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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperierung eines Spiegels einer Projektionsbelichtungsanlage und einen Spiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage.
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie zeigen im Hinblick auf ihre Abbildungsqualität ein stark temperaturabhängiges Verhalten. Sowohl nicht unmittelbar an der optischen Abbildung beteiligte Elemente, wie beispielsweise Fassungen und Halter oder Gehäuseteile und auch optische Elemente selbst, wie beispielsweise Linsen oder, im Fall der EUV-Lithographie, Spiegel, verändern bei Erwärmung oder Abkühlung ihre Ausdehnung bzw. ihre Oberflächenform. Dies schlägt sich unmittelbar in der Qualität der mit dem System vorgenommenen Abbildung einer Lithographiemaske, z. B. einer Phasenmaske oder Reticles, auf ein Halbleitersubstrat, einen sogenannten Wafer, nieder. Neben den optischen Elementen der Projektionsoptik, die das Reticle auf den Wafer abbildet, umfasst die Projektionsbelichtungsanlage auch die optischen Elemente in der Beleuchtungsoptik, die das Reticle mit einer einstellbaren Verteilung des Nutzlichtes ausleuchtet. Diese einstellbare Verteilung des Nutzlichtes wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet. Das Nutzlicht wird von einer als Nutzlichtquelle bezeichneten Lichtquelle erzeugt, wobei es sich im Fall der EUV-Lithographie bei der Nutzlichtquelle um eine vergleichsweise aufwendig ausgeführte Plasmaquelle handelt, bei welcher mittels Laserbestrahlung von Zinnpartikeln ein in den gewünschten kurzwelligen Frequenzbereichen elektromagnetische Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird.
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Die Erwärmung der einzelnen Komponenten der Anlage im Betrieb rührt dabei von der Absorption eines Teiles des Nutzlichtes her. So erwärmen sich insbesondere EUV-Spiegel insbesondere infolge der Absorption der von der Lichtquelle emittierten Strahlung, was eine thermische Ausdehnung bzw. Deformation der Spiegel zur Folge hat, was im Ergebnis die Abbildungseigenschaften des optischen Systems beeinflusst.
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Bekannte Ansätze zur Abführung von Wärmelasten von optischen Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage beinhalten u.a. den Einsatz von Kühlkanälen, welche zum Wärmeabtransport mit einem Kühlfluid, wie beispielsweise Wasser, durchströmt werden und an einen Zulauf sowie einen Ablauf für das Kühlfluid angeschlossen sind. Hierbei ist nachteilig, dass beim Durchströmen der Kanäle von dem Zulauf zu dem Ablauf das Fluid Wärmeleistung aufnimmt und erwärmt wird, wodurch die Differenztemperatur zwischen Spiegel und Fluid über die Länge des Kanals sinkt und somit über die Länge des Kühlkanals weniger Wärmeleistung aufgenommen werden kann. Dies führt dazu, dass der thermale Schwerpunkt bei der Abführung beziehungsweise der Einbringung der Wärmeleistung nicht konstant bleibt mit der Folge, dass eine unerwünschte Driftbewegung oder Deformation der optischen Komponente stattfindet.
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Darüber hinaus führt eine Erhöhung der Durchströmungsgeschwindigkeiten zur Erhöhung der Kühlleistung zu einer nachteiligen Erhöhung der dynamischen Anregungen, so dass sich eine Deformation an der Spiegeloberfläche einstellt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Temperierung eines Spiegels sowie einen Spiegel zu realisieren, das bzw. der die Nachteile des Standes der Technik löst.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und einen Spiegel mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst die Temperierung eines Spiegels einer Projektionsbelichtungsanlage, wobei in dem Spiegel mindestens zwei Kanäle zur Aufnahme von Fluiden ausgestaltet sind, mit folgenden Verfahrensschritten:
- - Ermittlung der von dem Spiegel durch die Belichtung mit Nutzlicht aufgenommenen Wärmeleistung,
- - Ermittlung und Einstellung einer Temperatur und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zur Abführung und/oder Zuführung von Wärmeleistung zum Spiegel,
- - Durchströmen des Spiegels mit dem Fluid zur Temperierung des Spiegels auf einen vorgegebenen Sollwert,
wobei die mindestens zwei Kanäle von dem Fluid gegenläufig durchströmt werden.
