DE102018207126A1

DE102018207126A1 - Device and method for determining the temperature distribution over the optical surface of an optical element

Info

Publication number: DE102018207126A1
Application number: DE102018207126.8A
Authority: DE
Inventors: Carsten Weber; Toralf Gruner; Christian Karlewski
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2018-05-08
Filing date: 2018-05-08
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Optisches Element (100), insbesondere einen Spiegel für die Mikrolithographie, mit einer optischen Fläche (102) und einem Volumen (104), aufweisend mindestens einen Kanal (106) im Volumen (104). In dem Kanal (106) sind mindestens ein bewegbarer Temperatursensor (108) und/oder mindestens ein ortsfester Temperatursensor (110) angeordnet, die für die Bestimmung der räumlichen und/oder zeitlichen Temperaturverteilung über die optische Fläche (102) ausgelegt sind. Der Kanal (106) ist hierbei in einem Winkel (112) größer als 0° zur Normalen (114) auf die optische Fläche (102) angeordnet.The invention relates to an optical element (100), in particular a mirror for microlithography, having an optical surface (102) and a volume (104), comprising at least one channel (106) in the volume (104). In the channel (106) at least one movable temperature sensor (108) and / or at least one stationary temperature sensor (110) are arranged, which are designed for the determination of the spatial and / or temporal temperature distribution over the optical surface (102). The channel (106) is hereby arranged at an angle (112) greater than 0 ° to the normal (114) on the optical surface (102).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Temperaturverteilung über die optische Fläche eines optischen Elementes, insbesondere für die Mikrolithographie.The present invention relates to an apparatus and a method for determining the temperature distribution over the optical surface of an optical element, in particular for microlithography.

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (=Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to fabricate microstructured devices such as integrated circuits or LCDs. The microlithography process is carried out in a so-called projection exposure apparatus which has an illumination device and a projection objective. In this case, the image of a mask (= reticle) illuminated by means of the illumination device is projected by means of the projection lens onto a substrate (eg a silicon wafer) coated with a photosensitive layer (= photoresist) and arranged in the image plane of the projection objective, in order to project the mask structure onto the photosensitive coating of the substrate.

In für den DUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. 193 nm bzw. 248 nm, werden vorzugsweise Linsen als optische Elemente für den Abbildungsprozess verwendet.In DUV-designed projection lenses, i. at wavelengths of e.g. 193 nm and 248 nm respectively, lenses are preferably used as optical elements for the imaging process.

In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Elemente für den Abbildungsprozess verwendet.In EUV projected projection lenses, i. at wavelengths of e.g. about 13 nm or 7 nm, mirrors are used as optical elements for the imaging process due to the lack of availability of suitable translucent refractive materials.

Die Spiegelsysteme arbeiten entweder im nahezu senkrechten Einfall oder in streifendem Einfall. Aufgrund der begrenzten Reflektivitäten der einzelnen Spiegel in solchen Systemen wird beispielsweise bei senkrechtem Einfall in jedem Spiegel etwa ein Drittel des einfallenden Lichtes absorbiert. Unter streifendem Einfall liegen typische Absorptionswerte bei einem Viertel oder einem Fünftel. In brechenden Medien mit Antireflexschicht liegt die absorbierte Lichtintensität zum Vergleich im Promillebereich. Daraus erklären sich erheblich stärkere Temperaturänderungen in EUV-Optiken im Vergleich zu DUV-Optiken. Die Temperaturänderung in EUV-Optiken kann mehrere Kelvin anstelle von wenigen Zehntelkelvin in DUV-Optiken betragen.The mirror systems work either in almost vertical incidence or in grazing incidence. Due to the limited reflectivities of the individual mirrors in such systems, for example, at normal incidence in each mirror about one third of the incident light is absorbed. Under grazing incidence, typical absorption values are a quarter or a fifth. In refractive media with antireflection coating, the absorbed light intensity is in the per thousand range for comparison. This explains significantly higher temperature changes in EUV optics compared to DUV optics. The temperature change in EUV optics can be several Kelvin instead of a few tenths Kelvin in DUV optics.

Weil sich Temperaturgradienten aufgrund des thermischen Ausdehnungskoeffizienten in Oberflächenfehler übersetzen, führen sie insbesondere in Spiegeln zu erheblichen optischen Aberrationen, die in Relation zur EUV-Nutzwellenlänge bildverschlechtemd wirken. Um dem entgegen zu wirken, werden EUV-Spiegel aus Materialien mit besonders niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE: „Coefficient of thermal expansion“) gefertigt. Hierbei kommen insbesondere ZERODUR oder ULE („ultra low expansion“) zur Anwendung. Diese Materialien kombinieren Komponenten mit positivem und negativem Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das Ergebnis ist ein effektiv nichtlinearer Zusammenhang zwischen Wärmeausdehnung und Temperatur, wobei es genau einen Temperaturwert gibt, bei dem die Wärmeausdehnung näherungsweise verschwindet. Diesen Temperaturwert bezeichnet man als Nulldurchgangstemperatur (ZCT: „zero crossing temperature“).Because temperature gradients translate into surface defects due to the coefficient of thermal expansion, they lead, in particular in mirrors, to considerable optical aberrations which are image-degrading in relation to the EUV useful wavelength. In order to counteract this, EUV mirrors are made of materials with a particularly low coefficient of thermal expansion (CTE: "Coefficient of thermal expansion"). Especially ZERODUR or ULE ("ultra low expansion") are used. These materials combine components with positive and negative coefficients of thermal expansion. The result is an effectively nonlinear relationship between thermal expansion and temperature, where there is exactly one temperature value at which the thermal expansion approximately disappears. This temperature value is called zero crossing temperature (ZCT: "zero crossing temperature").

Im Betrieb eines EUV-Systems sind Spiegel wechselnden Bestrahlungsintensitäten ausgesetzt; sowohl örtlich aufgrund unterschiedlicher Beleuchtungsverteilungen (z.B. Dipol-Settings) und aufgrund der beugenden Strukturen auf der Maske, als auch zeitlich aufgrund verschiedener Betriebsmodi. Trotz dieser wechselnden Bestrahlungsintensitäten soll die mittlere Temperatur der Spiegel nahe der Nulldurchgangstemperatur bleiben, um möglichst wenige Aberrationen durch Oberflächendeformationen aufgrund von Temperaturgradienten zu erzeugen.In the operation of an EUV system mirrors are exposed to varying levels of radiation; both locally due to different illumination distributions (e.g., dipole settings) and due to the diffractive structures on the mask, as well as temporally due to different modes of operation. Despite these varying irradiation intensities, the mean temperature of the mirrors should remain close to the zero crossing temperature to produce as few aberrations as possible due to surface deformations due to temperature gradients.

Zu diesem Zweck werden im Stand der Technik sogenannte Vorheizer eingesetzt, die elektromagnetische Strahlung typischerweise im Infraroten Spektralbereich abstrahlen und genau dann besonders stark auf den Spiegel einstrahlen, wenn wenig oder keine EUV-Nutzstrahlung absorbiert wird und die Intensität zurückgefahren, wenn die Intensität der EUV-Nutzstrahlung steigt.For this purpose so-called pre-heaters are used in the prior art, which radiate electromagnetic radiation typically in the infrared spectral range and then radiate particularly strong on the mirror when little or no EUV useful radiation is absorbed and the intensity is reduced when the intensity of EUV- Useful radiation increases.

