-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer optischen Anordnung sowie eine entsprechende optische Anordnung, die mit Licht im Wellenlängenbereich des extrem ultravioletten Lichts (EUV-Licht) betrieben wird.
-
STAND DER TECHNIK
-
Bei der Herstellung von mikrostrukturierten und nanostrukturierten Bauteilen der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik werden Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie eingesetzt, mit deren Hilfe Strukturen, die an einem Retikel ausgebildet sind, auf einen Wafer oder EUV Kamera in verkleinerter Weise abgebildet werden können. Derartige Projektionsbelichtungsanlagen können beispielsweise mit Licht im Wellenlängenspektrum des extrem ultravioletten Lichts betrieben werden, um eine besonders hohe Auflösung der Strukturen zu erzielen.
-
Die für derartige EUV-Projektionsbelichtungsanlagen verwendeten Retikel werden darüber hinaus in sogenannten Maskeninspektionseinrichtungen untersucht, die ebenfalls mit EUV-Licht betrieben werden.
-
Da die entsprechenden EUV-Einrichtungen, wie EUV-Projektionsbelichtungsanlagen oder EUV-Maskeninspektionseinrichtungen, sehr hohe Auflösungen erzielen sollen, ist es von großer Bedeutung, dass die verwendeten optischen Komponenten exakt positioniert und geformt sind, da bereits geringfügige Abweichungen von den Soll-Positionen bzw. der vorgegebenen Form zu erheblichen Beeinträchtigungen der Ergebnisse führen können.
-
Bei derartigen optischen Anordnungen, die mit EUV-Licht betrieben werden, befinden sich die optischen Komponenten der optischen Anordnung sowie das Retikel und/oder der Wafer und /oder die EUV Kamera darüber hinaus in einer oder mehreren Vakuumkammern, da derartige EUV-Einrichtungen unter Vakuumbedingungen betrieben werden. Dies führt jedoch dazu, dass der Wärmeaustausch zwischen den verschiedenen Komponenten der optischen Anordnung bzw. innerhalb der oder den Vakuumkammern beeinträchtigt ist, da kein oder nur ein geringfügiger Wärmeaustausch über Konvektion stattfinden kann. Dies wiederum führt dazu, dass bei Änderung der Betriebsbedingungen und insbesondere bei der Inbetriebnahme der EUV-Einrichtung oder beim Austausch von Komponenten ein langer Zeitbedarf für die Einstellung einer stabilen, vorgegebenen Betriebstemperatur erforderlich ist.
-
Die Einstellung einer homogenen, stabilen Betriebstemperatur kann deshalb für EUV-Anlagen einen hohen Zeitbedarf erfordern, was wiederum lange Ausfallzeiten und eine entsprechend geringe Produktivität der EUV-Anlagen bedingen würde.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
AUFGABE DER ERFINDUNG
-
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine optische Anordnung, die mit Licht im Wellenlängenbereich des extrem ultravioletten Lichts betrieben wird, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer entsprechenden optischen Anordnung bereitzustellen, wobei der Zeitbedarf für die thermische Einstellung der Anlage bei Änderung des Betriebsmodus minimiert werden soll. Eine entsprechende optische Anordnung soll zudem einfach aufgebaut und einfach und effizient betreibbar sein, ohne die optischen Eigenschaften zu beeinträchtigen.
-
TECHNISCHE LÖSUNG
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer optischen Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die vorliegende Erfindung schlägt zur Lösung der oben genannten Aufgabe vor, entsprechende optische Anordnungen so zu betreiben, dass in Abhängigkeit vom Betriebszustand der optischen Anordnung mindestens eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung der optische Anordnung für mindestens eine in einer Vakuumkammer befindliche Komponente der optischen Anordnung nicht auf eine gewünschte Solltemperatur eingestellt wird, sondern auf eine Zieltemperatur, die von der Solltemperatur abweicht, um so eine schnellere Angleichung der tatsächlichen Temperatur der Komponente an die Solltemperatur zu erzielen.
