortions and deformations introduced by temperature differences in the optical elements can lead to considerable impairment of the imaging quality. Accordingly, it must be ensured that such negative influences are avoided.

Beispielsweise ist es bekannt, dass während des Betriebs einer Projektionsbelichtungsanlage durch die Strahlungsbelastung der optischen Elemente mit dem in der Projektionsbelichtungsanlage verwendeten Nutzlicht entsprechende Temperaturänderungen und/oder Temperaturdifferenzen in die optischen Elemente eingebracht werden können, was zu verschlechterten Abbildungseigenschaften führen kann. Um diesen Fehler zu beheben, ist es aus dem Stand der Technik bekannt, optische Elemente von Projektionsbelichtungsanlagen zu beheizen. Üblicherweise wird hierzu eine Strahlungsheizung vorgesehen, welche das optische Element mit Heizlicht bestrahlt, wie beispielsweise Infrarotstrahlung, die komplementär zu der Bestrahlung mit Nutzlicht ist. Die Idee dahinter ist, dass durch die komplementäre Heizstrahlung eine homogene Temperaturbelastung erzielt werden soll.For example, it is known that during the operation of a projection exposure apparatus by the radiation exposure of the optical elements with the useful light used in the projection exposure system corresponding temperature changes and / or temperature differences can be introduced into the optical elements, which can lead to deteriorated imaging properties. To remedy this error, it is known from the prior art to heat optical elements of projection exposure equipment. Usually for this purpose, a radiant heater is provided, which irradiates the optical element with heating light, such as infrared radiation, which is complementary to the irradiation with useful light. The idea behind this is that a homogeneous temperature load should be achieved by the complementary heating radiation.

Obwohl damit bereits Verbesserungen in der Abbildungsqualität erreicht werden können, sind weitere Anstrengungen zur Verbesserung der Abbildungsqualität und Abbildungsgenauigkeit erforderlich. Although improvements in imaging quality can already be achieved with this, further efforts are required to improve the imaging quality and imaging accuracy.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage bereitzustellen, bei der die Abbildungsqualität und Abbildungsgenauigkeit weiter verbessert werden kann, wobei die Projektionsbelichtungsanlage gleichzeitig einfach aufgebaut und einfach betreibbar sein soll.It is therefore an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus in which the image quality and imaging accuracy can be further improved, wherein the projection exposure system should be simple and easy to operate at the same time.

TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen der Ansprüche 6 oder 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a projection exposure apparatus having the features of claim 1 and a method for operating a projection exposure apparatus having the features of claims 6 or 9. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass die entscheidende Größe nicht ein homogener Wärmeeintrag in das einzelne optische Element einer Projektionsbelichtungsanlage bestehend aus dem Wärmeeintrag durch das Nutzlicht und dem zusätzlichen komplementären Wärmeeintrag durch eine Heizeinrichtung ist, sondern dass der Wärmeeintrag und/oder eine Kühlung durch eine Temperiereinrichtung darauf abgestellt werden muss, dass eine konstante Temperatur in zumindest einem Teilbereich des optischen Elements oder ein Temperaturprofil in zumindest einem Teilbereich des optischen Elements eingestellt wird. Entsprechend wird bei der erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage für die Mirkolithographie mindestens ein optisches Element vorgesehen, welchem mindestens eine Temperiereinrichtung zugeordnet ist, die das optische Element zumindest teilweise beheizen und/oder kühlen kann und wobei zusätzlich eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Temperiereinrichtung vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass sie zusammen mit der Temperiereinrichtung zumindest in einem Teilbereich des optischen Elements eine örtlich im Wesentlichen konstante Temperatur oder ein örtliches Temperaturprofil einstellen kann. Dabei wird jedoch die Gesamtenergiebilanz des jeweiligen optischen Elements berücksichtigt, also möglichst alle Wärmezuflüsse und Wärmeabflüsse zu oder von dem optischen Element, die neben dem Nutzlicht und der Temperiereinrichtung auch durch Umgebungseinflüsse erfolgen. Beispielsweise wird bei einer kalten Umgebungstemperatur das optische Element Wärme an die Umgebung abgeben, was entsprechend berücksichtigt werden muss. In gleicher Weise müsste umgekehrt eine Wärmeabgabe an das optische Element durch eine wärmere Umgebung berücksichtigt werden. Zudem sind geometrische Einflüsse auf die Energiebilanz ebenfalls einzubeziehen. So wird beispielsweise der Rand des optischen Elements bei Wärmeabgabe an die Umgebung eine stärkere Temperaturabsenkung erfahren als ein mittlerer Bereich eines optischen Elements.The invention is based on the recognition that the decisive variable is not a homogeneous heat input into the individual optical element of a projection exposure system consisting of the heat input by the useful light and the additional complementary heat input by a heater, but that the heat input and / or cooling by A tempering device must be set up so that a constant temperature is set in at least a partial area of the optical element or a temperature profile in at least a partial area of the optical element. Accordingly, at least one optical element is provided in the projection exposure apparatus according to the invention for micro-lithography, which is associated with at least one tempering, which at least partially heat and / or cool the optical element and additionally wherein a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the tempering is provided, which is designed so that they together with the Tempering device can set a locally substantially constant temperature or a local temperature profile at least in a partial region of the optical element. In this case, however, the total energy balance of the respective optical element is taken into account, that is, as far as possible all heat inflows and outflows to or from the optical element, which take place in addition to the useful light and the tempering by environmental influences. For example, at a cold ambient temperature, the optical element will release heat to the environment, which must be taken into account accordingly. In the same way, conversely, a heat transfer to the optical element would have to be taken into account by a warmer environment. In addition, geometric influences on the energy balance must also be included. Thus, for example, the edge of the optical element will experience a greater temperature reduction when heat is released to the environment than a central region of an optical element.

Dies bedeutet, dass bei der Einstellung einer örtlich konstanten Temperatur, also derselben Temperatur über einen bestimmten Flächenbereich des optischen Elements hinweg, die Temperiereinrichtung so betrieben wird, dass neben dem Wärmeeintrag durch das Nutzlicht der Projektionsbelichtungsanlage das entsprechende optische Element genauso viel gekühlt und/oder beheizt wird, dass sich unter Berücksichtigung der Gesamtwärmebilanz des optischen Elements eine konstante Temperatur zumindest in einem Teilbereich des optischen Elements, vorzugsweise jedoch über das gesamte optische Element einstellt. Es wird somit nicht nur darauf geachtet, eine gleichmäßige Wärmemenge in das optische Element einzubringen, wie dies der Fall ist, wenn eine zu einer Strahlungserwärmung durch Nutzlicht komplementäre Beheizung des optischen Elements vorgenommen wird. Stattdessen werden zusätzliche Umgebungseinflüsse, wie Randabkühlung und dergleichen berücksichtigt. This means that when setting a locally constant temperature, ie the same temperature across a certain surface area of the optical element, the tempering is operated so that in addition to the heat input by the useful light of the projection exposure system, the corresponding optical element cooled and / or heated as much is that, taking into account the total heat balance of the optical element, a constant temperature at least in a partial region of the optical element, but preferably sets over the entire optical element. It is thus not only ensured to introduce a uniform amount of heat in the optical element, as is the case when a heating of the optical element complementary to a radiation heating by the use of useful light is made. Instead, additional environmental influences such as edge cooling and the like are taken into account.