Sowohl für die Steuerung solcher Vorheizer, als auch als Ausgangsinformation zur Regelung von optischen Manipulatoren im EUV-System, bei denen es sich z.B. um in ihren Starrkörperfreiheitsgraden bewegliche Spiegel und/oder um adaptive Spiegel, deren Oberflächenform sich variieren lässt, handeln kann, ist die Kenntnis der ortsabhängigen Spiegeltemperatur notwendig.Both for the control of such preheaters, as well as output information for the regulation of optical manipulators in the EUV system, which are e.g. In order to be able to move mirrors in their rigid-body degrees of freedom and / or adaptive mirrors whose surface shape can be varied, the knowledge of the location-dependent mirror temperature is necessary.

Zur Bestimmung der ortsabhängigen Temperaturverteilung, die Spiegel z.B. mit einer Infrarotkamera zu beobachten ist keine bevorzugte Lösung, da der zur Verfügung stehende Bauraum knapp ist, da eine wiederholte Kalibrierung notwendig wäre und nur Informationen von der Spiegeloberfläche zugänglich wären.To determine the location-dependent temperature distribution, the mirrors e.g. Observing with an infrared camera is not a preferred solution, since the available space is limited, since a repeated calibration would be necessary and only information from the mirror surface would be accessible.

Im Stand der Technik, dargestellt in 1, sind von der Spiegelrückseite Kanäle 106 näherungsweise parallel zur Normalen 114 auf die optische Fläche 102 des Spiegels 100 in den Spiegel 100 eingebracht. Die Kanäle 106 enden etwa 10mm von der optischen Fläche 102 entfernt, um die Spiegeloberfläche 102 möglichst wenig zu deformieren. In jedem dieser Kanäle 102 wird ein ortsfester Temperatursensor 110, der z.B. als Widerstandssensor ausgelegt sein kann, befestigt. Der ortsfeste Temperatursensor 110 ist im thermischen und mechanischen Kontakt mit dem Material des Spiegelvolumens 104. Das Messsignal kann über einfache Drähte 126 abgegriffen werden. Diese Lösung ist zwar einfach und robust, benötigt in der Regel keine weitere Kalibrierung und spart Bauraum. Nachteilig ist jedoch, dass nur an einzelnen, wenigen, ortsfesten Punkten im Spiegelvolumen gemessen werden kann. Treten extreme Temperaturen oder Temperaturgradienten an Stellen auf, an denen kein ortsfester Temperatursensor 110 angebracht ist, kann diese Messanordnung die Temperaturverteilung über die optische Fläche 102 nicht mit der notwendigen Genauigkeit auflösen. In 1 ist ein EUV-Nutzlicht 134-„Kegel“ dargestellt, der neben den ortsfesten Temperatursensoren 110 auf die optische Fläche 102 einstrahlt. Das inhomogene „Gegen“-Heizen der optischen Fläche 102 mit dem Ziel, die optische Fläche 102 homogen auf einer einheitlichen Temperatur nahe der Nulldurchgangstemperatur zu halten oder die mittlere Temperatur über die optische Fläche nahe der Nulldurchgangstemperatur zu halten, und/oder das Leisten des notwendigen Krafteintrags auf einen deformierbaren Spiegel, kann nicht mit der erforderlichen Genauigkeit gelingen.In the prior art, shown in 1 , channels 106 are introduced into the mirror 100 approximately parallel to the normal 114 on the optical surface 102 of the mirror 100 from the mirror rear side. The channels 106 terminate about 10mm from the optical surface 102 to deform the mirror surface 102 as little as possible. In each These channels 102, a stationary temperature sensor 110, which may be designed, for example, as a resistance sensor attached. The stationary temperature sensor 110 is in thermal and mechanical contact with the material of the mirror volume 104. The measurement signal can be tapped via simple wires 126. Although this solution is simple and robust, usually requires no further calibration and saves space. The disadvantage, however, is that it is only possible to measure at individual, few, fixed points in the mirror volume. If extreme temperatures or temperature gradients occur at locations where a stationary temperature sensor 110 is not attached, this measuring arrangement can not resolve the temperature distribution over the optical surface 102 with the necessary accuracy. In 1 an EUV Nutzlicht 134 "cone" is shown, which irradiates in addition to the stationary temperature sensors 110 on the optical surface 102. The inhomogeneous "counter" heating of the optical surface 102 with the aim of keeping the optical surface 102 homogeneously at a uniform temperature near the zero crossing temperature or maintaining the average temperature over the optical surface near the zero crossing temperature, and / or providing the necessary Force entry on a deformable mirror, can not succeed with the required accuracy.

Angesichts der oben beschriebenen Probleme, stellt sich die Aufgabe, eine möglichst kostengünstige Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, die eine Bestimmung der räumlichen und/oder zeitlichen Temperaturverteilung auf der optischen Fläche und/oder im Volumen der optischen Elemente erlauben. Die Kenntnis der räumlichen und/oder zeitlichen Temperaturverteilung kann genutzt werden, um zum Beispiel mittels oben genannten Vorheizern die optische Fläche gezielt derart zu bestrahlen, dass eine über das optische Element homogene Temperatur (möglichst die Nulldurchgangstemperatur) trotz inhomogener, z.B. EUV-Dipol-, Beleuchtung erreicht wird. Mit anderen Worten soll der Oberflächenfehler des optischen Elements trotz inhomogener Beleuchtung möglichst klein gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann je nach der gemessenen räumlichen und/oder zeitlichen Temperaturverteilung ein adaptiver Spiegel mit Kraft beaufschlagt werden(=durch Regelung der optischen Manipulatoren), um die Oberflächenform günstig zu beeinflussen.In view of the problems described above, the object is to provide a cost-effective device and a method available that allow determination of the spatial and / or temporal temperature distribution on the optical surface and / or in the volume of the optical elements. Knowledge of the spatial and / or temporal temperature distribution can be used, for example, by means of the abovementioned preheaters to specifically irradiate the optical surface in such a way that a temperature which is homogeneous over the optical element (if possible the zero-crossing temperature) is in spite of inhomogeneous, e.g. EUV dipole, lighting is achieved. In other words, the surface defect of the optical element should be kept as small as possible despite inhomogeneous illumination. Alternatively or additionally, depending on the measured spatial and / or temporal temperature distribution, an adaptive mirror can be subjected to force (= by regulation of the optical manipulators) in order to favorably influence the surface shape.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein optisches Element, insbesondere durch einen Spiegel für die Mikrolithographie, mit einer optischen Fläche und einem Volumen, aufweisend mindestens einen Kanal im Volumen, gelöst, wobei in dem Kanal mindestens ein bewegbarer Temperatursensor und/oder mindestens ein ortsfester Temperatursensor angeordnet sind/ist, die/der für die Bestimmung der räumlichen und/oder zeitlichen Temperaturverteilung über die optische Fläche ausgelegt sind/ist, und wobei der Kanal in einem Winkel größer als 0° zur Normalen auf die optische Fläche angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved by an optical element, in particular by a mirror for microlithography, with an optical surface and a volume having at least one channel in volume, wherein arranged in the channel at least one movable temperature sensor and / or at least one stationary temperature sensor are / is / is designed to determine the spatial and / or temporal temperature distribution across the optical surface, and wherein the channel is disposed at an angle greater than 0 ° to the normal to the optical surface.