-
Bei entsprechenden optischen Anordnungen, wie EUV-Projektionsbelichtungsanlagen und EUV-Maskeninspektionseinrichtungen, sind mindestens eine Vakuumkammer mit mindestens einer auf eine bestimmte Temperatur einzustellenden Komponente, insbesondere einer optischen Komponente, sowie mindestens eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung und mindestens ein Temperatursensor zur Erfassung der tatsächlichen Temperatur vorgesehen, mit deren Hilfe die in der Vakuumkammer aufgenommenen Komponenten auf eine Solltemperatur gebracht werden können, für die die optische Anordnung ausgelegt ist. Hierfür ist üblicherweise eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung für die mindestens eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung vorgesehen, die die Heiz- und/oder Kühleinrichtung steuert bzw. in Abhängigkeit von der vom Temperatursensor erfassten Temperatur regelt. Gemäß der Erfindung wird nunmehr der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nicht die Solltemperatur zur Steuerung bzw. Regelung der Heiz- und/oder Kühleinrichtung vorgegeben, sondern eine von der Solltemperatur abweichende Zieltemperatur, die den aktuellen Betriebszustand der optischen Anordnung berücksichtigt. Dadurch kann eine erhebliche Verkürzung der Anpassung der Temperatur der Komponenten von EUV-Anlagen an die Solltemperatur erreicht werden. Wird beispielsweise die EUV-Anlage von einem abgeschalteten Zustand in einen Betriebszustand hochgefahren, so kann die Zieltemperatur einer zugeordneten Heiz- und/oder Kühleinrichtung über der Solltemperatur gewählt werden, um eine schnellere Erwärmung zu ermöglichen. Hierzu ist für eine entsprechende optische Anordnung eine Einstelleinrichtung vorgesehen, mit der eine Ermittlung der Zieltemperatur und die Einstellung einer Zieltemperatur in mindestens einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung erfolgen kann.
-
Darüber hinaus kann die Heiz- und/oder Kühleinrichtung auch so betrieben werden, dass die Zieltemperatur für die Heiz- und/oder Kühleinrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der mindestens einen auf eine Temperatur einzustellenden Komponente von der Solltemperatur abweicht. Dies berücksichtigt, dass unterschiedliche Zieltemperaturen je nach Ausgangstemperatur der Komponente, deren Temperatur eingestellt werden soll, für die rasche thermische Einstellung der optischen Anordnung vorteilhaft sein kann.
-
Darüber hinaus kann auch der geplante Betrieb der optischen Anordnung für die Zieltemperatur, mit der die Heiz- und/oder Kühleinrichtung betrieben wird, berücksichtigt werden. Ist es beispielsweise möglich, dass der Nutzer der optischen Anordnung über eine Steuerungsanlage der optischen Anordnung zukünftige Betriebseinstellungen vorwählen kann, so können diese Informationen dazu genutzt werden, eine entsprechende Heiz-und/oder Kühleinrichtung für eine Komponente der optischen Anordnung so zu betreiben, dass der zukünftige Betriebsmodus bei der Einstellung der Zieltemperatur für die Heiz- und/oder Kühleinrichtung berücksichtigt wird, um die Temperatur für die Komponente, deren Temperatur eingestellt werden soll, mit möglichst wenig Aufwand nahe der Solltemperatur zu halten.
-
Um eine schnelle Temperaturanpassung der Komponente bzw. Komponenten in der Vakuumkammer zu ermöglichen, kann ein auf eine bestimmte Temperatur temperiertes Gas in einer definierten Menge in die Vakuumkammer eingeleitet werden, die hierzu eine entsprechende Gaszuführleitung aufweisen kann. Durch die Einleitung des temperierten Gases kann in einem gewissen Umfang ein Wärmeaustausch über Konvektion für die rasche Temperaturanpassung genutzt werden.
-
Für verschiedene gegebene Betriebszustände und/oder bestimmte Betriebsmodi und/oder bestimmte tatsächliche Temperaturen der Komponenten, deren Temperatur eingestellt werden soll, können bestimmte Zieltemperaturen mit einer definierten Abweichung der Zieltemperatur von der Solltemperatur hinterlegt sein oder es können bestimmte Regeln zur Bestimmung der Temperaturabweichung der Zieltemperatur von der Solltemperatur in der Einstelleinrichtung für die Einstellung der Zieltemperatur vorgegeben sein.