Darüber hinaus kann es jedoch auch sinnvoll sein, statt einer örtlich konstanten Temperatur, d.h. einer einheitlich gleichen Temperatur des optischen Elements über das gesamte optische Element hinweg, ein örtliches Temperaturprofil einzustellen, bei dem die Temperatur sich über das optische Element in einer definierten Art und Weise ändert. Auch dies kann entsprechend der Erfindung verwirklicht werden, wobei wiederum sämtliche Einflüsse auf den Wärmehaushalt des optischen Elements berücksichtigt werden. In addition, however, it may also be appropriate to use, instead of a locally constant temperature, i. at a uniform temperature of the optical element throughout the optical element, to set a local temperature profile at which the temperature changes across the optical element in a defined manner. This too can be realized according to the invention, again taking into account all the influences on the heat balance of the optical element.

Sowohl bei einer örtlich konstanten Temperatur als auch einem örtlichen Temperaturprofil ist zusätzlich die Zeitkomponente zu berücksichtigen. Bei einer örtlich konstanten Temperatur wird üblicherweise davon ausgegangen, dass die Temperatur auch im Zeitverlauf konstant auf demselben Wert gehalten werden soll, also weder angehoben noch abgesenkt werden soll. Es wird also üblicherweise ein stationärer Zustand betrachtet, der nach dem Anfahren der Anlage beibehalten werden soll. Both at a locally constant temperature and a local temperature profile, the time component must also be taken into account. At a locally constant temperature, it is usually assumed that the temperature should also be kept constant at the same value over time, ie neither raised nor lowered. It is therefore usually considered a steady state, which should be maintained after starting the system.

Dies gilt zunächst auch für ein örtliches Temperaturprofil, das eingestellt werden soll. Bei einem örtlichen Temperaturprofil gilt es jedoch noch zu beachten, dass das Temperaturprofil an sich, also die örtliche Verteilung der Temperaturunterschiede, sich ändern könnte, ohne dass sich das Grundniveau, also beispielsweise die niedrigste oder höchste Temperatur oder die Durchschnittstemperatur, an sich ändern würde. Darüber hinaus ist zudem eine Änderung des Grundniveaus, also der absolut höchsten oder niedrigsten Temperatur oder der Durchschnittstemperatur möglich. Dies bedeutet, die Form des Temperaturprofils mit den relativen Temperaturschwankungen über das optische Element könnte gleich bleiben, während die Temperaturwerte an sich schwanken könnten. Normalerweise wird bei einem nicht stationären Zustand sowohl ein Änderung der Profilform als auch der absoluten Temperaturwerte stattfinden. This also applies initially to a local temperature profile that is to be set. At a local temperature profile, however, it should be noted that the temperature profile per se, ie the local distribution of the temperature differences, could change without the basic level, for example the lowest or highest temperature or the average temperature, changing per se. In addition, a change in the basic level, ie the absolute highest or lowest temperature or the average temperature is possible. This means that the shape of the temperature profile with the relative temperature variations across the optical element could remain the same while the temperature values themselves could vary. Normally, in a non-steady state, both a change in profile shape and absolute temperature values will occur.

Selbst wenn sich das Grundniveau des Temperaturprofils jedoch nicht ändert, sind Variationen des Profils über der Zeit nicht erwünscht, da Änderungen in der Temperaturverteilung des optischen Elements zu Eigenspannungen führen können, die vermieden werden sollten. Entsprechend ist im Normalfall weder eine Veränderung der Form noch des Grundniveaus des Temperaturprofils erwünscht. Bei einem derartig örtlich und zeitlich bezogen auf das Grundniveau und die Profilform konstanten Temperaturprofil wird im Folgenden von einem absolut konstanten Temperaturniveau gesprochen.However, even if the base level of the temperature profile does not change, variations in the profile over time are undesirable because changes in the temperature distribution of the optical element can lead to residual stresses that should be avoided. Accordingly, neither a change in shape nor the basic level of the temperature profile is desired in the normal case. In such a locally and temporally related to the base level and the profile shape constant temperature profile is spoken in the following of an absolutely constant temperature level.

Es kann aber bereits auch vorteilhaft sein, wenn das Temperaturprofil nur bezüglich der Form, also der relativen örtlichen Verteilung der Temperatur über dem optischen Element über den Zeitverlauf konstant gehalten wird, da durch die Vermeidung von Veränderungen der Form des Temperaturprofils über dem optischen Element im Verlauf der Zeit unkontrollierte Temperaturänderungen von einem Bereich des optischen Elements zum anderen Bereich des optischen Elements und dadurch induzierte Spannungen vermieden werden können. Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn das Temperaturniveau mit der Zeit geändert wird, ohne die relativen örtlichen Verhältnisse zu verändern. Beispielsweise könnte die Temperatur des optischen Elements mit zunehmender Strahlungsbelastung lokal zunehmen, so dass zur Beibehaltung der Form des Temperaturprofils auch die übrigen Bereiche auf eine höhere Temperatur gebracht werden. In diesem Fall wird im Folgenden von einem zeitlich relativ konstanten Temperaturprofil gesprochen. However, it may also be advantageous if the temperature profile is kept constant only with respect to the shape, ie the relative local distribution of the temperature over the optical element over time, since by avoiding changes in the shape of the temperature profile over the optical element in the course the time uncontrolled temperature changes from one region of the optical element to the other region of the optical element and thereby induced voltages can be avoided. It may be advantageous here if the temperature level is changed over time without changing the relative local conditions. For example, the temperature of the optical element could increase locally with increasing radiation load, so that the remaining regions are brought to a higher temperature in order to maintain the shape of the temperature profile. In this case, a temporally relatively constant temperature profile is discussed below.

Darüber hinaus kann bei einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage die örtlich konstante Temperatur oder das zeitlich relativ konstante Temperaturprofil verstellt werden. Damit ist eine Erhöhung oder Absenkung der absoluten Temperatur gemeint. Bei einem zeitlich relativ konstanten Temperaturprofil kann die Absenkung oder Erhöhung der Temperatur so erfolgen, dass das Temperaturprofil zumindest über einem bestimmten Teilbereich des optischen Elements zeitlich relativ konstant bleibt, d.h. die relativen Verhältnisse der Temperaturen in dem Temperaturprofil bleiben gleich, während die absoluten Temperaturen erhöht oder abgesenkt werden können. Dies bedeutet, die Temperaturgradienten bleiben konstant, auch wenn die absoluten Temperaturen geändert werden. In addition, in such a projection exposure system, the locally constant temperature or the temporally relatively constant temperature profile can be adjusted. This means an increase or decrease of the absolute temperature. With a temporally relatively constant temperature profile, the decrease or increase in the temperature can take place such that the temperature profile remains relatively constant in time over at least a certain portion of the optical element, ie the relative ratios of the temperatures in the temperature profile remain the same, while the absolute temperatures increase can be lowered. This means that the temperature gradients remain constant, even if the absolute temperatures are changed.