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Die im Spiegel ausgestalteten Kanäle können vorteilhafterweise geradlinig und parallel zur Spiegeloberfläche von einer zur anderen Seitenfläche des Spiegels verlaufen. Bei Spiegeln mit einer elliptischen oder rechteckigen Form können die Kanäle vorteilhafterweise parallel zu der Längsachse beziehungsweise der Querachse des Spiegels verlaufen. Die Kanäle können auch in zwei unterschiedlichen Abständen von der Spiegeloberfläche ausgestaltet sein, so dass beispielsweise Kanäle parallel zu der Längsachse des Spiegels in einer ersten Ebene angeordnet sind und Kanäle parallel zu der Querachse des Spiegels in einer anderen Ebene angeordnet sind. Es sind auch andere Anordnungen der Kanäle denkbar, wie beispielsweise spiralförmig.
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Zur Ermittlung der vom Spiegel aufgenommen Wärmeleistung durch Nutzlicht kann die Intensität des verwendeten Nutzlichtes gemessen werden. Die Verteilung des Nutzlichtes auf dem Spiegel ist bekannt und wird durch das Beleuchtungssetting und das Reticle bestimmt. Mit den ebenfalls bekannten Absorptionsraten der Spiegel kann somit die aufgenommene Wärmeleistung für jeden Spiegel ermittelt werden. Durch FEM-Simulationen kann daraus eine Temperaturverteilung im Spiegel berechnet werden. Sensoren zur Messung der Temperatur im Spiegel, wie beispielsweise Thermoelemente, oder zur Messung der Temperatur auf der Spiegeloberfläche, wie beispielsweise Infrarotkameras, können ebenfalls zur Ermittlung der von dem Spiegel aufgenommenen Wärmeleistung verwendet werden. Bei einer möglichen Kombination beider Verfahren können die Sensoren beispielsweise zur Kalibrierung der FEM-Modelle verwendet werden. Die Ermittlung der Temperatur und/oder Fließgeschwindigkeit des Fluids zur Temperierung des Spiegels kann auf Basis der Temperaturverteilung im Spiegel und der Materialeigenschaften des Spiegelmaterials mit geeigneten Algorithmen ermittelt werden und entsprechend eingestellt werden. Es kann dabei auch notwendig sein durch Erwärmung des Fluids in einem Kanal dem Spiegel Wärmeleistung zuzuführen, um eine gleichmäßige Temperierung des Spiegels zu erreichen.
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Beim Durchströmen der Kanäle von einem Zulauf zu einem Ablauf nimmt das Fluid Wärmeleistung auf und wird erwärmt, wodurch die Differenztemperatur zwischen Spiegel und Fluid über die Länge des Kanals sinkt und somit über die Länge des Kühlkanals weniger Wärmeleistung aufgenommen werden kann. Dies führt vor allem bei gerade angeordneten Kanälen zu einem Temperaturgradienten im Spiegel vom Zulauf zum Ablauf des Kanals. Durch das gegenläufige Durchströmen der Kanäle bei der Temperierung des Spiegels auf einen vorgegebenen Sollwert heben sich die Temperaturgradienten der nebeneinander angeordneten Kanäle nahezu auf und es wird eine vorteilhafte gleichmäßige Temperatur mit vorteilhaften niedrigen Temperaturgradienten im Spiegel erreicht. Die im Spiegel ausgestalteten Kanäle können beispielsweise durch Bohren, Ätzen des Materials nach einer Vorbehandlung des Materials durch einen fokussierten Laser, was auch als selektives Laserätzen oder „Selected Laserinduced Etching (SLE) bekannt ist, oder durch das Bonden von zwei Bauteilen, in denen Strukturen zur Bildung eines Kanals durch Fräsen oder Polieren eingebracht wurden, hergestellt werden.