-
Zwischen Zieltemperaturen (15), die bestimmten tatsächlichen Betriebszuständen (20 bis 25) und/oder bestimmten zukünftigen Betriebsmodi und/oder bestimmten Temperaturen der Komponenten zugeordnet sind, kann interpoliert werden, sodass in Zwischenbereichen angepasste Zieltemperaturen eingesetzt werden können. Dadurch ist es auch möglich nicht nur die Zieltemperaturen schrittweise vorzugeben, sondern eine kontinuierliche Veränderung der Zieltemperatur für die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen ist möglich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
-
1 eine Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie,
-
2 eine Darstellung einer Vakuumkammer mit Heiz-/Kühleinrichtungen und Temperatursensoren,
-
3 eine Darstellung des Zusammenwirkens einer Einstelleinrichtung mit Regelungseinrichtungen für Heiz-/Kühleinrichtungen und in
-
4 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Betriebs einer optischen Anordnung gemäß der Erfindung.
-
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
-
Die 1 zeigt eine rein schematische Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Lichtquelle 1, einem Beleuchtungssystem 2 und einem Projektionsobjektiv 3. Das Licht der Lichtquelle 1 im extrem ultravioletten (EUV) Wellenlängenspektrum wird vom Beleuchtungssystem 2 aufbereitet, um ein Retikel 4 zu beleuchten, welches Strukturen aufweist, die auf einem Wafer oder EUV Kamera 5 in verkleinerter Weise durch mikrolithographische Verfahren erzeugt werden sollen. Das Projektionsobjektiv 3 bildet das Retikel 4 mit den daran vorgesehenen Strukturen auf den Wafer oder EUV Kamera 5 ab.
-
Die optischen Komponenten einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, wie beispielsweise Spiegel, sind entlang des Strahlengangs der EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Vakuum angeordnet, um eine Beeinträchtigung der EUV-Strahlung durch die Luftatmosphäre zu vermeiden bzw. die Verwendung von EUV-Strahlung zu ermöglichen. Entsprechend können ein oder mehrere Vakuumkammern vorgesehen sein, in denen die optischen Komponenten der EUV-Projektionsbelichtungsanlage unter Vakuumbedingungen betrieben werden können. Ein Beispiel einer Vakuumkammer 6 ist in rein schematischer Weise in 2 gezeigt.
-
Die Vakuumkammer 6 der beispielhaften Darstellung der 2 weist eine optische Komponente, wie beispielsweise einen Spiegel 7, auf. Um eine exakte Abbildung des Retikels 4 auf den Wafer oder EUV Kamera 5 zu gewährleisten, muss der Spiegel 7 exakt positioniert und geformt sein. Da es durch Temperaturänderungen zu Positions- und/oder Formänderungen kommen kann, wird üblicherweise eine bestimmte Betriebstemperatur vorgegeben, bei der der Spiegel 7 betrieben werden muss. Von dieser Solltemperatur kann es jedoch durch äußere Einflüsse und insbesondere durch die Strahlungsbelastung mit EUV-Strahlung bei unterschiedlichen Betriebsparametern zu unterschiedlichen Abweichungen kommen. Entsprechend werden Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8 direkt an der optischen Komponente, wie dem Spiegel 7, angeordnet und zusätzlich oder alternativ in und/oder um der Vakuumkammer 6 vorgesehen, um eine möglichst gleichbleibende Temperatur der optischen Komponente und deren Umgebung einstellen zu können.
-
Um die Temperatureinstellung überwachen zu können, können weiterhin ein oder mehrere Temperatursensoren 9 vorgesehen sein, die zudem für die Steuerung und/oder Regelung der Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8 Verwendung finden. Entsprechend können auch eine oder mehrere Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtungen (in 2 nicht gezeigt) vorgesehen sein, die mit Hilfe der von den Temperatursensoren 9 erfassten Temperaturen den Betrieb der Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8 steuern bzw. regeln, um die Solltemperatur für die optische Komponente, wie den Spiegel 7, einzustellen und beizubehalten.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden beim Betrieb der optischen Anordnung bzw. der Vakuumkammer 6 mit den Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8 die Zieltemperaturen für die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8, auf die die entsprechenden Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtungen die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8 steuern bzw. regeln, abhängig von dem Betriebszustand der optischen Anordnung abweichend von der Solltemperatur eingestellt, um die Temperatureinstellung zu beschleunigen. Hierzu ist mindestens eine Einstellvorrichtung 13 vorgesehen, die wie in 3 dargestellt ist, mit den Steuerung- und/oder Regelungseinrichtungen 12 der Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8 verbunden ist. Über entsprechende Befehls- und/oder Datenleitungen können mit Hilfe der Einstelleinrichtung 13 den verschiedenen Steuerungs- und /oder Regelungseinrichtungen 12 der Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8 unterschiedliche Zieltemperaturen vorgegeben werden, auf die die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen geregelt werden. Beispielsweise kann beim Einschalten der optischen Anordnung die Zieltemperatur höher als die Solltemperatur eingestellt werden, sodass der Aufheizvorgang schneller erfolgt und die erforderliche Betriebstemperatur, also die Solltemperatur des Spiegels 7, schneller erreicht wird.