Durch die Einstellbarkeit eines zeitlich relativ oder absolut konstanten Temperaturprofils, welches den Fall einer örtlich konstanten Temperatur als Spezialfall eines Temperaturprofils mit einschließt, kann eine gleichbleibende oder nahezu gleichbleibende Abbildungsqualität über der Betriebsdauer der Projektionsbelichtungsanlage gewährleistet werden, da bei zunehmender Erwärmung des optischen Elements durch das Nutzlicht das Temperaturprofil des optischen Elements zumindest in einem Teilbereich relativ oder absolut konstant gehalten werden kann. Dadurch lässt sich über zumindest einem Teilbereich des optischen Elements bzw. bevorzugt über das gesamte optische Element die Einbringung von Spannungen und Verformungen aufgrund von Temperaturdifferenzen vermeiden, sodass das optische Element seine vorgegebene Form behält und damit seine optische Funktion entsprechend den Vorgaben erfüllen kann.Due to the adjustability of a temporally relatively or absolutely constant temperature profile, which includes the case of a locally constant temperature as a special case of a temperature profile, a consistent or nearly constant imaging quality over the operating life of the projection exposure can be ensured, as with increasing heating of the optical element by the Nutzlicht the temperature profile of the optical element can be kept relatively or absolutely constant at least in a partial area. As a result, the introduction of stresses and deformations due to temperature differences can be avoided over at least a partial area of the optical element or preferably over the entire optical element, so that the optical element retains its predetermined shape and can thus fulfill its optical function in accordance with the specifications.

Während das optische Element, wie beispielsweise ein Spiegel in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, vorzugsweise über das gesamte optische Element bei einer örtlich und zeitlich konstanten Temperatur oder bei einem zeitlich relativ oder absolut konstanten Temperaturprofil gehalten wird, ist es jedoch auch möglich lediglich Teilbereiche des optischen Elements bei einer konstanten Temperatur oder einem konstanten Temperaturprofil zu halten, wie beispielsweise lediglich die Oberfläche des optischen Elements oder die optisch genutzte Oberfläche des optischen Elements. While the optical element, such as, for example, a mirror in an EUV projection exposure apparatus, is preferably maintained over the entire optical element at a spatially and temporally constant temperature or at a temporally relatively or absolutely constant temperature profile, it is also possible only for partial regions of the optical element at a constant temperature or a constant temperature profile, such as only the surface of the optical element or the optically used surface of the optical element.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, für den selbstständig und in Kombination mit anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung Schutz begehrt wird, wird die Temperiereinrichtung so betrieben, dass die Temperatur des optischen Elements über oder unterhalb eines Grenzwerts oder innerhalb eines Temperaturbereichs gehalten wird. Damit ist es möglich die Änderung der optischen Eigenschaften unabhängig davon, ob eine gleichmäßige Temperaturverteilung über dem optischen Element eingestellt wird oder nicht, zu begrenzen, da beispielsweise die Temperatur in einem Bereich gehalten werden kann, in dem die Wärmeausdehnungskoeffizienten des optischen Elements einen derart geringen Wert aufweisen, dass Temperaturunterschiede keine großen Auswirkungen zeigen. Dies ist z.B. bei Materialien wie Zerodur (Marke der Fa. Schott) oder ULE (Marke der Fa. Corning) der Fall. According to a further aspect of the present invention, for which protection is sought on its own and in combination with other aspects of the present invention, the tempering device is operated so that the temperature of the optical element is kept above or below a limit value or within a temperature range. Thus, it is possible to limit the change of the optical characteristics irrespective of whether a uniform temperature distribution is set over the optical element or not, since, for example, the temperature can be maintained in a range in which the thermal expansion coefficients of the optical element have such a small value show that temperature differences show no major impact. This is e.g. in the case of materials such as Zerodur (trademark of Schott) or ULE (trademark of Corning).

Zur Steuerung und/oder Regelung der Temperiereinrichtungen werden Daten bezüglich des Wärmeeintrags und der Wärmeabfuhr durch das Nutzlicht und durch die Umgebung verwendet, wobei beispielsweise das optische Element durch Strahlung, Konvektion und/oder Wärmeleitung Wärme an eine kältere Umgebung abgeben kann oder Wärme von einer wärmeren Umgebung aufnehmen kann. Mit diesen Daten ist eine Berechnung eines Wärmeeintrags- und/oder Kühlprofils der Temperiereinrichtung möglich, so dass beispielsweise eine konstante Temperatur in einem Teilbereich des optischen Elements, beispielsweise im Bereich der optisch genutzten Oberfläche, erzielt werden kann.For controlling and / or regulating the tempering devices, data relating to the heat input and the heat dissipation through the useful light and the environment are used, wherein for example the optical element can emit heat to a colder environment by radiation, convection and / or heat conduction or heat from a warmer one Environment can absorb. With this data, a calculation of a heat input and / or cooling profile of the temperature control is possible, so that, for example, a constant temperature in a portion of the optical element, for example in the optically used surface, can be achieved.

Die Daten bezüglich des Wärmeeintrags und/oder der Wärmeabfuhr können durch Berechnungund/oder Simulation ermittelt werden. Die Einstellung der daraus resultierenden Heizund/oder Kühlvorgaben für die Temperiervorrichtungen erfolgt über die Steuer- und/oder Regelungseinrichtung. Die Rückkoppelung der Regelung kann über gemessene Temperaturen, die sich beispielsweise durch berührungslose Messung mittels Pyrometer erfassen lassen.The data relating to the heat input and / or the heat dissipation can be determined by calculation and / or simulation. The setting of the resulting heating and / or cooling specifications for the temperature control via the control and / or regulating device. The feedback of the control can be measured temperatures, which can be detected for example by non-contact measurement by means of a pyrometer.

Die Temperiereinrichtungen können eine oder mehrere Strahlungswärmequellen umfassen, wobei die Strahlungswärmequellen verteilt über dem zu beheizenden optischen Element örtlich unterschiedliche Strahlungsleistungen einstrahlen können. The tempering devices can comprise one or more radiant heat sources, wherein the radiant heat sources distributed over the optical element to be heated can radiate locally different radiant powers.

Hierzu können Strahlformungseinheiten vorgesehen werden, die beispielsweise mittels defraktiver optischer Elemente, Freiformflächen oder dergleichen eine entsprechende Intensitätsverteilung des einfallenden Heizlichts ermöglichen.For this purpose, beam shaping units can be provided which, for example, allow a corresponding intensity distribution of the incident heating light by means of defractive optical elements, free-form surfaces or the like.

Darüber hinaus können die Temperiereinrichtungen mehrfach angeordnet sein oder mehrere Wärmequellen und/oder Kühleinrichtungen umfassen, die verteilt an der Oberfläche des optischen Elements angeordnet sind oder im Inneren des optischen Elements vorgesehen sind. In addition, the temperature control devices may be arranged several times or comprise a plurality of heat sources and / or cooling devices, which are arranged distributed on the surface of the optical element or are provided in the interior of the optical element.

Die Wärmequellen können unterschiedlicher Art sein und alle geeigneten Heizeinrichtungen umfassen, wie insbesondere Strahlungsheizgeräte, Infrarotstrahler, Laser-Tomographiesysteme und dergleichen.The heat sources can be of different types and include all suitable heating devices, in particular radiant heaters, Infrared radiators, laser tomography systems and the like.