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In einer vorteilhaften Variante des Verfahrens kann die dem Spiegel zugeführte und abgeführte Wärmeleistung konstant sein.
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Die Beleuchtungssettings und oder Reticles können bei der Herstellung von Wafern mehrfach pro Tag wechseln, was zu einer Variation der durch den Spiegel aufgenommen Wärmeleistung durch Nutzlicht führen kann. Durch das Abführen und/oder Zuführen von Wärmeleistung durch das Fluid kann die Netto-Energiemenge, also die vom Nutzlicht und vom Fluid eingebrachte und abgeführte Wärmeleistung, konstant gehalten werden und so eine konstante Temperatur im Spiegel eingestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Deformation durch Wärmeausdehnung des Spiegelmaterials vergleichsweise konstant gehalten werden kann und die verbleibenden konstanten Abbildungsfehler mit den vorhandenen Korrekturmitteln, wie beispielsweise durch Manipulatoren, gut korrigiert werden können.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens können durch die Temperierung die Temperaturgradienten im Spiegel minimiert werden.
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Die Temperatur im Spiegel und im Besonderen an der Spiegeloberfläche ist ein Maß für die an der Spiegeloberfläche durch Wärmeausdehnung des Spiegelmaterials auftretenden Deformationen. Der Temperaturgradient ist ein Maß für die lokalen Unterschiede der Temperatur und somit die Größe der Unterschiede zwischen den lokalen Deformation. Je kleiner der Temperaturgradient zwischen verschiedenen Bereichen des Spiegels und im Besonderen an der Spiegeloberfläche, desto geringer der Unterschied der lokalen Deformationen und damit die daraus resultierenden Abbildungsfehler. Ein Vorteil einer konstanten Temperaturerhöhung und damit einer konstanten Deformation über die Spiegeloberfläche ist, dass über die Spiegeloberfläche konstante Deformationen einfacher korrigiert werden können als lokal stark unterschiedliche Deformationen. Ein weiterer Vorteil der Minimierung der Temperaturgradienten über den Spiegel ist es, dass Materialien mit höherer Wärmeleitfähigkeit verwendet werden können. So hat zum Beispiel SiSic einen Wärmeleifähigkeit von 120-200W/mK, wobei Materialien mit geringen Wärmeausdehungskoeffizienten, wie sie häufig in der Lithographieoptik verwendet werden, Wärmeleitfähigkeiten von 1.46 W/(mK) (Zerodur®) beziehungsweise 1.31 W/mK (Ultra Low Expansion Material) aufweisen. Durch die hohe Wärmeleitfähigkeit kann der Wärmetransport von der Spiegeloberfläche zum Fluid vorteilhaft verbessert werden, wobei der höhere Wärmeausdehnungskoeffizient von SiSic bei den geringen Temperaturgradienten vernachlässigbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens kann die Temperierung so optimiert werden, dass die Strömungsgeschwindigkeiten in den Kanälen minimal sind.
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Je höher die Strömungsgeschwindigkeiten in den Kanälen, desto höher ist die durch die Strömung verursachte dynamische Anregung des Spiegels. Die Strömungsgeschwindigkeit kann vorteilhafterweise so gewählt werden, dass sich die Strömung laminar ausbildet und eine turbulente Strömung auf jeden Fall vermieden wird. Weiterhin gilt auch bei laminarer Strömung, dass die dynamische Anregung mit der Strömungsgeschwindigkeit abnimmt, so dass eine geringe Strömungsgeschwindigkeit vorteilhaft die dynamische Anregung minimieren kann. In einer weiteren vorteilhaften Variante des Verfahrens kann die Temperierung so optimiert werden, dass der Druck in den Kanälen konstant ist.
