DE102021201258A1 - Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie optisches System - Google Patents

Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie optisches System Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein optisches System. Bei einem Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage wird in das optische Element eine Heizleistung unter Verwendung einer Heizanordnung (25) eingebracht, wobei diese Heizleistung auf Basis eines Sollwerts geregelt wird, und wobei dieser Sollwert während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage (1) zeitlich variiert wird.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein optisches System.
  • Stand der Technik
  • Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, 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.
  • In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
  • Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die EUV-Spiegel u.a. infolge Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung eine Erwärmung und eine damit einhergehende thermische Ausdehnung bzw. Deformation erfahren, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann.
  • Zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächendeformationen und damit einhergehenden optischen Aberrationen sind diverse Ansätze bekannt.
  • Unter anderem ist es bekannt, als Spiegelsubstratmaterial ein Material mit ultraniedriger thermischer Expansion („Ultra-Low-Expansion-Material“), z.B. ein unter der Bezeichnung ULE™ von der Firma Corning Inc. vertriebenes Titanium-Silicatglas, zu verwenden und in einem der optischen Wirkfläche nahen Bereich die sogenannte Nulldurchgangstemperatur (= „Zero-Crossing-Temperatur“) einzustellen. Bei dieser Zero-Crossing-Temperatur, welche z.B. für ULE™ bei etwa ϑ = 30°C liegt, weist der thermische Ausdehnungskoeffizient in seiner Temperaturabhängigkeit einen Nulldurchgang auf, in dessen Umgebung keine oder nur eine vernachlässigbare thermische Ausdehnung des Spiegelsubstratmaterials erfolgt.
  • Mögliche weitere Ansätze zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächendeformationen beinhalten den Einsatz einer Heizanordnung z.B. auf Basis von Infrarotstrahlung. Mit einer solchen Heizanordnung kann in Phasen vergleichsweise geringer Absorption von EUV-Nutzstrahlung eine aktive Spiegelerwärmung erfolgen, wobei diese aktive Spiegelerwärmung mit steigender Absorption der EUV-Nutzstrahlung entsprechend zurückgefahren wird. Dabei können am EUV-Spiegel ein oder mehrere Temperatursensoren angebracht werden, wobei die von der Heizanordnung in den jeweiligen EUV-Spiegel eingebrachte Heizleistung auf Basis eines Sollwertes für die am Ort des betreffenden Temperatursensors erzielte Temperatur geregelt wird.
  • Dabei treten in der Praxis jedoch weitere Probleme dahingehend auf, dass die am Ort des jeweiligen Temperatursensors gemessene Temperatur von der letztlich relevanten Temperatur an der optischen Wirkfläche des EUV-Spiegels sowohl aufgrund der Verwendung von Beleuchtungssettings mit über die optische Wirkfläche des Spiegels variierender Intensität als auch aufgrund des Umstandes, dass die am jeweiligen Sensorort gemessene Temperatur der tatsächlichen Oberflächentemperatur „nachläuft“, abweicht mit der Folge, dass die vorstehend genannte Regelung der Heizleistung letztlich nur eine unzureichende Vermeidung von unerwünschten Wärmeeinträgen und damit einhergehenden Oberflächendeformationen bzw. optischen Aberrationen bewirkt.
  • Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2017 207 862 A1 , DE 10 2013 204 427 A1 und DE 10 2017 205 405 A1 verwiesen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage sowie ein optisches System bereitzustellen, welche eine wirksame Vermeidung von durch Wärmeeinträge in dem optischen Element verursachten Oberflächendeformationen und damit einhergehenden optischen Aberrationen ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren bzw. das optische System gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
  • Bei einem Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage wird in das optische Element eine Heizleistung unter Verwendung einer Heizanordnung eingebracht, wobei diese Heizleistung auf Basis eines Sollwerts geregelt wird, und wobei dieser Sollwert während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage zeitlich variiert wird.
  • Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, die Regelung der von einer Heizanordnung in ein optisches Element in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage eingebrachten Heizleistung dynamisch auf Basis von einem während des Betriebs der betreffenden Projektionsbelichtungsanlage zeitlich variabel eingestellten Sollwerts zu realisieren, um auf diese Weise unterschiedlichen Betriebszuständen des optischen Systems bzw. der Projektionsbelichtungsanlage Rechnung zu tragen bzw. insoweit vorliegende Informationen während des Betriebs des optischen Systems zu berücksichtigen.