Die Heizquellen können auch sogenannte Resonatoren umfassen, die Heizlicht von Strahlungsheizquellen besonders absorbieren und die entsprechende Wärme an das optische Element abgeben. The heating sources may also comprise so-called resonators, which particularly absorb heating light from radiant heat sources and deliver the corresponding heat to the optical element.

Die Kühleinrichtungen können beispielsweise Peltierelemente umfassen.The cooling devices may, for example, comprise Peltier elements.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

In den beigefügten Zeichnungen zeigt in rein schematischer Weise die In the accompanying drawings shows in a purely schematic way the

1 eine Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage; 1 a representation of an EUV projection exposure system;

2 in den Teilbildern a) bis f) die Strahlungsintensität der Strahlungsbelastung
über einem optischen Element und die resultierende Temperaturverteilung ohne Korrektur und gemäß der Korrektur nach dem Stand der Technik sowie
bei einer Korrektur nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 2 in the partial images a) to f) the radiation intensity of the radiation load
over an optical element and the resulting temperature distribution without correction and according to the prior art correction as well
in a correction according to a first embodiment of the present invention;

3 in den Teilbildern a) bis f) die Strahlungsintensität der Strahlungsbelastung
über einem optischen Element und die resultierende Temperaturverteilung ohne Korrektur und gemäß der Korrektur nach dem Stand der Technik sowie
bei einer Korrektur nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 in the partial images a) to f) the radiation intensity of the radiation load
over an optical element and the resulting temperature distribution without correction and according to the prior art correction as well
in a correction according to a second embodiment of the present invention;

4 in den Teilbildern a) bis f) die Strahlungsintensität der Strahlungsbelastung
über einem optischen Element und die resultierende Temperaturverteilung ohne Korrektur und gemäß der Korrektur nach dem Stand der Technik sowie
bei einer Korrektur nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und in 4 in the partial images a) to f) the radiation intensity of the radiation load
over an optical element and the resulting temperature distribution without correction and according to the prior art correction as well
in a correction according to a third embodiment of the present invention; and in

5 in den Teilbildern a) und b) jeweils ein farbcodiertes Heiz- und Kühlprofil für einen Spiegel ohne Nutzlichtbelastung (Teilbild a) und mit Nutzlichtbelastung (Teilbild b) zur Erzielung einer konstanten Oberflächentemperatur innerhalb der optisch genutzten Fläche (innerhalb des Kreises mit Rauten). 5 in the sub-images a) and b) each have a color-coded heating and cooling profile for a mirror without Nutzlichtbelastung (panel a) and Nutzlichtbelastung (panel b) to achieve a constant surface temperature within the optically used area (within the circle with diamonds).

AUSFÜHRUNGSBEISPIELEEMBODIMENTS

Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren deutlich. Further advantages, characteristics and features of the present invention will become apparent in the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying figures.

In 1 ist eine Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 100 gezeigt, die ein Beleuchtungssystem 101 und ein Projektionsobjektiv 103 umfasst. Das Beleuchtungssystem weist eine Lichtquelle 105 auf, welche das entsprechende Nutzlicht für die Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 100 bereitstellt. Die Lichtquelle 105 kann eine Laser-Plasma-Quelle oder eine Entladungsquelle sein. Derartige Lichtquellen erzeugen eine Strahlung 120 im extrem ultravioletten (EUV)-Längenwellen-Bereich, d.h. z.B. mit Wellenlängen mit 5 nm und 15 nm. Bei Nutzlicht in diesem Wellenlängenbereich umfassen das Beleuchtungssystem und das Projektionsobjektiv im Wesentlichen reflektive Komponenten. In 1 is a microlithography projection exposure machine 100 shown a lighting system 101 and a projection lens 103 includes. The lighting system has a light source 105 on which the corresponding useful light for the microlithography projection exposure system 100 provides. The light source 105 may be a laser plasma source or a discharge source. Such light sources generate radiation 120 in the extreme ultraviolet (EUV) wavelength range, ie, for example, with wavelengths of 5 nm and 15 nm. With useful light in this wavelength range, the illumination system and the projection objective essentially comprise reflective components.

Die von der Lichtquelle 105 ausgehende Strahlung 120 wird mittels eines Kollektors 107 gesammelt und in das Beleuchtungssystem 101 geleitet. Das Beleuchtungssystem 101 umfasst eine Mischeinheit 109, die aus zwei facettierten Spiegeln 115 und 117, einer Teleskopoptik 111 und einem feldformenden Spiegel 113 besteht. Das Projektionsobjektiv 103 dient dazu ein Objektfeld 129 in der Objektebene 127 auf ein Bildfeld 131 in der Bildebene 133 abzubilden und besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus sechs Spiegeln. In der Objektebene 127 wird im Bereich des Objektfelds 129 ein sogenanntes Retikel angeordnet, welches die abzubildenden Strukturen aufweist, die über das Projektionsobjektiv 103 verkleinert in die Bildebene 133 abgebildet werden, um dort in einem photosensitivem Lack die entsprechenden Strukturen verkleinert darzustellen.The of the light source 105 outgoing radiation 120 is done by means of a collector 107 collected and into the lighting system 101 directed. The lighting system 101 includes a mixing unit 109 made of two faceted mirrors 115 and 117 , a telescope optics 111 and a field-shaping mirror 113 consists. The projection lens 103 serves an object field 129 in the object plane 127 on a picture frame 131 in the picture plane 133 in the embodiment shown consists of six mirrors. In the object plane 127 is in the range of the object field 129 arranged a so-called reticle, which has the structures to be imaged, via the projection lens 103 reduced in the picture plane 133 be imaged in order to reduce the size of the corresponding structures in a photosensitive coating.

Die einzelnen Spiegel der Mikrolithographieprojektionsbelichtungsanlage sind als erfindungsgemäß heizbare optische Elemente ausgeführt, wobei eine nicht näher dargestellte Steuerungsund/oder Regelungseinrichtung separat für jeden Spiegel vorgesehen sein kann oder gemeinsam für alle beheizbaren optischen Elemente (Spiegel). The individual mirrors of the microlithography projection exposure apparatus are designed as heatable optical elements according to the invention, wherein a control and / or regulating device (not shown) may be provided separately for each mirror or together for all heatable optical elements (mirrors).

Im Beleuchtungssystem 101 ist der unter senkrechtem Einfall betriebene Kollektorspiegel 107 von einer besonders großen Wärmelast betroffen. Entsprechend wird sich dieser Spiegel 107 bei längeren Betriebsdauern stark aufheizen. Um eine gleichbleibende optische Funktion des Spiegels zu gewährleisten kann die Temperatur des Kollektorspiegels 107 durch zusätzliche Beheizung mit Infrarotstrahlern zu Betriebsbeginn angehoben werden, während bei zunehmender Betriebsdauer die Heizleistung abgesenkt werden kann, sodass sich über die Betriebsdauer eine konstante Temperatur des Kollektorspiegels 107 bzw. zumindest von Teilbereichen dieses Spiegels ergibt. So kann beispielsweise dafür gesorgt werden, dass die Oberflächentemperatur des Kollektorspiegels 107 über die Betriebsdauer konstant gehalten wird. In the lighting system 101 is the operated under normal incidence collector mirror 107 affected by a particularly large heat load. Accordingly, this mirror will 107 Heat up strongly for longer periods of operation. To ensure a consistent optical function of the mirror, the temperature of the collector mirror 107 be raised by additional heating with infrared heaters at the beginning of operation, while with increasing operating time, the heating power can be lowered, so over the operating time, a constant temperature of the collector mirror 107 or at least parts of this mirror. For example, it can be ensured that the surface temperature of the collector mirror 107 is kept constant over the operating period.