In einer Ausführungsform wird ein optisches Element beansprucht, bei dem der Winkel des Kanals zur Normalen auf die optische Fläche größer als 30° ist, bevorzugt größer als 45° ist, weiter bevorzugt größer als 60° ist und besonders bevorzugt 90° beträgt. Je größer der Winkel des Kanals zur Normalen auf die optische Fläche, desto besser kann die insbesondere räumliche Temperaturverteilung über die optische Fläche ermittelt werden. Je genauer die räumliche Temperaturverteilung über die optische Fläche bekannt ist, desto zielgerichteter kann das optische Element, insbesondere die optische Fläche, vorgeheizt oder, falls das optische Element ein adaptiver Spiegel ist, mit Kraft beaufschlagt werden, um die Form der optischen Fläche günstig zu beeinflussen.In one embodiment, an optical element is claimed in which the angle of the channel to the normal to the optical surface is greater than 30 °, preferably greater than 45 °, more preferably greater than 60 °, and most preferably 90 °. The greater the angle of the channel to the normal to the optical surface, the better the particular spatial temperature distribution over the optical surface can be determined. The more accurately the spatial temperature distribution over the optical surface is known, the more targeted the optical element, in particular the optical surface, preheated or, if the optical element is an adaptive mirror, be acted upon with force to favorably influence the shape of the optical surface ,

In einer Ausführungsform wird ein optisches Element beansprucht, bei dem der Kanal mindestens zwei Einrastpositionen aufweist, in die der bewegbare Temperatursensor einrastbar ist. In der Einrastposition ist der bewegbare Temperatursensor in mechanischem und thermischem Kontakt mit dem Volumen des optischen Elements.In one embodiment, an optical element is claimed, in which the channel has at least two latching positions, in which the movable temperature sensor can be latched. In the latching position, the movable temperature sensor is in mechanical and thermal contact with the volume of the optical element.

In einer Ausführungsform wird ein optisches Element beansprucht, bei dem zum thermischen und mechanischen Kontakt des bewegbaren Temperatursensors mit dem Volumen der Kanal zumindest bereichsweise viskoses Material, insbesondere Wärmeleitpaste, aufweist. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, da der bewegbare Temperatursensor kontinuierlich bewegbar ist und zur Temperaturmessung an beliebigen Positionen im Kanal positioniert werden kann. Dies ist günstig, wenn die Ortsauflösung der Temperaturverteilung besonders genau ermittelt werden soll.In one embodiment, an optical element is claimed in which the thermal and mechanical contact of the movable temperature sensor with the volume of the channel at least partially viscous material, in particular thermal compound has. This embodiment is particularly advantageous because the movable temperature sensor is continuously movable and can be positioned for temperature measurement at any position in the channel. This is favorable if the spatial resolution of the temperature distribution is to be determined particularly accurately.

In einer Ausführungsform wird ein optisches Element beansprucht, bei dem im Kanal mindestens eine Entkoppelungsvorrichtung angeordnet ist, an der der mindestens eine ortsfeste Temperatursensor zum thermischen und mechanischen Kontakt mit dem Volumen befestigt ist und wobei die mindestens eine Entkoppelungsvorrichtung vorzugsweise das gleiche Material wie das optische Element aufweist. Die Befestigung des ortsfesten Temperatursensors an der Entkoppelungsvorrichtung ist vorteilhaft, da dadurch eine mechanische Entkoppelung erreicht wird. Mit anderen Worten werden durch die Entkopplungsvorrichtung die durch das Befestigen des Temperatursensors eingebrachten Deformationen der optischen Fläche reduziert.In one embodiment, an optical element is claimed in which at least one decoupling device is arranged in the channel, to which the at least one stationary temperature sensor for thermal and mechanical contact with the volume is attached, and wherein the at least one decoupling device is preferably the same material as the optical element having. The attachment of the stationary temperature sensor to the decoupling device is advantageous because a mechanical decoupling is achieved thereby. In other words, the decoupling device reduces the deformations of the optical surface introduced by the fastening of the temperature sensor.

In einer Ausführungsform wird ein optisches Element beansprucht, bei dem die ortsfesten Temperatursensoren im Kanal in einem Abstand von maximal 20mm, bevorzugt von maximal 10mm und besonders bevorzugt von maximal 5mm zueinander angeordnet sind. Je kleiner der Abstand der ortsfesten Temperatursensoren, desto besser kann die örtliche Temperaturverteilung über die Oberfläche des optischen Elements bestimmt werden.In one embodiment, an optical element is claimed in which the stationary temperature sensors in the channel at a distance of a maximum of 20mm, preferably of at most 10mm and more preferably of a maximum of 5mm are arranged to each other. The smaller the distance of the stationary temperature sensors, the better the local temperature distribution over the surface of the optical element can be determined.

In einer Ausführungsform werden die Kanäle mit einer Hülse versteift, damit die durch das Befestigen der Temperatursensoren erzeugten, störenden SFD(Surface Figur Deformation)-Effekte auf der optischen Fläche reduziert werden.In one embodiment, the channels are stiffened with a sleeve to reduce the disruptive SFD (Surface Figure Deformation) effects on the optical surface created by mounting the temperature sensors.

Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Bestimmung der ortsaufgelösten und/oder zeitaufgelösten Temperaturverteilung auf der optischen Fläche mit ortsfesten Temperatursensoren bei Belichtung eines optischen Elements, insbesondere mit EUV-Licht, gelöst. Das Verfahren weist hierbei mindestens folgende Schritte auf:According to the invention, the above-mentioned object is also achieved by a method for determining the spatially resolved and / or time-resolved temperature distribution on the optical surface with stationary temperature sensors upon exposure of an optical element, in particular with EUV light. The method has at least the following steps:

Zunächst werden die ortsfesten Temperatursensoren an den Entkoppelungsvorrichtungen im Kanal befestigt. Anschließend werden die Signale der ortsfesten Temperatursensoren bei gegebenen Positionen der Entkoppelungsvorrichtungen im Kanal ausgelesen. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da durch die ortsfesten Temperatursensoren definierte, gleichbleibende Kräfte in das optische Element eingeleitet werden. Die durch die Kräfte verursachten Deformationen der optischen Fläche können gut korrigiert werden.First, the stationary temperature sensors are attached to the decoupling devices in the channel. Subsequently, the signals of the stationary temperature sensors are read at given positions of the decoupling devices in the channel. This method is advantageous because defined, constant forces are introduced into the optical element by the stationary temperature sensors. The deformations of the optical surface caused by the forces can be corrected well.

Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe auch durch ein Verfahren zur Bestimmung der ortsaufgelösten und/oder zeitaufgelösten Temperaturverteilung auf der optischen Fläche mit mindestens einem beweglichen Temperatursensor bei Belichtung eines optischen Elements, insbesondere mit EUV-Licht, gelöst. Das Verfahren weist hierbei mindestens folgende Schritte auf:According to the invention, the above-mentioned object is also achieved by a method for determining the spatially resolved and / or time-resolved temperature distribution on the optical surface with at least one movable temperature sensor upon exposure of an optical element, in particular with EUV light. The method has at least the following steps:

Zunächst wird ein beweglicher Temperatursensor zu einer ersten Einrastposition im Kanal bewegt. Anschließend werden die Signale des beweglichen Temperatursensors an der ersten Einrastposition im Kanal ausgelesen. Danach wird der bewegliche Temperatursensor zu einer zweiten Einrastposition im Kanal bewegt. Danach werden die Signale des beweglichen Temperatursensors an der zweiten Einrastposition im Kanal ausgelesen. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da ein einziger beweglicher Temperatursensor pro Kanal ausreichend sein kann, um bei einem bestimmten Setting mit inhomogener Lichtverteilung (z.B. Dipol-Beleuchtung) die Temperaturverteilung auf der optischen Fläche zu ermitteln. Die Position des beweglichen Temperatursensors kann iterativ angepasst werden. Hierbei wird die Temperaturänderung bei Variation der Position des beweglichen Temperatursensors vermessen, wodurch der Ort mit maximaler Temperatur bestimmt werden kann. An diesem Ort wird der bewegliche Temperatursensor eingerastet, damit er zentral unter der beleuchteten Region des optischen Elements liegt, sodass hier ein deutliches und repräsentatives Signal ausgelesen werden kann. Auf Basis dieses Signals können wiederum die Vorheizer und/oder die Manipulatoren für die deformierbaren Spiegel gesteuert werden, so dass trotz der inhomogenen Beleuchtung (z.B. Dipol-Beleuchtung) des optischen Elements eine näherungsweise homogene Temperatur auf der optischen Fläche erreichbar ist. Dadurch können die optischen Aberrationen begrenzt werden.First, a movable temperature sensor is moved to a first latching position in the channel. Subsequently, the signals of the movable temperature sensor are read out at the first latching position in the channel. Thereafter, the movable temperature sensor is moved to a second detent position in the channel. Thereafter, the signals of the movable temperature sensor are read out at the second latching position in the channel. This method is advantageous because a single movable temperature sensor per channel may be sufficient to determine the temperature distribution on the optical surface in a particular inhomogeneous light distribution setting (e.g., dipole illumination). The position of the mobile temperature sensor can be adjusted iteratively. Here, the temperature change is measured by varying the position of the movable temperature sensor, whereby the location can be determined with maximum temperature. In this location, the movable temperature sensor is locked so that it lies centrally under the illuminated region of the optical element, so that a clear and representative signal can be read out here. On the basis of this signal, in turn, the preheaters and / or the manipulators for the deformable mirrors can be controlled so that an approximately homogeneous temperature on the optical surface can be achieved despite the inhomogeneous illumination (for example dipole illumination) of the optical element. As a result, the optical aberrations can be limited.

Die Position eines bestimmten Temperatursensors kann auch basierend auf Informationen zur aktuell wirksamen Beugungswinkelverteilung nach Retikel, vereinfacht auch basierend auf Informationen zur eingestellten Beleuchtungsverteilung so gewählt werden, daß an dieser Sensorposition im Vergleich zu den übrigen verfügbaren erwartungsgemäß die höchste Temperatur oder aber die stärkste zeitliche Temperaturänderung auftritt.The position of a specific temperature sensor can also be based on information on the currently effective diffraction angle distribution by reticle, also based on information on the set illumination distribution chosen so that occurs at this sensor position compared to the other available as expected, the highest temperature or the strongest temporal temperature change ,

In einer Ausführungsform wird der bewegliche Temperatursensor im Kanal mittels mindestens einer der folgenden Vorrichtungen bewegt. In Betriebspausen kann der bewegliche Temperatursensor manuell bewegt werden. Es kann aber auch eine geeignet übersetzte piezoelektrische Verstellvorrichtung genutzt werden. Neben den Zuleitungsdrähten kann dann eine steife Verbindung für die Piezokräfte nach außen vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der bewegliche Temperatursensor durch eine Schraubvorrichtung bewegt werden. Alternativ oder zusätzlich können Piezoelemente in einem gemeinsamen Modul mit dem beweglichen Temperatursensor integriert sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine mechanische Federvorrichtung den beweglichen Temperatursensor bewegen. Alternativ oder zusätzlich kann eine induktive Verstellvorrichtung eingesetzt werden. Hierbei können magnetische Materialien in einem gemeinsamen Modul mit dem beweglichen Temperatursensor integriert sein oder es kann der bewegliche Temperatursensor selbst aus einem magnetischen Material gefertigt sein. Der bewegliche Temperatursensor kann mittels eines außerhalb des optischen Elements erzeugten Magnetfeldes induktiv bewegt werden. Die induktive Verstellvorrichtung ist vorteilhaft, da hierfür vergleichsweise wenige mechanisch bewegliche Teile im Vakuum der Projektionsbelichtungsanlage notwendig sind. Hintergrund ist der unvermeidliche Abrieb von bewegten Teilen und die Störanfälligkeit, die mit steigender Anzahl an Einzelbauteilen der Verstellvorrichtung zunimmt.In one embodiment, the movable temperature sensor is moved in the channel by means of at least one of the following devices. During breaks in operation, the movable temperature sensor can be moved manually. However, it is also possible to use a suitably translated piezoelectric adjusting device. In addition to the lead wires then a stiff connection for the piezoelectric forces can be provided to the outside. Alternatively or additionally, the movable temperature sensor can be moved by a screw device. Alternatively or additionally, piezoelectric elements may be integrated in a common module with the movable temperature sensor. Alternatively or additionally, a mechanical spring device can move the movable temperature sensor. Alternatively or additionally, an inductive adjusting device can be used. In this case, magnetic materials may be integrated in a common module with the movable temperature sensor, or the movable temperature sensor itself may be made of a magnetic material. The movable temperature sensor can be moved inductively by means of a magnetic field generated outside the optical element. The inductive adjusting device is advantageous since comparatively few mechanically moving parts in the vacuum of the projection exposure apparatus are necessary for this purpose. Background is the inevitable abrasion of moving parts and the susceptibility, which increases with increasing number of individual components of the adjustment.

Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe auch durch eine Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage mit einer Beleuchtungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv gelöst, wobei die Projektionsbelichtungsanlage mindestens ein optisches Element aufweist, das wie im voranstehenden Text beschrieben ausgebildet ist.According to the invention, the above object is also achieved by a microlithographic Projection exposure system with a lighting device and a projection lens solved, wherein the projection exposure system has at least one optical element, which is designed as described in the preceding text.

Figurenlistelist of figures

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines optischen Elements mit ortsfesten Temperatursensoren aus dem Stand der Technik
2 a zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements
2 b zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements
3 zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements
4 zeigt in Draufsicht eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements
5a zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements
5b zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements
6 zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements
7 zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements
8a zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements
8b zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements
9a zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements
9b zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements
10 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

Various exemplary embodiments are explained in more detail below with reference to the figures. The figures and the proportions of the elements shown in the figures with each other are not to be considered to scale. On the contrary, individual elements can be shown exaggeratedly large or reduced in size for better representability and better understanding.