  • Dabei beinhaltet die Erfindung insbesondere das Prinzip, Auswirkungen von Änderungen der durch die Heizanordnung in das optische Element eingebrachten Heizleistung im Vergleich zu den jeweiligen (Ist-)Werten modellgestützt zu ermitteln und dann abhängig von den so ermittelten Auswirkungen während des Betriebs des optischen Systems gegebenenfalls neue Heizleistungs-Sollwerte für die besagte Regelung vorzugeben. Dabei können sich die vorstehend genannten Auswirkungen von Änderungen der Heizleistung insbesondere auf die jeweiligen Wellenfronteigenschaften des optischen Systems (z.B. die in der Bild- bzw. Waferebene des Projektionsobjektivs einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage bereitgestellte Wellenfront) beziehen. Des Weiteren kann die modellgestützte Ermittlung von Auswirkungen einer Änderung der jeweiligen Heizleistung die Durchführung einer optischen Vorwärtspropagation für das betreffende optische System umfassen.
  • Darüber hinaus kann auch eine Messung der vom optischen System in einer bestimmten Ebene (beispielsweise in der Waferebene eines Projektionsobjektivs) bereitgestellten Wellenfront erfolgen. Insbesondere können entsprechende Messergebnisse für eine Kalibrierung der vorstehend genannten Vorwärtspropagation bzw. des besagten Modells genutzt werden.
  • Im Ergebnis kann mit der erfindungsgemäßen, auf im Betrieb des optischen Systems zeitlich variierenden Sollwerten basierenden Regelung der Heizleistung eine dynamische Anpassung des jeweiligen Heizvorganges an die tatsächlich vorhandenen und veränderlichen Betriebszustände des optischen Systems erfolgen, wobei insbesondere jeweils eine Online-Simulation des Thermalzustandes und dessen Propagation in die Zukunft durchgeführt werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Variieren des Sollwerts unter Berücksichtigung eines in der Projektionsbelichtungsanlage aktuell eingestellten Beleuchtungssettings.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Variieren des Sollwerts unter Berücksichtigung eines in der Projektionsbelichtungsanlage aktuell eingesetzten Retikels.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Variieren des Sollwerts in Abhängigkeit von einer Messung einer aktuell in einer vorgegebenen Ebene der Projektionsbelichtungsanlage vorhandenen Intensitätsverteilung.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Variieren des Sollwerts für die Heizleistung eine Simulation der jeweiligen Auswirkung von Änderungen der Heizleistung gegenüber deren Ist-Wert auf Basis eines Modells für das thermische Verhalten des optischen Elements.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird dieses Modell unter Berücksichtigung einer bekannten räumlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur im Material des optischen Elements erstellt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Modell unter Verwendung einer Methode der künstlichen Intelligenz erzeugt, wobei in einer Lernphase ein Trainieren des Modells anhand einer Vielzahl von Trainingsdaten erfolgt, wobei die Trainingsdaten jeweils Werte der Heizleistung sowie diesen Werten zugeordnete Wellenfronteigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage umfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform werden diese Trainingsdaten zumindest teilweise anhand einer modellbasierten Simulation der für unterschiedliche Betriebszustände der Projektionsbelichtungsanlage zu erwartenden Wellenfronteigenschaften bereitgestellt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden diese Trainingsdaten zumindest teilweise anhand von in der Vergangenheit in der Projektionsbelichtungsanlage für unterschiedliche Betriebszustände gemessenen Wellenfronteigenschaften bereitgestellt.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Heizen des optischen Elements derart, dass eine örtliche und/oder zeitliche Variation einer Temperaturverteilung in dem optischen Element reduziert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Heizen des optischen Elements derart, dass eine anderenorts in der Projektionsbelichtungsanlage hervorgerufene optische Aberration wenigstens teilweise kompensiert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element ein Spiegel.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt.
  • Die Erfindung betrifft weiter auch ein optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem optischen Element, einer Heizanordnung zum Heizen dieses optischen Elements, und einer Regelungseinheit zur Regelung der durch die Heizanordnung in das optische Element eingebrachten Heizleistung auf Basis eines Sollwerts, wobei dieser Sollwert während des Betriebs des optischen Systems zeitlich variiert wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System dazu konfiguriert, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen durchzuführen. Zu Vorteilen und weiteren bevorzugten Ausgestaltungen des optischen Systems wird auf die o.g. Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bezug genommen.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage;
    • 2 ein stark vereinfachtes Diagramm zur Erläuterung eines prinzipiellen möglichen Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Heizen eines optischen Elements;
    • 3 ein Diagramm zur Erläuterung des möglichen Ablaufs der im Verfahren gemäß 2 durchgeführten, modellbasierten Online-Simulation zur Ermittlung neuer Heizleistungs-Sollwerte.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 100, in der die Erfindung beispielsweise realisierbar ist.