Über die Oberfläche des Kollektorspiegels 107 kann die Temperatur ebenfalls im Wesentlichen konstant eingestellt werden, wenn die Beheizung des Kollektorspiegels 107 mit entsprechenden Infrarotstrahlern so erfolgt, dass die Heizleistung örtlich angepasst ist. Beispielsweise wird sich im Randbereich des Kollektorspiegels 107 eine höhere Wärmeableitung ergeben, sodass die Beheizung im Randbereich mit einer höheren Heizleistung erfolgen muss als beispielsweise in einem mittleren Bereich des Kollektorspiegels 107. Darüber hinaus kann die Strahlungsbelastung mit Nutzlicht berücksichtigt werden, die in bestimmten Bereichen einen höheren Wärmeeintrag liefert als in anderen Bereichen, beispielsweise abhängig von dem Auftreffwinkel des Nutzlichts auf den Kollektorspiegel 107. Over the surface of the collector mirror 107 The temperature can also be set substantially constant when the heating of the collector mirror 107 with appropriate infrared heaters so that the heating power is adjusted locally. For example, will be in the edge region of the collector mirror 107 result in a higher heat dissipation, so that the heating must be done in the edge region with a higher heat output than for example in a central region of the collector mirror 107 , In addition, the radiation load can be taken into account with useful light, which provides a higher heat input in certain areas than in other areas, for example, depending on the angle of incidence of the useful light on the collector mirror 107 ,

Bei Verwendung von Strahlungsheizern, wie Infrarotstrahlern beim vorliegenden Ausführungsbeispiel, kann der Wärmeeintrag auch dadurch eingestellt werden, dass der Auftreffwinkel der Heizstrahlung entsprechend eingestellt wird. Bei einem spitzeren Auftreffwinkel der Heizstrahlung wird eine bestimmte erste Heizleistung erzielt, während bei einem nahezu senkrechten Auftreffen der Heizstrahlung auf das zu beheizende optische Element, d.h. in diesem Fall dem Spiegel, eine zweite, zur ersten Heizleistung unterschiedliche Heizleistung erzielt wird. When using radiant heaters, such as infrared radiators in the present embodiment, the heat input can also be adjusted by the angle of incidence of the heating radiation is adjusted accordingly. At a more acute angle of incidence of the heating radiation, a certain first heating power is achieved, while with a nearly vertical impingement of the heating radiation on the optical element to be heated, i. in this case, the mirror, a second, for the first heating power different heating power is achieved.

Insgesamt kann somit über der Betriebsdauer ein absolut oder relativ konstantes Temperaturprofil am Spiegel 107 eingestellt werden und zusätzlich kann das Temperaturprofil so ausgebildet sein, dass zumindest in einem Teilbereich des Spiegels 107 oder über den gesamten Spiegel eine zeitlich und örtlich konstante Temperatur eingestellt wird. Overall, therefore, over the operating life of an absolute or relatively constant temperature profile on the mirror 107 can be set and in addition, the temperature profile may be formed so that at least in a portion of the mirror 107 or over the entire mirror a temporally and locally constant temperature is set.

Weitere kritische Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage sind insbesondere die Spiegel des Projektionsobjektivs 103, welcher aufgrund der Erwärmung durch das EUV-Nutzlicht ihre Form zwar nur in geringem Ausmaß verändern, wodurch jedoch die Abbildung des Retikels in die Bildebene 133 empfindlich gestört werden kann. Deshalb sind nahezu alle Spiegel (141, 142, 143, 144 und 145) des Projektionsobjektivs 103 mit mindestens einer Vorrichtung zum zusätzlichen Heizen 151, 152, 153, 154 und 155 versehen. Further critical components of the projection exposure apparatus are, in particular, the mirrors of the projection objective 103 , which due to the heating by the EUV Nutzlicht change their shape, although only to a small extent, whereby, however, the image of the reticle in the image plane 133 can be disturbed sensitively. That's why almost all mirrors ( 141 . 142 . 143 . 144 and 145 ) of the projection lens 103 with at least one device for additional heating 151 . 152 . 153 . 154 and 155 Mistake.

Die Erwärmung des Spiegels der Projektionsobjektivs 103 hängt zum einem von ihrer Reihenfolge im Strahlengang ab. So nimmt die integrale Leistung des Nutzlichts von Spiegel zu Spiegel aufgrund der Absorption in den Viellagen-Beschichtungen der Spiegel ab. Zum anderen hängt die Erwärmung aber auch vom Durchmesser des Spiegels ab. Handelt es sich um einen kleinen Spiegel so trifft die integrale Lichtleistung auf eine kleinere Fläche als bei einem großen Spiegel, sodass kleinere Spiegel stärker erwärmt werden. Dies ist insbesondere beim in Lichtrichtung dritten Spiegel 143 und fünften Spiegel 145 der Fall. Zusätzlich wirkt sich die Erwärmung und die daraus resultierende Deformation bei verschiedenen Spiegeln unterschiedlich stark aus. Auch der Effekt auf die Wellenfront des Nutzlichts, die letztendlich die Qualität der optischen Abbildung bestimmt, hängt von der Art des Spiegels ab. Entsprechend dieser Sensitivitäten werden die Spiegel 141 bis 145 ausgewählt, um mit zusätzlichen Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 151 bis 155 versehen zu werden. Durch die zusätzlichen Heiz- und/oder Kühleinrichtungen lässt sich eine konstante Temperatur bzw. ein Temperaturprofil oder eine Mindest- oder Maximaltemperatur über der Spiegelfläche über die Betriebsdauer einstellen. The heating of the mirror of the projection lens 103 depends on the one of their order in the beam path. Thus, the integral power of the useful light decreases from mirror to mirror due to absorption in the multilayer coatings of the mirrors. On the other hand, the heating also depends on the diameter of the mirror. If it is a small mirror, the integral light output will be smaller than a large mirror, so that smaller mirrors will be heated more. This is especially the case in the third direction in the light direction 143 and fifth mirror 145 the case. In addition, the heating and the resulting deformation at different levels has different effects. The effect on the wavefront of the useful light, which ultimately determines the quality of the optical image, depends on the type of mirror. According to these sensitivities, the mirrors become 141 to 145 selected to provide additional heating and / or cooling facilities 151 to 155 to be provided. The additional heating and / or cooling devices can be used to set a constant temperature or a temperature profile or a minimum or maximum temperature over the mirror surface over the operating period.