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Ein konstanter Druck führt zu konstanten Deformationen an der Spiegeloberfläche, die einmalig korrigiert werden können. Die Korrektur der Deformation kann beispielsweise bei der Herstellung der Spiegeloberfläche durchgeführt werden, indem die Kanäle mit einem Druck beaufschlagt werden, der später als Sollwert für die Temperierung verwendet werden soll. Eine weitere Alternative ist es, die konstante Deformation der Spiegeloberfläche durch den konstanten Druck in den Kanälen durch Manipulatoren vorteilhaft zu korrigieren.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung schließt einen Spiegel für eine Projektionsbelichtungsanlage ein, der
- - einen Spiegelkörper mit einer optischen Fläche
- - einen Grundkörper, der mit dem Spiegelkörper verbunden ist und Kanäle zur Aufnahme von Fluiden in dem Grundkörper ausgeführt sind umfasst, wobei die Kanäle in zwei Ebenen parallel zur Spiegeloberfläche angeordnet sind.
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Die optische Fläche auf dem Spiegelkörper kann insbesondere eine Multilayerschicht umfassen, die beispielsweise für die Reflexion von EUV-Strahlung optimiert sein kann. Der Spiegelkörper kann aus einem Material, welches eine Herstellung von Oberflächen mit sehr hoher Güte ermöglicht, hergestellt sein, wie beispielsweise SiSic, Zerodur®, Ultra Low Expansion-Material, was im Folgenden auch als ULE bezeichnet wird, oder Quarzglas.
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Der Grundkörper hat geringere Anforderungen an die Ebenheit der Oberflächen, muss sich aber gut mit dem Spiegelkörper verbinden lassen. Hierzu eignen sich beispielsweise Bonden, Kleben oder wie weiter oben beschriebenen ein 3D-Druck Herstellungsverfahren. Der Grundkörper sollte eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzen, da so die Wärmeleistung vom Spiegelkörper schnell abgeführt und an das Fluid abgegeben werden kann. Die Kanäle einer ersten Ebene im Grundkörper können vorteilhaft an der zum Spiegelkörper ausgerichteten Seite des Grundkörpers angeordnet sein. Diese erste Ebene kann parallel zur Spiegeloberfläche ausgerichtet beziehungsweise bei gekrümmten Spiegeloberflächen auch senkrecht zur Mittellinie der Spiegeloberfläche ausgerichtet sein. Die Kanäle der zweiten Ebene sind in Richtung der Spiegelrückseite, also der von der Spiegeloberfläche abgewandten Seite, angeordnet und ebenfalls parallel zur Spiegeloberfläche angeordnet. Durch die Abführung von Wärmeleistung in zwei Ebenen kann der Grundkörper auf einer nahezu konstanten Temperatur gehalten werden, was zu einer thermischen Entkopplung des Grundkörpers vom Spiegelkörper führt. Durch die Entkopplung des Grundkörpers vom Spiegelkörper reduziert sich das Material, welches durch Erwärmung deformiert werden kann vorteilhaft auf die Dicke des Spiegelkörpers, wobei die Dicke des Spiegelkörpers und damit die Größe der Deformation maximal reduziert werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Kanäle in der ersten Ebene nicht parallel zu den Kanälen der zweiten Ebene verlaufen.
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Die Kanäle der ersten und zweiten Ebenen verlaufen vorteilhafterweise senkrecht oder zumindest nahezu senkrecht zueinander. Diese Anordnung ermöglicht es vorteilhaft die die Temperaturgradienten im Spiegel auf ein minmales Niveau zu reduzieren. In einer besonders vorteilhaften Ausführung werden die Kanäle gegenläufig von Fluid durchströmt, was eine weitere Reduzierung der Temperaturgradienten im Spiegel und damit auch eine vorteilhafte Reduzierung der Deformation der Spiegeloberfläche zur Folge hat.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Kanäle der einen Ebene sich parallel zu einer Längsachse des Spiegels erstrecken und die Kanäle der anderen Ebene sich parallel zu der Querachse des Spiegels erstrecken.