1 shows a schematic representation of a section of an optical element with stationary temperature sensors of the prior art
2 a shows a sectional view of a schematic representation of a section of an optical element according to the invention
2 b shows a sectional view of a schematic representation of a section of an optical element according to the invention
3 shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention
4 shows in plan view a schematic representation of an optical element according to the invention
5a shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention
5b shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention
6 shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention
7 shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention
8a shows in sectional view a schematic representation of an optical element according to the invention
8b shows in sectional view a schematic representation of an optical element according to the invention
9a shows in sectional view a schematic representation of an optical element according to the invention
9b shows in sectional view a schematic representation of an optical element according to the invention
10 shows a schematic representation of a structure of a designed for operation in EUV microlithographic projection exposure apparatus.

Bester Weg zur Ausführung der ErfindungBest way to carry out the invention

1 zeigt den Stand der Technik und ist in der Beschreibungseinleitung beschrieben. 1 shows the state of the art and is described in the introduction to the description.

2a zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements 100. Das optische Element 100 kann ein Spiegel für die Mikrolithographie sein. Der Spiegel weist eine optische Fläche 102 und ein Volumen 104 auf. Im Volumen 104 ist einen Kanal 106 eingebracht, wobei in dem Kanal 106 ein bewegbarer Temperatursensor 108 angeordnet ist, der für die Bestimmung der räumlichen und/oder zeitlichen Temperaturverteilung über die optische Fläche 102 ausgelegt ist. Das Messsignal des beweglichen Temperatursensors 108 wird über eine möglichst biegsame elektrische Leitung 126 mit möglichst geringer Steifigkeit nach außen transportiert. Der Kanal 106 ist in einem Winkel 112 von etwa 90° zur Normalen 114 auf die optische Fläche 102 angeordnet. Der Winkel 112 kann zwischen größer 0° und gleich 90° betragen. Je größer der Winkel 112 ist, desto besser ist die erreichbare Ortsauflösung der Temperaturverteilung. Der Kanal 106 verläuft also im Wesentlichen parallel zur optischen Fläche 102. Der Kanal 106 weist einen minimalen Abstand 116 von der optischen Fläche 102 von beispielsweise 10mm auf. Je kleiner der Abstand 116 ist, desto genauer und schneller kann zwar die Temperaturverteilung auf der optischen Fläche 102 ermittelt werden. Jedoch nimmt zugleich die Oberflächendeformation durch das Bewegen und Anbringen des beweglichen Temperatursensors 108 im Kanal 106 mit sinkendem Abstand 116 zu. Der Kanal weist einen Durchmesser zwischen 10mm und 20mm auf. 2a shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention 100 , The optical element 100 may be a mirror for microlithography. The mirror has an optical surface 102 and a volume 104 on. In volume 104 is a channel 106 introduced, wherein in the channel 106 a movable temperature sensor 108 is arranged for the determination of the spatial and / or temporal temperature distribution over the optical surface 102 is designed. The measuring signal of the mobile temperature sensor 108 is about as flexible as possible electrical line 126 transported with the least possible rigidity to the outside. The channel 106 is at an angle 112 of about 90 ° to the normal 114 on the optical surface 102 arranged. The angle 112 can be between greater than 0 ° and equal to 90 °. The bigger the angle 112 is, the better the achievable spatial resolution of the temperature distribution. The channel 106 thus runs essentially parallel to the optical surface 102 , The channel 106 has a minimum distance 116 from the optical surface 102 for example 10mm up. The smaller the distance 116 is, the more accurate and faster can the temperature distribution on the optical surface 102 be determined. However, at the same time, the surface deformation decreases by moving and mounting the movable temperature sensor 108 in the canal 106 with decreasing distance 116 to. The channel has a diameter between 10mm and 20mm.

2b zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements 100. Die 2b entspricht im Wesentlichen der 2a. Jedoch wird in 2b ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem der Kanal 106 in einem Winkel ungleich 90°, zum Beispiel in einem Winkel von etwa 60° zur Normalen 114, verläuft. Die hier erreichbare Ortsauflösung ist zwar geringer als beim Beispiel in 2a, jedoch beeinflusst der bewegbare Temperatursensor 108 die optische Fläche 102 weniger. So ist die durch den bewegbaren Temperatursensor 108 erzeugte Oberflächendeformation reduziert. 2 B shows a further schematic representation of a section of an optical element according to the invention 100 , The 2 B essentially corresponds to the 2a , However, in 2 B an embodiment shown in which the channel 106 at an angle not equal to 90 °, for example at an angle of approximately 60 ° to the normal 114 , runs. Although the spatial resolution achievable here is lower than in the example in FIG. 2a, the movable temperature sensor is influenced 108 the optical surface 102 fewer. So that's through the movable temperature sensor 108 reduced surface deformation.

3 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements 100. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel von 2a sind hier mehrere, z.B. drei, ortsfeste Temperatursensoren 110 im Kanal 106, insbesondere unlösbar, befestigt. Die ortsfesten Temperatursensoren 110 sind in einem Abstand 120 von maximal 20mm, bevorzugt von maximal 10mm und besonders bevorzugt von maximal 5mm zueinander angeordnet. Je kleiner der Abstand 120 desto besser ist die erreichbare Ortsauflösung. Die durch die ortsfesten Temperatursensoren 110 eingebrachten Oberflächendeformationen sind räumlich und zeitlich statisch und können deshalb im Gegensatz zur Lösung mit einem beweglichen Temperatursensor 108 aus 2a vergleichsweise einfach korrigiert werden. Insbesondere können die Oberflächendeformationen nach Anbringen der ortsfesten Temperatursensoren 110 „heraus“-poliert werden. 3 shows a further schematic representation of a detail of an inventive optical element 100 , In contrast to the embodiment of 2a Here are several, eg three, stationary temperature sensors 110 in the canal 106 , in particular insoluble, attached. The stationary temperature sensors 110 are at a distance 120 of not more than 20mm, preferably not more than 10mm and more preferably not more than 5mm from each other. The smaller the distance 120 the better the achievable spatial resolution. The through the stationary temperature sensors 110 introduced surface deformations are spatially and temporally static and therefore can, in contrast to the solution with a movable temperature sensor 108 from 2a be corrected comparatively easily. In particular, the surface deformations may be after attaching the stationary temperature sensors 110 "Polished out".

Für ortsfeste 110 und bewegbare 108 Temperatursensoren gilt, dass diese im Wesentlichen die gleiche Temperatur wie das umgebende Spiegelmaterial (ULE oder Zerodur), also das Volumen 104, aufweisen. Die Temperatursensoren 108, 110 sind im Wesentlichen Glasperlen mit „etwas“ Elektronik. Problematisch sind die stark voneinander abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Glas (10ppm/K) und ULE/Zerodur (10ppb/K). Um möglichst wenige, störende Spannungen einzubringen, muss eine thermomechanische Entkopplung zwischen Temperatursensor 108, 110 und Volumen 104 erfolgen. Hierzu werden sogenannte Entkoppelungszapfen (siehe 7) vorgesehen.For fixed 110 and movable 108 temperature sensors, it is true that they have substantially the same temperature as the surrounding mirror material (ULE or Zerodur), ie the volume 104. The temperature sensors 108 . 110 are essentially glass beads with "something" electronics. Problematic are the strongly differing thermal expansion coefficients of glass (10ppm / K) and ULE / Zerodur (10ppb / K). In order to introduce as few disturbing voltages as possible, a thermomechanical decoupling between the temperature sensor 108 . 110 and volume 104 respectively. For this purpose, so-called decoupling pins (see 7 ) intended.