Darüber hinaus erfolgt die Erwärmung der Spiegel 141 bis 146 nicht homogen über die Spiegelfläche. So wird insbesondere der in Lichtrichtung zweite Spiegel 142 des Projektionsobjektivs 103, der in der Pupillenebene angeordnet ist, entsprechend dem sogenannten Beleuchtungs-Setting in der Regel eine inhomogene Ausleuchtung aufweisen. Das sogenannte Beleuchtungs-Setting legt das Winkelspektrum fest, mit dem ein abzubildendes Objekt innerhalb des Objektfelds 129 vom Beleuchtungssystem 101 beleuchtet wird. Es kann sich dabei beispielsweise um ein kreisrundes, ein annulares, ein Dipol- oder ein Quadrupol-Beleuchtung-Setting handeln. Bei einem annularen Beleuchtungs-Setting ist die Ausleuchtung einer Pupillenebene ringförmig. Damit wird der in der Pupillenebene angeordnete Spiegel 142 durch Absorption in der Viellagen-Beschichtung des Spiegels in einem ringförmigen Bereich erwärmt. Der Effekt dieser annularen Erwärmung des Spiegels 142 kann durch eine geeignete Wahl einer erfindungsgemäßen Beheizung und/oder Kühlung des Spiegels 142 entgegengewirkt werden. So können entsprechend mehrere Wärmequellen und/oder Kühlungseinrichtungen verteilt über dem Spiegel 142 angeordnet sein und so betrieben werden, dass sich eine konstante Temperatur über der Spiegeloberfläche ergibt. Bei Verwendung von Infrarotstrahlungsheizern kann die Strahlformung eines oder mehrere Infrarotstrahlungsgeräte so eingestellt sein, dass eine Beheizung des Spiegels 142 in der Weise erfolgt, dass sich über der Spiegeloberfläche eine im Wesentlichen konstante Temperatur ergibt. Statt einer Homogenisierung der Temperatur über der Oberfläche des Spiegels kann auch lediglich eine Kompensation der Temperaturveränderungen über der Zeit vorgenommen werden. Hierbei kann durch eine geeignete Erwärmung und/oder Kühlung ein einmal eingestelltes Temperaturprofil der Form nach beibehalten werden, so dass es lediglich über der Zeit zu einer Verschiebung des Temperaturprofils hinsichtlich der Absolutwerte der Temperatur kommen kann, aber die relative örtliche Temperaturverteilung beibehalten wird.In addition, the heating of the mirror takes place 141 to 146 not homogeneous over the mirror surface. Thus, in particular the second mirror in the light direction 142 of the projection lens 103 , which is arranged in the pupil plane, according to the so-called lighting setting usually have a non-homogeneous illumination. The so-called lighting setting determines the angle spectrum with which an object to be imaged within the object field 129 from the lighting system 101 is illuminated. It may be, for example, a circular, an annular, a dipole or a quadrupole illumination setting. In an annular illumination setting, the illumination of a pupil plane is annular. This is the arranged in the pupil plane mirror 142 heated by absorption in the multilayer coating of the mirror in an annular region. The effect of this annular heating of the mirror 142 can by a suitable choice of a heating and / or cooling of the mirror according to the invention 142 be counteracted. Thus, according to several heat sources and / or cooling devices distributed over the mirror 142 be arranged and operated so that there is a constant temperature above the mirror surface. When using infrared radiation heaters, the beam shaping of one or more infrared radiation devices can be set so that heating of the mirror 142 in such a way that over the mirror surface results in a substantially constant temperature. Instead of homogenizing the temperature above the surface of the mirror, only a compensation of the temperature changes over time can be made. In this case, by a suitable heating and / or cooling a once set temperature profile can be maintained in shape, so that it can only over time to a shift of the temperature profile with respect to the absolute values of the temperature, but the relative local temperature distribution is maintained.

Hierzu wird die Strahlungswärme, die durch das Nutzlicht in den Spiegeln 142 eingebracht wird, als auch die Wärmeableitung durch Konvektion, Wärmestrahlung und/oder Wärmeableitung über benachbarte Bauteile berücksichtigt und ein Wärmeeintrags- und/oder Kühlprofil bestimmt, welches angibt, wie viel Wärme an welchen Stellen des Spiegels 142 eingebracht werden muss, um die gewünschte Temperatur des Spiegels zu erzielen. For this purpose, the radiant heat generated by the useful light in the mirrors 142 is introduced, as well as the heat dissipation by convection, heat radiation and / or heat dissipation over considered adjacent components and determines a heat input and / or cooling profile, which indicates how much heat at which points of the mirror 142 must be introduced to achieve the desired temperature of the mirror.

Dies kann beispielsweise durch Berechnung bzw. Simulation mittels eine Finite-Elemente-Moduls durchgeführt werden, wobei lediglich die thermischen Eigenschaften des entsprechenden Spiegels 142 bekannt sein müssen, was sich jedoch leicht über die verwendeten Materialien bestimmen lässt. This can be done for example by calculation or simulation by means of a finite element module, wherein only the thermal properties of the corresponding mirror 142 must be known, but this can be easily determined by the materials used.

Bei einem CAD(Computer Aided Design)-Modell eines Spiegels kann durch Eingabe der entsprechenden thermischen Kenndaten des Spiegels ein sogenanntes Thermalmodell des EUV-Spiegels 142 erstellt werden, wobei anhand der Information über die Strahlungsbelastung mit Nutzlicht während des Betriebs der EUV-Projektionsbelichtungsanlage und der Vorgabe der Randbedingung, dass beispielsweise die Oberflächentemperatur konstant sein soll, ermittelt werden kann, welches Wärmeeintrags- und/oder Kühlprofil eingestellt werden muss, um bei den gegebenen Bedingungen, also Strahlungsbelastung durch das Nutzlicht sowie Wärmeableitung durch Konvektion, Wärmestrahlung und Wärmeleitung die konstante Oberflächentemperatur zu erzielen. In a computer-aided design (CAD) model of a mirror, by entering the corresponding thermal characteristics of the mirror, a so-called thermal model of the EUV mirror can be obtained 142 be created, based on the information about the radiation load with Nutzlicht during operation of the EUV projection exposure system and the specification of the boundary condition that, for example, the surface temperature should be constant, can be determined which heat input and / or cooling profile must be set to the given conditions, ie radiation exposure by the useful light and heat dissipation by convection, heat radiation and heat conduction to achieve the constant surface temperature.

Aufgrund des Wärmeeintrags- und/oder Kühlprofils kann mit Kenntnis der Heiz- und/oder Kühlleistung der Temperiereinrichtung bestimmt werden, mit welcher Leistung die Temperiereinrichtung(en) betrieben werden müssen. Bei Verwendung von Infrarotstrahlern zur Strahlungsheizung des Spiegels 142 kann die Strahlungsintensität an den entsprechenden Stellen unter Berücksichtigung des Auftreffwinkels der Heizstrahlung bestimmt werden. Due to the heat input and / or cooling profile can be determined with knowledge of the heating and / or cooling capacity of the temperature control device, with which power the temperature control (s) must be operated. When using infrared heaters for radiant heating of the mirror 142 the radiation intensity can be determined at the appropriate locations, taking into account the angle of incidence of the heating radiation.