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Der optisch genutzte Bereich eines Spiegels ist auf Grund der Geometrie des abzubildenden Objektes und der Art der Reflexion am Spiegel häufig elliptisch beziehungsweise länglich ausgebildet. Auf Grund von Materialkosten, Gewicht und Bauraumanforderungen ist der Spiegel nur minimal größer als der optische genutzte Bereich, wodurch der Spiegel auch eine längliche Form besitzen kann. Der Spiegel besitzt also eine Längsachse, die in Richtung der langen Seite des Spiegels verläuft und eine Querachse, die in Richtung der kurzen Seite des Spiegels verläuft, wobei sich beide Achsen in der optischen Achse des Systems schneiden. Die Ausleuchtung der Spiegelflächen durch die verschiedenen Beleuchtungssettings ist häufig symmetrisch zu der Längsachse und/oder Querachse des Spiegels, sodass die Wärmeleistung entlang der beiden Achsen symmetrisch in den Spiegel eingebracht wird und eine Orientierung der Kanäle entlang der beiden Achsen vorteilhaft ist.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Kanäle der ersten Ebene in einem ersten Bereich angeordnet sein, der an den Spiegelkörper anschließt, und die Kanäle der zweiten Ebene entweder im ersten Bereich oder im zweiten Bereich des Grundkörpers angeordnet sein.
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Die Aufteilung des Grundkörpers in zwei Bereiche hat den Vorteil, dass ein weiteres Material mit anderen Materialeigenschaften, wie beispielsweise sehr hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden kann, was zu einer weiter verbesserten Wärmeverteilung im Spiegel führen kann. Die Wärmeleitfähigkeit und der Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien sind wichtige Parameter bei der Auslegung von gekühlten Spiegeln, wobei Materialien mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten auch eine relativ geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Ein hoher Wärmeausdehnungskoeffizient führt zu hohen Deformationen, wogegen eine hohe Wärmeleitfähigkeit die Minimierung der Temperaturgradienten durch eine schnelle Wärmeverteilung im Material vorteilhaft unterstützt. Durch den dreiteiligen Aufbau des Spiegels und den beispielsweise in zwei Ebenen angeordneten Kanälen zur Kühlung und/oder Erwärmung des Spiegels kann die Auslegung des Spiegels und der Temperierung so gestaltet werden, dass ein Gleichgewicht zwischen der Größe der Deformationen auf der Spiegeloberfläche einerseits und einer weitestgehend konstanten Deformation andererseits erreicht werden kann. Der Vorteil von konstanten Deformationen ist die vergleichsweise einfache Kompensation durch andere Korrekturmittel, wie beispielsweise Manipulatoren.
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In einer weiteren Ausführungsform schließt die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem Spiegel nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen ein. In Projektionsbelichtungsanlagen werden die optischen Elemente, wie beispielsweise ein Spiegel durch den Betrieb selbst erwärmt. Die Erwärmung führt zu Deformationen des Spiegels und insbesondere der Spiegeloberfläche, die entscheidenden Einfluss auf die Abbildung des Reticles auf den Wafer haben. Durch die Verwendung eines Spiegels nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen können die Deformationen reduziert werden und so die Abbildung des Reticles auf den Wafer vorteilhaft verbessert werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann,
- 2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
- 3 eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform der Erfindung,
- 4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform, und
- 5 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren.
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1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.
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Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Reticle 7, das von einem schematisch dargestellten Reticlehalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Reticle 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren.