4 zeigt in Draufsicht eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen optischen Elements 100. Es sind vier Kanäle 106 in das Volumen 104 eingebracht. Jeder Kanal 106 schließt mit seinem Nachbarkanal 106 einen Winkel von etwa 90° ein. Soll die erreichbare Ortsauflösung erhöht werden, können auch mehr als vier Kanäle 106 eingebracht werden. In den Kanälen 106 können ortsfeste 110 und/oder bewegliche 108 Temperatursensoren angeordnet sein. Der Übersichtlichkeit halber sind diese in der 4 nicht dargestellt. Die Konturen der vier Kanäle 106 sind gestrichelt eingezeichnet, um anzudeuten, dass die Kanäle 106 in einer Tiefe 116 von beispielsweise 10mm eingebracht sind, und deshalb in Draufsicht nicht erkennbar wären. 4 shows in plan view a schematic representation of an optical element according to the invention 100 , There are four channels 106 in the volume 104 brought in. Every channel 106 closes with its neighbor canal 106 an angle of about 90 °. If the achievable spatial resolution is to be increased, more than four channels can also be used 106 be introduced. In the channels 106 stationary 110 and / or movable 108 temperature sensors can be arranged. For the sake of clarity, these are in the 4 not shown. The contours of the four channels 106 are dashed lines to indicate that the channels 106 in a depth 116 are introduced, for example, 10mm, and therefore would not be recognizable in plan view.

5a zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements 100. Der Kanal 106 weist zwei Einrastpositionen 122 und 124 auf, in die der bewegbare Temperatursensor 108 einrastbar ist. Der bewegbare Temperatursensor 108 weist beispielsweise eine elliptische Form auf. Wird der bewegbare Temperatursensor 108 im Kanal 106 bewegt, ist seine Hauptachse 109 näherungsweise parallel zur Erstreckung des Kanals 106. Hat der bewegbare Temperatursensor 108 eine der Einrastpositionen 122, 124 erreicht, wird er derart gedreht, dass seine Hauptachse 109 näherungsweise senkrecht zur Erstreckung des Kanals 106 steht. Dies ist in 5b dargestellt. In dieser Position kann der bewegbare Temperatursensor 108 in die Einrastposition 122 einrasten. Dadurch wird der thermische und mechanische Kontakt mit dem Volumen 104 des optischen Elements 100 hergestellt. Soll der bewegbare Temperatursensor 108 zu einer anderen Einrastposition 124 bewegt werden, wird er wieder zurück gedreht bis die Hauptachse 109 näherungsweise parallel zur Erstreckung des Kanals 106 ist. Je mehr Einrastpositionen 122, 124 vorgesehen sind, desto genauer ist die räumliche Temperaturverteilung auf der optischen Fläche 102 bestimmbar. Der Übersichtlichkeit halber ist in den 5a, 5b die elektrische Leitung 126 an dem beweglichen Temperatursensor 108 nicht dargestellt. 5a shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention 100 , The channel 106 has two latching positions 122 and 124 into which the movable temperature sensor 108 is latched. The movable temperature sensor 108 has, for example, an elliptical shape. Will the movable temperature sensor 108 in the canal 106 moved, its major axis 109 is approximately parallel to the extension of the channel 106 , Has the movable temperature sensor 108 one of the locking positions 122 , 124, is rotated such that its major axis 109 is approximately perpendicular to the extent of the channel 106 stands. This is in 5b shown. In this position, the movable temperature sensor 108 in the latching position 122 engage. This makes the thermal and mechanical contact with the volume 104 of the optical element 100 produced. Should the movable temperature sensor 108 is moved to another latching position 124, it is again rotated back to the main axis 109 approximately parallel to the extension of the channel 106 is. The more locking positions 122 , 124, the more accurately the spatial temperature distribution on the optical surface 102 can be determined. The sake of clarity is in the 5a . 5b the electrical line 126 at the movable temperature sensor 108 not shown.

In einem nicht gezeigten, alternativen Ausführungsbeispiel kann der bewegbare Temperatursensor 108 über einen reversiblen Dübel-Mechanismus im Kanal 106 befestigt und wieder gelöst werden.In an alternative embodiment, not shown, the movable temperature sensor 108 via a reversible dowel mechanism in the channel 106 attached and released again.

6 zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements 100. Zum thermischen und mechanischen Kontakt des bewegbaren Temperatursensors 108 mit dem Volumen 104 weist der Kanal 106 zumindest bereichsweise viskoses Material 130, insbesondere Wärmeleitpaste, auf. 6 shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention 100 , For thermal and mechanical contact of the movable temperature sensor 108 with the volume 104 indicates the channel 106 at least partially viscous material 130 , in particular thermal compound, on.

7 zeigt in Schnittansicht eine schematische Darstellung eines Ausschnitts eines erfindungsgemäßen optischen Elements 100. Im Kanal 106 sind mehrere Entkoppelungsvorrichtungen 118 angeordnet, die der mechanischen Entkoppelung dienen. Die Entkoppelungsvorrichtungen sind als Zapfen ausgebildet. An jeder Entkoppelungsvorrichtung 118 ist ein ortsfester Temperatursensor 110 zum thermischen und mechanischen Kontakt mit dem Volumen 104 befestigt. Der ortsfeste Temperatursensor 110 wird vorzugsweise auf den Zapfen aufgeklebt, wobei die Klebeschicht in den Figuren nicht dargestellt ist. Durch das Kleben erfolgt ein Stoffschluss zwischen ortsfestem Temperatursensor 110 und dem Zapfen 118. Als Kleber kann ein sogenannter gefüllter Kleber verwendet werden, in dem kleine Glaskugeln als Abstandshalter enthalten sind. Solche gefüllten Kleber weisen eine thermische Ausdehnung von etwa 30ppm/K auf, welche im Bereich der thermischen Ausdehnung des Temperatursensors aus Glas von etwa 10ppm/K liegt. Die Entkoppelungsvorrichtungen 118 weisen vorzugsweise das gleiche Material wie das optische Element 100 auf. Das Material kann beispielsweise ULE oder Zerodur aufweisen, Materialien, die in der Nähe der Nulldurchgangstemperatur einen verschwindend geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die ortsfesten Temperatursensoren 110 sind in einem Abstand 120 von maximal 20mm, bevorzugt von maximal 10mm und besonders bevorzugt von maximal 5mm zueinander angeordnet. 7 shows in sectional view a schematic representation of a section of an optical element according to the invention 100 , In the channel 106 are several decoupling devices 118 arranged, which serve the mechanical decoupling. The decoupling devices are designed as pins. At each decoupling device 118 is a stationary temperature sensor 110 for thermal and mechanical contact with the volume 104 attached. The stationary temperature sensor 110 is preferably adhered to the pin, wherein the adhesive layer is not shown in the figures. By gluing a material connection between stationary temperature sensor 110 and the pin 118 , As a glue, a so-called filled adhesive can be used, in which small glass beads are contained as spacers. Such filled adhesives have a thermal expansion of about 30ppm / K, which is in the range of thermal expansion of the glass temperature sensor of about 10ppm / K. The decoupling devices 118 preferably have the same material as the optical element 100 on. The material may comprise, for example, ULE or Zerodur, materials which have a negligible coefficient of thermal expansion near the zero-crossing temperature. The stationary temperature sensors 110 are at a distance 120 of not more than 20mm, preferably not more than 10mm and more preferably not more than 5mm from each other.