Die 2 zeigt in den Teilbildern a)–f) Diagramme, die die unterschiedlichen Verhältnisse bei einem optischen Element bei unterschiedlicher Strahlungsbelastung verdeutlichen. In der 2a) ist die Intensität der Bestrahlung mit Nutzlicht entlang einer geraden Linie über das optische Element aufgetragen. Beispielsweise könnte es sich um eine Dipolbeleuchtung handeln, bei der zwei Strahlungsmaxima entlang der gewählten Strecke über das optische Element zu beobachten sind. Aus dieser Strahlungsbelastung ergibt sich eine Temperaturverteilung über dem optischen Element, die im Diagramm b) der 2 ebenfalls entlang der Linie über das optische Element dargestellt ist. Entsprechende der Strahlungsbelastung mit Nutzlicht ergeben sich ebenfalls zwei Temperaturmaxima.The 2 shows in the sub-images a) -f) diagrams that illustrate the different conditions in an optical element at different radiation exposure. In the 2a) the intensity of the irradiation with useful light is plotted along a straight line over the optical element. For example, it could be a dipole illumination, in which two radiation maxima can be observed along the selected path via the optical element. From this radiation load results in a temperature distribution over the optical element, which in the diagram b) the 2 is also shown along the line via the optical element. Corresponding radiation exposure with useful light also results in two temperature maxima.

Die 2c) zeigt die Strahlungsbelastung bei einer herkömmlichen Homogenisierung der Strahlungsbelastung durch eine zum Nutzlicht komplementäre Heizbestrahlung, sodass über der betrachteten Strecke des optischen Elements eine homogene Strahlungsbelastung gegeben ist. Allerdings führt dies nicht zu der gewünschten homogenen, örtlich konstanten Temperatur über dem optischen Element, wie in Teilbild d) der 2 zu sehen ist. Durch Wärmeverluste des optischen Elements, insbesondere in den Randbereichen, stellt sich eine Temperaturverteilung über dem optischen Element ein, bei welcher in den Randbereichen die Temperatur niedriger ist, während in der Mitte des optischen Elements eine höhere Temperatur vorliegt.The 2c) shows the radiation load in a conventional homogenization of the radiation load by a complementary to the useful light heating radiation, so over the considered distance of the optical element is given a homogeneous radiation load. However, this does not lead to the desired homogeneous, locally constant temperature over the optical element, as in part d) 2 you can see. Due to heat losses of the optical element, in particular in the edge regions, a temperature distribution over the optical element is established, in which the temperature is lower in the edge regions, while a higher temperature is present in the center of the optical element.

Gemäß der Erfindung wird dieser Effekt nunmehr dadurch berücksichtigt, dass die Heizstrahlung so gewählt wird, dass sich eine Strahlungsbelastung ergibt, wie sie in 2e) dargestellt ist. Es wird also unter Berücksichtigung der Wärmeverluste an den Rändern des optischen Elements eine höhere Strahlungsbelastung an den Rändern des optischen Elements durch die Strahlungsheizung realisiert, sodass sich eine homogene, örtlich konstante Temperatur über dem optischen Element einstellt (siehe 2f)). According to the invention, this effect is now considered by the fact that the heating radiation is chosen so that there is a radiation load, as in 2e) is shown. Thus, taking into account the heat losses at the edges of the optical element, a higher radiation load at the edges of the optical element is realized by the radiant heating, so that a homogeneous, locally constant temperature is established over the optical element (see 2f) ).

Die 3 zeigt in den Teilbildern a)–f) einen weiteren Anwendungsfall, wobei die Teilbilder a)–d) wiederum die Situation nach dem Stand der Technik darstellen und bereits entsprechend zur 2 erläutert worden sind. Nach der Ausführungsform der 3, die in den Teilbildern e) und f) dargestellt ist, wird nicht versucht, durch die Strahlungsheizung eine homogene, örtlich konstante Temperatur einzustellen, sondern es wird akzeptiert, dass ein örtliches Temperaturprofil, also ein Temperaturverlauf mit Temperaturveränderungen über dem optischen Element, vorliegt, wie dies beispielsweise in der 3b) dargestellt ist. Die Strahlungsheizung wird lediglich verwendet, die Temperatur in dem optischen Element über einem bestimmten Grenzwert zu halten, der in der 3f) als gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Strahlungsheizung wird somit in diesem Fall lediglich dazu verwendet, eine sogenannte Offset-Temperatur zur erzeugen, mit der die Temperatur in jedem Bereich des optischen Elements über eine Grenztemperatur angehoben wird. Damit kann erreicht werden, dass die Temperatur des optischen Elements beispielsweise in einem Bereich liegt, in dem der Wärmeausdehnungskoeffizient des optischen Elements einen geringen Wert aufweist oder nahezu Null ist, wie bei Zerodur oder ULE, sodass das Temperaturprofil über dem optischen Element keine negativen Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften des optischen Elements aufweist. The 3 shows in the partial images a) -f) another application, wherein the partial images a) -d) again represent the situation according to the prior art and already according to the 2 have been explained. According to the embodiment of the 3 , which is shown in the partial images e) and f), is not attempted to set a homogeneous, locally constant temperature by the radiant heating, but it is accepted that a local temperature profile, ie a temperature profile with temperature changes over the optical element, is present, as for example in the 3b) is shown. The radiant heater is merely used to maintain the temperature in the optical element above a certain threshold, which in the 3f) is shown as a dashed line. The radiant heater is thus used in this case only to generate a so-called offset temperature, with which the temperature in each region of the optical element is raised above a threshold temperature. It can thus be achieved that the temperature of the optical element is, for example, in a range in which the thermal expansion coefficient of the optical element has a low value or almost zero, as in Zerodur or ULE, so that the temperature profile over the optical element has no negative effects has the optical properties of the optical element.

Die 4 zeigt in den Teilbildern a)–f) eine Darstellung ähnlich den Darstellungen der 2 und 3 in einer Gegenüberstellung der Situation beim Stand der Technik und bei einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Ausgehend von der Strahlungsbelastung mit Nutzlicht der 4a), die der entsprechenden Strahlungsbelastung der 2a) und 3a) entspricht, wird die Strahlungsbelastung des optischen Elements gemäß dem Intensitätsverlauf der Strahlungsbelastung entlang einer Linie über dem optischen Element nach 4 e) so eingestellt, dass ein bestimmtes Temperaturprofil eingestellt wird, welches unterschiedlich zu dem Temperaturprofil ist, welches durch das Nutzlicht erzeugt werden würde (vergleiche 4f) und 4b)). Eine derartige Einstellung einers Temperaturprofils, welches beispielsweise ein Temperaturmaximum anstelle der durch das Nutzlicht erzeugten zwei Temperaturmaxima aufweist, kann beispielsweise eingesetzt werden, um Abbildungsfehler zu kompensieren. The 4 shows in the partial images a) -f) a representation similar to the representations of 2 and 3 in a comparison of the situation in the prior art and in a further embodiment according to the present invention. Based on the radiation load with Nutzlicht the 4a) , the corresponding radiation exposure of the 2a) and 3a) corresponds, the radiation load of the optical element according to the intensity profile of the radiation load along a line above the optical element after 4 e) adjusted so that a certain temperature profile is set, which is different from the temperature profile that would be generated by the useful light (see 4f) and 4b) ). Such an adjustment of a temperature profile which, for example, has a temperature maximum instead of the two temperature maxima generated by the useful light, can be used, for example, to compensate for aberrations.