  • Gemäß 1 weist die Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Beleuchtungseinrichtung 2 und ein Projektionsobjektiv 10 auf. Die Beleuchtungseinrichtung 2 dient dazu, ein Objektfeld 5 in einer Objektebene 6 mit Strahlung einer Strahlungsquelle 3 über eine Beleuchtungsoptik 4 zu beleuchten. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal.
  • Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
  • Das Projektionsobjektiv 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
  • Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich zum Beispiel um eine Plasmaquelle, eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle oder um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln. Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt und propagiert durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18 in die Beleuchtungsoptik 4. Die Beleuchtungsoptik 4 weist einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20 (mit schematisch angedeuteten Facetten 21) und einen zweiten Facettenspiegel 22 (mit schematisch angedeuteten Facetten 23) auf.
  • Das Projektionsobjektiv 10 weist eine Mehrzahl von Spiegeln Mi (i= 1, 2, ...) auf, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind. Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel weist das Projektionsobjektiv 10 sechs Spiegel M1 bis M6 auf. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 weisen jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16 auf. Bei dem Projektionsobjektiv 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Das Projektionsobjektiv 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die lediglich beispielhaft größer sein kann als 0.3, und insbesondere auch größer als 0.5, weiter insbesondere größer als 0.6, sein kann.
  • Im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 1 wird die auf die optische Wirkfläche der Spiegel auftreffende elektromagnetische Strahlung zum Teil absorbiert und führt wie eingangs erläutert zu einer Erwärmung und einer damit einhergehenden thermischen Ausdehnung bzw. Deformation, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann. Über einen Vorheizer kann nun wie eingangs beschrieben in Phasen vergleichsweise geringer Absorption von EUV-Nutzstrahlung jeweils eine aktive Spiegelerwärmung erfolgen, wobei diese aktive Spiegelerwärmung mit steigender Absorption der EUV-Nutzstrahlung entsprechend zurückgefahren wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun die Heizleistung, welche von einer entsprechenden Heizanordnung in wenigstens einen der Spiegel eingebracht wird, auf Basis eines während des Betriebs des optischen Systems bzw. der Projektionsbelichtungsanlage zeitlich variierenden Sollwertes geregelt. Auf diese Weise wird unterschiedlichen Betriebszuständen des optischen Systems Rechnung getragen, wobei während des Betriebs des optischen Systems vorliegende Informationen (z.B. ein in der Projektionsbelichtungsanlage aktuell eingestelltes Beleuchtungssetting oder ein in der Projektionsbelichtungsanlage aktuell eingesetztes Retikel) berücksichtigt werden.
  • In 1 ist lediglich schematisch eine Heizanordnung eingezeichnet und mit „25“ bezeichnet, wobei diese Heizanordnung 25 im Beispiel zur Einbringung einer Heizleistung in den Spiegel M3 dient. Dabei ist die Erfindung hinsichtlich der Art und Weise der Einbringung von Heizleistung bzw. Ausgestaltung der hierzu verwendeten Heizanordnung nicht weiter eingeschränkt. Lediglich beispielhaft kann etwa die Einbringung der Heizleistung in für sich bekannter Weise über Infrarot-Strahler oder auch über mit elektrischer Spannung beaufschlagbare, an dem zu heizenden optischen Element bzw. Spiegel angeordnete Elektroden erfolgen.
  • Des Weiteren ist die Erfindung hinsichtlich der Anzahl der zu heizenden optischen Elemente bzw. Spiegel nicht weiter eingeschränkt, so dass die erfindungsgemäße Regelung auf die Heizung lediglich eines einzigen optische Elements oder auch auf die Heizung einer Mehrzahl von optischen Elementen angewendet werden kann.
  • 2 zeigt zunächst ein stark vereinfachtes Diagramm zur Erläuterung einer beispielhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Gemäß 2 erfolgt „online“ bzw. während des Betriebs des optischen Systems in einem Funktionsblock 20 modellbasiert (d.h. auf Basis eines den thermischen Zustand des optischen Elements bzw. Spiegels simulierenden „Thermal-Modells“) eine simulatorische Ermittlung der Auswirkungen von Änderungen der Heizleistung im Vergleich zu dem jeweiligen Ist-Wert hinsichtlich der vom optischen System bereitgestellten Wellenfronteigenschaften. Diese simulatorische Ermittlung der jeweiligen Auswirkungen von Änderungen der Heizleistung erfolgt gemäß 2 auf Basis von in einem Funktionsblock 10 bereitgestellten Eingangsdaten, welche sowohl die bezogen auf den optischen Strahlengang nach dem Retikel vorliegende Lichtverteilung als auch die aktuelle, durch die Heizanordnung eingestrahlte Heizleistung P(t) umfassen. Das Thermal-Modell kann insbesondere unter Berücksichtigung einer bekannten räumlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur (= „Zero-Crossing-Temperatur“) im Material des optischen Elements erstellt werden.