Die 8a und 8b veranschaulichen die notwendigen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der ortsaufgelösten und/oder zeitaufgelösten Temperaturverteilung auf der optischen Fläche 102 mit beweglichen Temperatursensoren 108 bei Belichtung des optischen Elements 100 mit inhomogen verteiltem EUV-Nutzlicht 134, das in den 8a und 8b als Dipol-Setting dargestellt ist. Ein Dipol-Setting ist aus thermischer Sicht am problematischsten, da die lokale, inhomogene Aufheizung der optischen Fläche 102 durch EUV-Nutzlicht 134 am stärksten ausgeprägt ist.The 8a and 8b illustrate the necessary steps of the method according to the invention for determining the spatially resolved and / or time-resolved temperature distribution on the optical surface 102 with movable temperature sensors 108 on exposure of the optical element 100 with inhomogeneously distributed EUV useful light 134 that in the 8a and 8b is shown as a dipole setting. A dipole setting is most problematic from a thermal point of view because of the local, inhomogeneous heating of the optical surface 102 by EUV-Nutzlicht 134 is most pronounced.

In der 8a trifft das EUV-Nutzlicht 134 im Gegensatz zur 8b in der Nähe des Zentrums der optischen Fläche 102 auf. Zunächst wird in jedem Kanal 106 ein beweglicher Temperatursensor 108 zu einer ersten Position, insbesondere einer ersten Einrastposition 122, bewegt. Diese erste Position ist so gewählt, dass sie näherungsweise zentral unter einer ersten mit EUV-Nutzlicht 134 beleuchteten Region des optischen Elements 100 liegt. Es wird ein deutliches und repräsentatives Signal erzeugt, falls diese erste Region mit EUV-Nutzlicht beaufschlagt wird. Die beiden beweglichen Temperatursensoren 108 sind über je eine elektrische Leitung 126 mit einer nicht gezeigten Auswerteeinrichtung verbunden. Wechselt nun die ausgeleuchtete Region des Spiegels 100, wie in 8b gezeigt, und daraufhin die Temperaturverteilung über die optische Fläche 102, so können die beweglichen Temperatursensoren 108 in den Bereich von Interesse verschoben werden-vorzugsweise in eine Position nahe der Mitte des ausgeleuchteten Bereichs, im Rahmen der durch die Form des Kanals 106 vorgegebenen Freiheitsgrade. In der 8b trifft das EUV-Nutzlicht 134 in der Nähe des Randes der optischen Fläche 102 auf. Die beweglichen Temperatursensoren 108 werden zu einer zweiten Position, insbesondere einer zweiten Einrastposition 124, bewegt. Diese zweite Position ist so gewählt, dass sie näherungsweise zentral unter einer zweiten mit EUV-Nutzlicht 134 beleuchteten Region des optischen Elements 100 liegt. Wiederum kann so ein deutliches und repräsentatives Signal erzeugt werden, falls diese zweite Region mit EUV-Licht beaufschlagt wird. Das Signal des beweglichen Temperatursensors 108 an der zweiten Einrastposition 124 im Kanal 106 wird über eine elektrische Leitung 126 zu einer nicht gezeigten Auswerteeinrichtung geleitet. Die erste und die zweite Position der beweglichen Temperatursensoren 108 sind entweder vorgegebene Einrastpositionen 122, 124 wie in 5a und 5b dargestellt oder kontinuierlich einstellbare Positionen, wenn sich der bewegbare Temperatursensor 108 in viskosem Material 130 bewegt, wie in 6 dargestellt. Anhand der gemessenen, ortsaufgelösten Temperaturverteilung über die optische Oberfläche werden z.B. die Vorheizer gesteuert. Ein Wechsel des ausgeleuchteten Bereichs der optischen Fläche 102 kann Folge einer Änderung der Beleuchtung der Lithographiemaske sein, insbesondere dann, wenn das optische Element 100 unfern einer Pupillenebene des Systems steht. Dort übersetzt sich das Beugungsmuster hinter der Maske in eine Ortsverteilung der Lichtintensität. Bekannte Beleuchtungsverteilungen sind z.B. x-Dipol (optimal für die Abbildung vertikal orientierter Strukturen), y-Dipol (optimal für die Abbildung horizontaler Strukturen), Quasar-oder Multipolanordnungen oder annulare Beleuchtungen. Häufig werden auch Freiformpupillen genutzt, die sich einer einfachen Klassifikation entziehen. Diese sind auf individuelle Maskenauslegung mit mehreren unterschiedlichen Strukturen spezifisch optimiert.In the 8a meets the EUV useful light 134 in contrast to 8b near the center of the optical surface 102 on. First, in each channel 106 a mobile temperature sensor 108 to a first position, in particular a first latching position 122 , emotional. This first position is chosen to be approximately centrally below a first one with EUV utility light 134 illuminated region of the optical element 100 lies. A clear and representative signal is generated if this first region is exposed to EUV useful light. The two moving temperature sensors 108 are each via an electrical line 126 connected to an evaluation device, not shown. Now change the illuminated region of the mirror 100 , as in 8b and then the temperature distribution across the optical surface 102 so can the moving temperature sensors 108 be moved into the area of interest-preferably in a position near the center of the illuminated area, in the context of the by the shape of the channel 106 given degrees of freedom. In the 8b meets the EUV useful light 134 near the edge of the optical surface 102 on. The mobile temperature sensors 108 are moved to a second position, in particular a second latching position 124. This second position is chosen to be approximately centrally under a second one with EUV utility light 134 illuminated region of the optical element 100 lies. Again, such a clear and representative signal can be generated if this second region is exposed to EUV light. The signal of the mobile temperature sensor 108 at the second latching position 124 in the channel 106 is via an electrical line 126 directed to an evaluation device, not shown. The first and second position of the moving temperature sensors 108 are either predetermined latching positions 122 , 124 like in 5a and 5b illustrated or continuously adjustable positions when the movable temperature sensor 108 in viscous material 130 moves, as in 6 shown. On the basis of the measured, spatially resolved temperature distribution over the optical surface, for example, the preheaters are controlled. A change of the illuminated area of the optical surface 102 may be a consequence of a change in the illumination of the lithographic mask, in particular when the optical element 100 at a pupil level of the system. There, the diffraction pattern behind the mask translates into a spatial distribution of the light intensity. Known illumination distributions include x-dipole (optimal for imaging vertically oriented structures), y-dipole (optimal for imaging horizontal structures), quasar or multipole arrays, or annular illuminations. Frequently also free-form pupils are used, which evade a simple classification. These are specifically optimized for individual mask design with several different structures.