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Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, die nicht dargestellt ist. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage 1 aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
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2 zeigt einen erfindungsgemäßen Spiegel 30, der beispielsweise ein Spiegel 18, 19, 20, wie er in 1 dargestellt ist, sein kann. Der Spiegel 30 umfasst einen Spiegelkörper 31 mit einer Spiegeloberfläche 32, auf der eine mehrlagige Reflexionsschicht 34 aufgebracht ist, die beispielsweise für die Reflexion von einer Wellenlänge von 13nm optimiert ist. Die Reflexionsschicht 34 kann aber auch aus nur einer Lage bestehen und für jede andere in der Lithographietechnik verwendete Wellenläng, wie beispielsweise 265nm, 248nm, 193nm, 157nm im DUV-Bereich und 13nm und 7nm im EUV-Bereich oder andere Wellenlängen optimiert sein. Auf der von der Reflexionsschicht 34 abgewandten Seite ist der Spiegelkörper 31 mit einem Grundkörper 33 verbunden. Die Verbindung des Spiegelköpers 31 und des Grundkörpers 33 kann beispielsweise durch Bonden oder Kleben realisiert werden, wobei auch andere Verbindungstechniken nicht ausgeschlossen sind. Der Spiegelkörper 31 und der Grundkörper 33 können aus dem gleichen Material bestehen, können aber ebenso gut aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehen. Dabei sollte das Material des Spiegelkörpers 31 so ausgewählt werden, dass bei der Herstellung der Spiegeloberfläche 32 eine hohe Oberflächengüte erreicht werden kann. Die Reflexionsschicht 34 bildet die Spiegeloberfläche 32 eins zu eins ab, sodass die Oberflächengüte der Spiegeloberfläche 32 die Abbildungsqualität des Spiegels 30 maßgeblich bestimmt. In den Grundkörper 33 sind auf einer ersten Ebene 36 Kanäle 35, 35' zur Aufnahme von Fluiden ausgebildet. Die Kanäle 35, 35' sind vorteilhafterweise so nah wie möglich an der Unterseite des Spiegelkörpers 31 angeordnet, um den Wärmefluss durch den Spiegelkörper 31 so klein wie möglich zu halten. Die Kanäle 35, 35' können auch an der Schnittstelle zwischen dem Grundkörper 33 und dem Spiegelkörper 31 angeordnet sein, wobei eine Seite des Kanals 35, 35' der Unterseite des Spiegelkörpers 31 entsprechen kann. Der Abstand zwischen den Kanälen 35, 35' sollte soweit von der Spiegeloberfläche 32 entfernt sein, dass die durch den Druck des Fluids in den Kanälen 35, 35' verursachte Deformation an der Spiegeloberfläche 32 in einem akzeptablen Bereich liegt. In einer Ausführungsform kann der Abstand mindestens 15mm, in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens 10mm und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens 5mm betragen. Das Fluid kann Wärme aus dem Spiegelkörper 31 und dem Grundkörper 33 aufnehmen und abführen, aber dem Spiegelköper 31 und dem Grundkörper 33 auch Wärme zuführen und an den Spiegelkörper 31 und den Grundkörper 33 abgeben. Die Kanäle 35, 35' sind mit einem nicht dargestellten Fluidreservoir verbunden, so dass Kanal 35 in einer Richtung durchströmt werden kann und Kanal 35' in die entgegengesetzte Richtung durchströmt werden kann. Entlang des Kanals 35, 35' entsteht auf Grund der immer geringer werdenden Temperaturdifferenz zwischen Spiegel 30 und dem Fluid und damit einer geringeren Wärmeaufnahme des Fluids ein Temperaturgradient. Die gegenläufige Durchströmung der Kanäle 35, 35' haben den Vorteil, dass sich der Temperaturgradient von einem Kanal 35 zum daneben liegenden Kanal 35' umkehrt und der Spiegel 30 dadurch insgesamt homogener gekühlt beziehungsweise erwärmt werden kann. Dies kann vorteilhafterweise auch zu einer Minimierung der Temperaturgradienten über den Spiegel 30 führen, was wiederum die lokalen Deformationen an der Spiegeloberfläche 32 minimieren kann.