  • Eine im Funktionsblock 20 durchgeführte Ermittlung von Auswirkungen einer Änderung der jeweiligen Heizleistung kann insbesondere eine modellbasierte optische Vorwärtspropagation im optischen System umfassen, für welche wiederum gemäß Funktionsblock 30 eine Online-Kalibrierung auf Basis von Temperatursensordaten (z.B. wenigstens eines am jeweiligen optischen Element bzw. Spiegel befindlichen Temperatursensors) sowie Wellenfrontdaten (z.B. eines im Bereich der Waferebene befindlichen Wellenfrontsensors) durchgeführt werden kann.
  • 3 zeigt ein Diagramm zur detaillierteren Erläuterung der in dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgenden, modellbasierten Ermittlung von jeweils neuen Heizleistungs-Sollwerten während des Betriebs des optischen Systems.
  • Gemäß 3 werden auf Basis der o.g. Eingangsdaten gemäß Funktionsblock 10 anhand des gemäß Funktionsblock 20 zugrundegelegten Thermal-Modells die jeweilige Temperaturverteilung, die daraus resultierende Deformation, der sich hieraus wiederum ergebende Wellenfront-Einfluss sowie die resultierenden Abbildungseigenschaften ermittelt. Dies erfolgt jeweils gemäß 3 in einem (in 3 oberen) Referenzpfad 40 als auch in einem (in 3 unteren) Vergleichspfad 50. Während im Referenzpfad 40 eine optische Vorwärtspropagation für die bestehenden Parameter (Mi, x, y, z, t0) durchgeführt wird, erfolgt im Vergleichspfad 50 die Durchführung der jeweilige Vorwärtspropagation für entsprechend veränderte Parameter (Mi,x,y,z,tk) entsprechend dem simulatorischen Test veränderter Heizleistungs-Sollwerte. Als Ergebnis der durchgeführten Optimierung werden neue Heizleistungs-Sollwerte ausgegeben und der Regelung der Heizanordnung zugrundegelegt.
  • Die Optimierung kann alternativ auch nur durch Auswahl der hinsichtlich einer Merit-Funktion besten Parameter im Vergleichspfad erfolgen, d.h. ohne explizite Simulation des Referenzpfades. Die Merit-Funktion kann beispielsweise die Wellenfrontfehler W minimieren oder bestimmte, für die jeweilige Anwendung besonders relevante Eigenschaften der Wellenfront wie Koma oder Astigmatismus. Bei Optimierung der Wellenfront selbst ist der in 3 eingezeichnete letzte Schritt der Berechnung von Abbildungseigenschaften auf Basis der Wellenfront nicht erforderlich. Häufig ist jedoch nicht die Wellenfront selbst die relevanteste Anwendungsgröße, sondern die aus der Wellenfront resultierenden Abbildungseigenschaften. Diese können z.B. Auswirkungen auf die Strukturgröße der relevanten auf den Wafer abgebildeten Strukturen sein (häufig als „CD“ = „critical dimension“ bezeichnet) oder Auswirkungen auf die Positionierung der Strukturen (also Einfluss auf „overlay“). Dieser Einfluss kann aus der Wellenfront mit Hilfe von Simulationsmodellen oder insbesondere mit Hilfe von im Vorfeld ermittelten Sensitivitäten auf Wellenfrontfehler berechnet werden. Typischerweise erfolgt eine Minimierung solcher Fehler über die Merit-Funktion.