-
In der 2 ist weiterhin zu erkennen, dass die Vakuumkammer 6 Gaszuführleitungen 19 aufweist, die mittels Sperrventilen 10 geöffnet und geschlossen werden können. Über die Gaszuführleitungen 19 mit den Sperrventilen 10 kann Gas, welches in der Temperiereinrichtung 11 auf eine bestimmte Temperatur eingestellt worden ist, in die Vakuumkammer 6 eingelassen werden, um durch Konvektion eine beschleunigte Temperatureinstellung für die optische Komponente und deren Umgebung zu ermöglichen.
-
Die 4 zeigt ein Zeit-Temperatur-Diagramm, welches die Zieltemperaturen 15 und den Temperaturverlauf 17 einer Komponente der optischen Anordnung bei verschiedenen Betriebszuständen darstellt. Beispielsweise kann für eine optische Komponente, wie den Spiegel 7 der 2, eine Solltemperatur in einem Temperaturbereich 14 vorgesehen sein. Um die optische Komponente auf die Solltemperatur 14 einzustellen, werden entsprechende Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 8, die der optischen Komponente 7 zugeordnet sind, beim Betrieb der optischen Anordnung auf die Zieltemperatur 15 in diesem Temperaturbereich 14 angesteuert bzw. geregelt, wie für diesen Betriebszustand 20 im Zeit-Temperatur-Diagramm der 4 gezeigt. Entsprechend werden zugehörige Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtungen mit einer Zieltemperatur 15, die im Solltemperaturbereich 14 liegt, so betrieben, dass die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen auf die Zieltemperatur 15 gesteuert bzw. geregelt werden.
-
Kommt es zu einer geplanten kurzfristigen Abschaltung, so kann die Zieltemperatur 15 im Betriebszustand der kurzfristigen Abschaltung 21 erhöht werden, um den durch die abgeschaltete EUV-Strahlung wegfallenden Heizeffekt zu kompensieren und so die entsprechende optische Komponente im Solltemperaturbereich 14 zu halten bzw. für die zu erwartende nachfolgende Wiederinbetriebnahme auf einer möglichst nahe des Solltemperaturbereichs 14 liegenden Temperatur zu halten. Hierfür kann auch kurzfristig entsprechend temperiertes Gas in die Vakuumkammer 6 eingeleitet werden.
-
Dauert die Abschaltung jedoch länger, so wird auch die Heiz- und/oder Kühleinrichtung abgeschaltet und es ist keine Zieltemperatur 15 mehr vorgegeben, wie im Betriebszustand 22 in 4 gezeigt ist.
-
Wird die optische Anordnung nach einer längeren Abschaltphase 22 wieder angeschaltet, sodass sie sich im Betriebszustand des Hochfahrens 23 befindet, so wird die Zieltemperatur 15 wieder oberhalb des Solltemperaturbereichs 14 eingestellt, um eine möglichst schnelle Aufheizphase der entsprechenden Komponente zu ermöglichen. Dies wird durch den steilen Anstieg des Temperaturverlaufs 17 der entsprechenden optischen Komponente dargestellt.
-
Die Größenordnung, mit der die Zieltemperatur 15 oberhalb des Solltemperaturbereichs 14 eingestellt wird, hängt davon ab, wie der Temperaturzustand der optischen Komponente ist. Ist beispielsweise die optische Komponente bereits auf einem höheren Temperaturniveau, so kann die Größenordnung, mit der die Zieltemperatur 15 oberhalb des Solltemperaturbereichs 14 eingestellt wird, verringert werden, sodass sich eine flachere Aufheizkurve für die entsprechende Komponente ergibt. Dies ist durch die gestrichelte Darstellung des Temperaturverlaufs 18 von dem Betriebszustand der Abschaltphase 22 zum Betriebszustand des Hochfahrens 23 sowie mit der alternativen Zieltemperatur 16 dargestellt. Durch einen Temperaturunterschied ∆TKomp der optischen Komponente ergibt sich somit auch ein Temperaturunterschied ∆TZiel der eingestellten Zieltemperaturen, wobei eine höhere Temperatur der optischen Komponente eine niedrigere Zieltemperatur der zugeordneten Heiz- und/oder Kühleinrichtungen zur Folge hat. Die verschiedenen Zieltemperaturen in Abhängigkeit der unterschiedlichen Ausgangstemperaturen der einzustellenden Komponente können ausgehend von vorbestimmten Werten durch Interpolation ermittelt werden.