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Spiegels 30 in einer ersten Ebene 36 der Kanäle 35, 35'. Die Durchströmungsrichtungen der Kanäle 35, 35' sind in 3 durch Pfeile angedeutet. Die Anzahl der Kanäle 35, 35' ist beispielhaft und auch die Abfolge der Durchströmungsrichtung der Kanäle 35, 35' ist beispielhaft. Es können auch Abfolgen von einer ungeraden Anzahl von Kanälen 35, 35' verwendet werden und auch die Zuordnung der Durchströmungsrichtung zu den Kanälen 35, 35' kann beliebig ausgeführt werden. Beispielsweise ist eine Anordnung denkbar, in der auf zwei nebeneinanderliegende Kanäle 35 mit identischer Durchströmungsrichtung von zwei weiteren nebeneinander liegenden Kanäle 35' mit einer den Kanälen 35 entgegengesetzten Durchströmungsrichtung folgen. Die Anordnung hängt von den durch das Nutzlicht in den Spiegel eingebrachten Wärmeleistungen, der Form des Spiegels 30 und anderen relevanten Auslegungsparametern ab, deren Optimierung der konkreten Zielstellung und der Expertise des Fachmanns obliegt. Die rechteckige Form des Spiegels 30 ist beispielhaft, obwohl eine längliche Form des Spiegels 30 nicht unüblich ist. Die optisch genutzten Flächen, die von der Feldgröße des Objektes und der Art der Reflexion an der Spiegeloberfläche 32 abhängen, sind in der Lithographieoptik in der aktuellen Generation von EUV-Optiken häufig länglich ausgebildet. Wegen den begrenzten Bauräumen und den hohen Kosten für das Spiegelmaterial sind die Spiegel 30 in ihrer Form vorteilhafterweise nahe an die Geometrie der optisch genutzten Flächen angepasst. Die Kanäle 35, 35' sind parallel zur Längsachse des Spiegels ausgerichtet. Jeder Kanal 35, 35' hat einen Zufluss 38 und einen Abfluss 39, die je nach Durchströmungsrichtung angeordnet sind.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spiegels 30, wobei der Grundkörper 33 einen ersten Teil 33' und eine zweiten Teil 33" umfasst. Die erste Ebene der Kanäle 35, 35' ist identisch zu der ersten Ebene von Kanälen 35, 35' in 3 angeordnet. Der Grundkörper 33 umfasst eine zweite Ebene von Kanälen 35, 35', die in 4 beispielhaft sowohl in dem ersten Teil des Grundkörpers 33' als auch im zweiten Teil des Grundkörpers 33" angeordnet sind. Die beiden gezeigten zweiten Ebenen 37 und 37' sind mit gestrichelten Linien dargestellt, da diese optional mit der ersten Ebene 36 im Grundkörper 33 angeordnet sein können. Es ist aber auch eine Anordnung von Kanälen 35, 35' in drei Ebenen denkbar, wobei diese wie in 4 dargestellt angeordnet sein können. Die Kanäle 35, 35' der zweiten Ebene 37 verlaufen in die gleiche Richtung wie die Kanäle 35, 35' der ersten Ebene 36, wobei die Kanäle in der zweiten Ebenen 37' senkrecht zu den Kanälen 35, 35' der ersten Ebene 36 verlaufen. Durch die Anordnung der Kanäle 35, 35' der ersten Ebene 36 senkrecht zu den Kanälen 35, 35' der zweiten Ebene 37 und der gegenläufigen Durchströmungsrichtung der Kanäle 35, 35' kann eine maximale Homogenisierung der Temperatur im Spiegel 30 und damit eine Minimierung der Temperaturgradienten im Spiegel 30 und besonders auf der Spiegeloberfläche 32 erreicht werden. Dadurch können speziell lokale Deformationen auf der Spiegeloberfläche 32 vorteilhaft minimiert werden.
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5 beschreibt ein mögliches Verfahren, mit dem der erfindungsgemäße Spiegel 30 nach den 2-4 temperiert werden kann.
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In einem ersten Verfahrensschritt 40 wird die von dem Spiegel 30 durch die Belichtung mit Nutzlicht aufgenommenen Wärmeleistung ermittelt.