Die 9a und 9b veranschaulichen die notwendigen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung der ortsaufgelösten und/oder zeitaufgelösten Temperaturverteilung auf der optischen Fläche 102 mit ortsfesten Temperatursensoren 110 bei Belichtung des optischen Elements 100 mit inhomogen verteiltem EUV-Nutzlicht 134, das in den 9a und 9b als Dipol-Setting dargestellt ist. Zunächst werden die ortsfesten Temperatursensoren 110, in den 9a und 9b sind beispielhaft vier ortsfeste Temperatursensoren 110 pro Kanal 106 gezeigt, an den, in den 9a und 9b nicht gezeigten, Entkoppelungsvorrichtungen 118 im Kanal 106 befestigt. In 9a trifft das EUV-Nutzlicht 134 im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel aus 9b in der Nähe des Zentrums der optischen Fläche 102 auf. In der 9b trifft das EUV-Nutzlicht 134 in der Nähe des Randes der optischen Fläche 102 auf. Es werden die Signale der ortsfesten Temperatursensoren 110 über elektrische Leitungen 126 zu einer nicht gezeigten Auswertevorrichtung transportiert. Über die bekannte Lage eines jeden ortsfesten Temperatursensors 110 können die bei Auftreffen von EUV-Nutzlicht 134 erzeugten Signale zur Bestimmung der ortsaufgelösten Temperaturverteilung dienen.The 9a and 9b illustrate the necessary steps of the method according to the invention for determining the spatially resolved and / or time-resolved temperature distribution on the optical surface 102 with fixed temperature sensors 110 on exposure of the optical element 100 with inhomogeneously distributed EUV useful light 134 that in the 9a and 9b is shown as a dipole setting. First, the stationary temperature sensors 110 , in the 9a and 9b are exemplary four stationary temperature sensors 110 per channel 106 shown at the, in the 9a and 9b Not shown, decoupling devices 118 in the canal 106 attached. In 9a meets the EUV useful light 134 in contrast to the embodiment 9b near the center of the optical surface 102 on. In the 9b meets the EUV useful light 134 near the edge of the optical surface 102 on. It will be the signals of the stationary temperature sensors 110 via electrical lines 126 transported to an evaluation device, not shown. About the known location of each stationary temperature sensor 110 can be the impact of EUV Nutzlicht 134 generated signals serve to determine the spatially resolved temperature distribution.

10 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 200 einen Feldfacettenspiegel 203 und einen Pupillenfacettenspiegel 204 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 203 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 201 und einen Kollektorspiegel 202 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 204 sind ein erster Teleskopspiegel 205 und ein zweiter Teleskopspiegel 206 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 207 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines beispielsweise sechs optische Elemente 251-256, insbesondere sechs Spiegel, umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektierende strukturtragende Maske 221 auf einem Maskentisch 220 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 261 auf einem Wafertisch 260 befindet. 10 has a lighting device in a designed for EUV projection exposure system 200 a field facet mirror 203 and a pupil facet mirror 204. On the field facet mirror 203, the light of a light source unit comprising a plasma light source 201 and a collector mirror 202 is directed. In the light path after the pupil facet mirror 204, a first telescope mirror 205 and a second telescope mirror 206 are arranged. A deflecting mirror 207, which directs the radiation striking it onto an object field in the object plane of, for example, six optical elements 251-256, in particular six mirrors, comprising a projection objective, is arranged downstream of the light path. At the location of the object field, a reflective structure-carrying mask 221 is arranged on a mask table 220, which is imaged by means of the projection lens into an image plane in which a photosensitive layer (photoresist) -coated substrate 261 is located on a wafer table 260.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: optisches Element, insbesondere Spiegel für die Mikrolithographieoptical element, in particular mirrors for microlithography
102102: optische Fläche, insbesondere Spiegeloberflächeoptical surface, in particular mirror surface
104104: Volumen des optischen ElementsVolume of the optical element
106106: Kanal im Volumen des optischen ElementsChannel in the volume of the optical element
108108: bewegbarer Temperatursensormovable temperature sensor
110110: ortsfester Temperatursensorstationary temperature sensor
112112: Winkel zwischen Kanal und Normale 114 auf die optische Fläche 102Angle between channel and normal 114 on the optical surface 102
114114: Normale auf die optische FlächeNormal to the optical surface
116116: minimaler Abstand des Kanals 106 von der optischen Fläche 102 minimum distance of the channel 106 from the optical surface 102
118118: Entkoppelungsvorrichtungdecoupling
120120: Abstand ortsfester Temperatursensoren 110Distance of stationary temperature sensors 110
122,122: 124 Einrastpositionen124 snap positions
126126: elektrische Leitungelectrical line
130130: viskoses Material, insbesondere Wärmeleitpasteviscous material, in particular thermal compound
134134: EUV-NutzlichtEUV useful light
200200: EUV-ProjektionsbelichtungsanlageEUV projection exposure system
201 bis 260201 to 260: Teile der EUV-ProjektionsbelichtungsanlageParts of the EUV projection exposure system

Claims

An optical element (100), in particular a mirror for microlithography, having an optical surface (102) and a volume (104), comprising at least one channel (106) in the volume (104), wherein in the channel (106) at least one movable temperature sensor (108) and / or at least one stationary temperature sensor (110) arranged for determining the spatial and / or temporal temperature distribution over the optical surface (102), and wherein the channel (106) at an angle (112) greater than 0 ° to the normal (114) on the optical surface (102).

Optical element (100) according to Claim 1 wherein the angle (112) of the channel (106) to the normal (114) on the optical surface (102) is greater than 30 °, preferably greater than 45 °, more preferably greater than 60 °, and most preferably 90 ° ,

Optical element (100) according to Claim 1 or 2 wherein the channel (106) has at least two latching positions (122, 124) into which the movable temperature sensor (108) can be latched.

Optical element (100) according to any one of the preceding claims, wherein for thermal and mechanical contact of the movable temperature sensor (108) with the volume (104) of the channel (106) at least partially viscous material (130), in particular thermal paste comprises.

Optical element (100) according to one of the preceding claims, wherein in the channel (106) at least one decoupling device (118) is arranged, to which the at least one stationary temperature sensor (110) for thermal and mechanical contact with the volume (104) is attached and wherein the at least one decoupling device (118) preferably comprises the same material as the optical element (100).

Optical element (100) according to one of the preceding claims, wherein the stationary temperature sensors (110) in the channel (106) at a distance (120) of at most 20mm, preferably of at most 10mm and more preferably of at most 5mm are arranged to each other.

Method for determining the spatially resolved and / or time-resolved temperature distribution on the optical surface (102) with stationary temperature sensors (110) upon exposure of the optical element (100) to one of Claims 1 to 6 in particular with EUV light, comprising the steps of: -fixing the stationary temperature sensors (110) to the decoupling devices (118) in the channel (106), - reading out signals from the stationary temperature sensors (110) at given positions of the decoupling devices (118) in FIG Channel (106).

Method for determining the spatially resolved and / or time-resolved temperature distribution on the optical surface (102) with at least one movable temperature sensor (108) upon exposure of the optical element (100) to one of Claims 1 to 6 in particular with EUV light, comprising the following steps: - moving the movable temperature sensor (108) to a first detent position (122) in the channel (106), - reading signals from the movable temperature sensor (108) at the first detent position (122) in FIG Channel (106), - moving the movable temperature sensor (108) to a second detent position (124) in the channel (106), - reading the signal of the movable temperature sensor (108) at the second detent position (124) in the channel (106).

Method according to Claim 8 wherein the movable temperature sensor (108) is moved in the channel (106) by means of at least one of the following: -manual adjustment device-piezoelectric adjustment device-screwing device-mechanical spring device -inductive adjustment device

A microlithographic projection exposure apparatus comprising a lighting device and a projection lens, wherein the projection exposure device comprises at least one optical element (100) according to one of the Claims 1 to 6 having.