-
Wenn beim Hochfahren 23 die Vakuumkammer in ein bestimmtes Vor-Vakuum 24 gelangt, kann die Zieltemperatur 15 abgesenkt und nur noch leicht über dem Solltemperaturbereich 14 eingestellt werden, sodass sich die Kurve des Temperaturverlaufs 17 der optischen Komponente abflacht, da abzusehen ist, dass der endgültige Betriebszustand bald erreicht sein wird.
-
Im Zustand, wenn das Hochvakuum eingestellt ist (Hochvakuumzustand 25), kann die Zieltemperatur 15 wiederum wie im Betriebszustand 20 in dem Solltemperaturbereich 14 eingestellt werden.
-
Bei dem Zeit-Temperatur-Diagramm der 4 sind definierte Zieltemperaturen 15 für bestimmte Betriebszustände 20 bis 25 vorgegeben, wobei beispielsweise gezeigt ist, dass die vorgegebene Zieltemperatur 15 in Abhängigkeit von der tatsächlichen Temperatur der zu überwachenden Komponente variiert werden kann. Darüber hinaus kann jedoch auch eine dynamische Einstellung der Zieltemperatur 15, also beispielsweise eine mit dem Zeitablauf variierende Einstellung der Zieltemperatur vorgenommen werden. Beispielsweise kann bei der Abfolge der Betriebszustände 23 bis 25 die Abnahme der eingestellten Zieltemperaturen 15 kontinuierlich erfolgen, sodass nicht stufenweise bei einem definierten Übergang von einem Betriebszustand zum anderen die Zieltemperatur 15 geändert wird, sondern kontinuierlich mit dem Fortschreiten des Einstellens des Hochvakuums die eingestellte Zieltemperatur 15 variiert werden kann. Die verschiedenen Zieltemperaturen zwischen den den einzelnen Betriebszuständen zugeordneten Zieltemperaturen können durch Interpolation ermittelt werden.
-
In ähnlicher Weise kann die Einstellung der Zieltemperatur 15 auch durch die geplante Umstellung der Betriebsmodi beeinflusst werden. Wird beispielsweise durch einen Benutzer der optischen Anordnung über eine Steuerungsanlage der optischen Anordnung eingegeben, welche zukünftigen Betriebsmodi eingestellt werden sollen, so kann durch die Einstelleinrichtung bereits der zukünftige, einzustellende Betriebsmodus berücksichtigt werden und die Zieltemperatur kann entsprechend angepasst werden. Entsprechend kann die Einstelleinrichtung in geeigneter Weise mit einer Steuerungsanlage für die optische Anordnung verbunden sein oder Teil einer derartigen Steuerungsanlage sein, um die Eingaben des Nutzers für die zukünftige Nutzung der optischen Anordnung entsprechend für die Einstellung einer Zieltemperatur für bestimmte optische Komponenten und/oder deren Umgebung zu nutzen.
-
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 verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- EUV-Lichtquelle
- 2
- Beleuchtungssystem
- 3
- Projektionsobjektiv
- 4
- Retikel
- 5
- Wafer oder EUV Kamera
- 6
- Vakuumkammer
- 7
- Spiegel
- 8
- Heiz- und/oder Kühleinrichtung
- 9
- Temperatursensor
- 10
- Absperrventil
- 11
- Temperiereinrichtung
- 12
- Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung
- 13
- Einstelleinrichtung
- 14
- Solltemperatur
- 15
- Zieltemperatur
- 16
- alternative Zieltemperatur
- 17
- Temperaturverlauf
- 18
- alternativer Temperaturverlauf
- 19
- Gaszuführleitung
- 20
- Betriebszustand Betrieb
- 21
- Betriebszustand vorübergehendes Abschalten
- 22
- Betriebszustand Abschaltphase
- 23
- Betriebszustand Hochfahren
- 24
- Betriebszustand Vorvakuum
- 25
- Betriebszustand Hochvakuum