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Im zweiten Verfahrensschritt 41 wird eine Temperatur und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zur Abführung und/oder Zuführung von Wärmeleistung vom beziehungsweise zum Spiegel 30 ermittelt und eingestellt.
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In einem dritten Verfahrensschritt wird der Spiegel 30 mit dem Fluid zur Temperierung des Spiegels 30 auf einen vorgegebenen Sollwert durchströmt, wobei die mindestens zwei Kanäle von dem Fluid gegenläufig durchströmt werden.
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Die vom Spiegel 30 aufgenommene Wärmeleistung hängt von der Reflektivität beziehungsweise der Absorption der Reflexionsschicht und der am Spiegel auftreffenden Menge an Nutzlicht ab. Die Verteilung des Nutzlichtes ist häufig sehr inhomogen verteilt, sodass die lokal aufgenommene Wärmeleistung am Spiegel stark variiert. Dies führt zu stark unterschiedlicher Erwärmung des Spiegels und speziell der Spiegeloberfläche, wodurch sich lokal stark unterschiedliche Deformationen ausbilden. Das beschriebene Verfahren minimiert durch Temperierung des Spiegels über das Fluid, welches den Spiegel in Kühlkanälen in ein, zwei oder drei Ebenen durchströmt, die Ausprägung der lokalen Deformationen. Die Durchströmungsrichtung der Kanäle ist dabei innerhalb einer Ebene von Kanälen gegenläufig, die Kanäle einer Ebenen werden also in entgegengesetzte Richtungen durchströmt. Zusätzlich kann durch die Anordnung der Kanäle einer Ebene senkrecht zu den Kanälen einer anderen Ebene eine weitere vorteilhafte Verbesserung des Wärmeabtransportes und der Wärmeverteilung im Spiegel erreicht werden. Die Temperierung, die im Rahmen dieser Anmeldung im Sinne einer Regelung zu verstehen ist, kann neben der Einhaltung einer bestimmten Temperatur des Spiegels oder der Spiegeloberfläche vorteilhaft die Temperaturgradienten minimieren, um die Unterschiede der lokalen Deformation durch unterschiedliche Temperaturen gering zu halten. Zusätzlich kann die Minimierung der Strömungsgeschwindigkeit in den Kanälen zu einer vorteilhaften Reduzierung der dynamischen Anregung des Spiegels führen. Die Reduzierung des Drucks im Kanal führt vorteilhafterweise zu geringeren Deformationen an der Spiegeloberfläche. Alternativ kann die Temperierung auch so optimiert werden, dass der Druck konstant gehalten wird. Dadurch kann bei der Herstellung der Spiegeloberfläche mit dem später als Sollwert vorgegeben Druck in den Kanälen, die daraus resultierenden Deformationen schon korrigiert werden. Auch wenn die Deformationen auf der Spiegeloberfläche durch den Druck in den Kanälen nicht bei der Herstellung korrigiert werden, können konstante Fehler in der Spiegeloberfläche vorteilhafterweise leicht durch Manipulatoren oder andere Korrekturmittel korrigiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Facettenspiegel
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Reticle
- 8
- Reticlehalter
- 9
- Projektionsoptik
- 10
- Bildfeld
- 11
- Bildebene
- 12
- Wafer
- 13
- Waferhalter
- 14
- EUV-Strahlung
- 15
- Zwischenfeldfokusebene
- 16
- Pupillenfacettenspiegel
- 17
- Baugruppe
- 18
- Spiegel
- 19
- Spiegel
- 20
- Spiegel
- 30
- Spiegel
- 31
- Spiegelkörper
- 32
- Spiegeloberfläche
- 33, 33', 33"
- Grundkörper
- 34
- Reflexionsschicht
- 35,35'
- Kanal
- 36
- erste Ebene
- 37, 37'
- zweite Ebene
- 38
- Zulauf
- 39
- Ablauf
- 40
- erster Verfahrensschritt
- 41
- zweiter Verfahrensschritt
- 42
- dritter Verfahrensschritt