Die 5 zeigt in den Teilbildern a) und b) die Temperierprofile für die Einstellung einer homogenen, konstanten Oberflächentemperatur für einen Spiegel in der optisch genutzten Fläche ohne Belastung mit Nutzlicht (Teilbild a)) und mit Belastung durch Nutzlicht (Teilbild b)). Der optisch genutzte Bereich ist jeweils durch den Kreis mit Rauten dargestellt. Wie in Teilbild b) zu erkennen ist, wird der Spiegel durch eine Dipolbeleuchtung belastet, so dass in den Sektoren, in denen die Strahlungsbelastung des Nutzlichts auf den Spiegel auftritt, eine besondere Kühlung erforderlich ist, wie durch die Wärme- bzw. Kühlprofillinien in den gegenüber liegenden Sektoren gezeigt ist. Ansonsten zeigt das Temperaturlinienprofil der Teilbilder a) und b), dass im Randbereich eine ringförmige Heizung erforderlich ist, um die Randverluste auszugleichen. The 5 shows in the panels a) and b) the tempering for the setting of a homogeneous, constant surface temperature for a mirror in the optically used area without load with useful light (panel a)) and with load by Nutzlicht (panel b)). The optically used area is represented by the circle with diamonds. As can be seen in part of image b), the mirror is loaded by a dipole illumination, so that in the sectors in which the radiation exposure of the Nutzlichts occurs on the mirror, a special cooling is required, as by the heat or cooling profile lines in the opposite sectors is shown. Otherwise, the temperature profile of the sub-images a) and b) shows that in the edge region an annular heating is required to compensate for the edge losses.

Durch die erfindungsgemäße Beheizung und/oder Kühlung von optischen Elementen einer Projektionsbelichtungsanlage kann sowohl die Veränderung der Abbildungsqualität in Abhängigkeit von der Betriebsdauer vermieden werden, als auch negative Einflüsse auf die Abbildungsqualität durch eine inhomogene Temperaturbelastung des optischen Elements. Durch die Berücksichtigung der gesamten Wärmebilanz und Steuerung bzw. Regelung der Heiz- und/oder Kühlleistung der Temperireinrichtung zur Erzielung einer konstanten Temperatur bzw. eines konstanten Temperaturprofils oder einer Mindest- und/oder Maximaltemperatur zumindest in einem Teilbereich des optischen Elements kann eine deutliche Verbesserung der Abbildungsqualität von Projektionsbelichtungsanlagen erzielt werden. Durch die Ausrichtung der Heizung und/oder Kühlung auf eine konstante Temperatur bzw. ein konstantes Temperaturprofil in zumindest einem Teilbereich des optischen Elements werden Fehler vermieden, die bei einer lediglich komplementären Strahlungsbelastung mit Heizstrahlung auftreten, die komplementär zur Belastung mit Nutzlicht ist. By the heating and / or cooling of optical elements of a projection exposure apparatus according to the invention, both the change in the imaging quality as a function of the operating time can be avoided, as well as negative influences on the imaging quality by an inhomogeneous temperature loading of the optical element. By taking into account the total heat balance and control or regulation of the heating and / or cooling capacity of the Temperireinrichtung to achieve a constant temperature or a constant temperature profile or a minimum and / or maximum temperature at least in a portion of the optical element can significantly improve the Imaging quality of projection exposure systems can be achieved. By aligning the heating and / or cooling to a constant temperature or a constant temperature profile in at least a portion of the optical element errors are avoided, which occur in a merely complementary radiation load with heating radiation, which is complementary to the load with useful light.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen vorgenommen werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Insbesondere umfasst die vorliegende Erfindung sämtliche Kombinationen aller vorgestellter Einzelmerkmale. Although the present invention has been described in detail with reference to the embodiments, it will be understood by those skilled in the art that the invention is not limited to these embodiments, but rather modifications are possible in the manner that individual features omitted or other combinations of features can be made as long as the scope of protection of the appended claims is not abandoned. In particular, the present invention encompasses all combinations of all presented individual features.

Claims

Projection exposure apparatus for microlithography, in particular for carrying out the method according to one of claims 6 to 11, with at least one optical element ( 107 . 141 . 142 . 143 . 144 . 145 ) and at least one tempering device assigned to the optical element ( 151 . 152 . 153 . 154 . 155 . 157 ), which at least partially heat and / or cool the optical element, wherein the tempering device comprises at least one heat source and / or cooling device, which can provide distributed over and / or different optical heating and / or cooling power in the optical element, and with a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the tempering device, characterized in that the control and / or regulating device and the tempering device are designed so that the control and / or regulating device data relating to the heat input and / or the Cooling power used by the tempering and by the useful light and by the environment of the optical element, so that at least in a portion of the optical element a substantially locally constant temperature or a relatively constant or constant temperature profile is adjustable and adjustable.

Projection exposure apparatus according to claim 1, characterized in that the subregion of the optical element ( 107 . 141 . 142 . 143 . 144 . 145 ) with constant temperature or constant temperature profile is at least one element from the group comprising the surface of the optical element, three-dimensional regions of the volume of the optical element, the optically used region of the optical element and the optically used surface of the optical element.

Projection exposure apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the data relating to the heat input into the optical element and / or the cooling of the optical element based on measured and / or calculated data, in particular the heat input or the cooling by the environment by radiation, Convection and / or heat conduction is considered.

Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering device ( 151 . 152 . 153 . 154 . 155 . 157 ) comprises at least one radiant heat source which generates radiant heat which can provide spatially different radiant powers distributed over the optical element to be heated, wherein the temperature control device ( 151 . 152 . 153 . 154 . 155 . 157 ) preferably comprises at least one beam shaping unit.

Projection exposure apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering device ( 151 . 152 . 153 . 154 . 155 . 157 ) comprises at least one component from the group comprising radiation heaters, infrared radiators, thermal radiation resonators, heating wires, laser tomography systems, heat pumps, coolers and Peltier elements.

Method for operating a projection exposure apparatus, in particular a projection exposure apparatus according to one of the preceding claims, wherein at least one temperature control element is provided with at least one heat source and / or cooling device, the spatially distributed and / or different in the optical element heating and / or cooling power provides, characterized in that at least in a partial region, a constant temperature is set or a temporally relatively or absolutely constant temperature profile is set, wherein for determining the heating and / or cooling heat gains and / or losses of the optical element the tempering device, the useful light and the environment are taken into account.

A method according to claim 6, characterized in that the relatively constant time-temperature profile is changed to the absolute temperature.

Method according to one of claims 7 to 8, characterized in that the temperature distribution and / or the heat gains and / or losses are measured and / or simulated in the optical element.

Method according to one of claims 6 to 8 or the preamble of claim 6, characterized in that the temperature of the optical element is kept independent of the temperature distribution over the optical element above or below a limit value or in a temperature range.

Method according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the amount of heat introduced by the operation of the projection exposure apparatus and the amount of heat released by heat emission are determined and from this a heat input is obtained in a partial region of the optical element under the condition of a constant temperature or a predetermined temperature profile. and / or cooling profile of the tempering device for the optical element is determined.

A method according to claim 10, characterized in that from the heat input profile, a heating profile, in particular radiation intensity profile is determined.