  • In Ausführungsformen kann das zur Ermittlung von Auswirkungen von Änderungen der jeweiligen Heizleistung zugrunde gelegte Thermal-Modell unter Verwendung einer Methode der künstlichen Intelligenz erzeugt werden, wobei in einer Lernphase ein Trainieren des Modells anhand einer Vielzahl von Trainingsdaten erfolgt. Diese Trainingsdaten können jeweils Werte der Heizleistung sowie diesen Werten zugeordnete Wellenfronteigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage umfassen und anhand einer modellbasierten Simulation der für unterschiedliche Betriebszustände der Projektionsbelichtungsanlage zu erwartenden Wellenfronteigenschaften und/oder anhand von in der Vergangenheit in der Projektionsbelichtungsanlage für unterschiedliche Betriebszustände gemessenen Wellenfronteigenschaften bereitgestellt werden. Zur Erzeugung geeigneter Trainingsdaten durch Messungen an der Projektionsbelichtungsanlage können während der Inbetriebnahme der Anlage beispielsweise gezielte „Kalibriermessungen“ durchgeführt werden, in denen als repräsentativ für die spätere Anwendung angesehene Parameterkombinationen variiert werden. Das Training mit Hilfe von Messungen kann insbesondere dann eingesetzt werden, falls eine hinreichend genaue Simulation nicht zur Verfügung steht. Dies könnte z.B. durch das verfügbare Simulationsmodell selbst oder auch durch eine begrenzte Genauigkeit der eingehenden Bedingungen bedingt sein (beispielsweise Kenntnis der realen Materialeigenschaften oder thermaler Umgebungsbedingungen des Spiegels). Ein Training mit Simulationsdaten hat dagegen insbesondere den Vorteil, dass keine Messzeit an der Anlage benötigt wird sowie Bedingungen abgebildet werden können, die zum Zeitpunkt des Trainings an der Anlage nicht erzeugt werden können. In der Lernphase kann insbesondere eine Kombination von erstem Training mit in einer Simulation erzeugten Daten und nachfolgendem Training mit Messdaten der Anlage selbst die Vorteile beider Trainingsverfahren miteinander kombinieren. Der Einsatz von künstlicher Intelligenz ist insbesondere deswegen attraktiv, weil in der vorliegenden Erfindung die Optimierung der Heizleistungen während des Betriebes der Anlage vorzugsweise mit hohem Durchsatz erfolgt („Online“). Daraus ergeben sich anspruchsvolle Anforderungen an die für die Optimierung benötigte Zeitdauer, die durch das in der Anwendungsphase der künstlichen Intelligenz typische Beschleunigungspotential (z.B. im Vergleich zu aufwändigen physikalischen Simulationen) erfüllt werden können.
  • Wenngleich in einer Anwendung der Erfindung das Heizen des wenigstens einen optischen Elements bzw. Spiegels erfolgt, um eine örtliche und/oder zeitliche Variation einer Temperaturverteilung in dem optischen Element bzw. damit einhergehende thermisch induzierte Deformationen zu reduzieren, ist die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. So kann in weiteren Ausführungsformen das Heizen des wenigstens einen optischen Elements bzw. Spiegels auch erfolgen, um eine anderenorts in der Projektionsbelichtungsanlage hervorgerufene optische Aberration wenigstens teilweise zu kompensieren.
  • Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102017207862 A1 [0009]
    • DE 102013204427 A1 [0009]
    • DE 102017205405 A1 [0009]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Heizen eines optischen Elements in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei in das optische Element eine Heizleistung unter Verwendung einer Heizanordnung (25) eingebracht wird und wobei diese Heizleistung auf Basis eines Sollwerts geregelt wird, wobei dieser Sollwert während des Betriebs der Projektionsbelichtungsanlage zeitlich variiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Variieren des Sollwerts unter Berücksichtigung eines in der Projektionsbelichtungsanlage (1) aktuell eingestellten Beleuchtungssettings erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Variieren des Sollwerts unter Berücksichtigung eines in der Projektionsbelichtungsanlage aktuell eingesetzten Retikels (7) erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Variieren des Sollwerts in Abhängigkeit von einer Messung einer aktuell in einer vorgegebenen Ebene der Projektionsbelichtungsanlage (1) vorhandenen Intensitätsverteilung erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Variieren des Sollwerts für die Heizleistung eine Simulation der jeweiligen Auswirkung von Änderungen der Heizleistung gegenüber deren Ist-Wert auf Basis eines Modells für das thermische Verhalten des optischen Elements umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Modell unter Berücksichtigung einer bekannten räumlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur im Material des optischen Elements erstellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell unter Verwendung einer Methode der künstlichen Intelligenz erzeugt wird, wobei in einer Lernphase ein Trainieren des Modells anhand einer Vielzahl von Trainingsdaten erfolgt, wobei die Trainingsdaten jeweils Werte der Heizleistung sowie diesen Werten zugeordnete Wellenfronteigenschaften der Projektionsbelichtungsanlage (1) umfassen.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese Trainingsdaten zumindest teilweise anhand einer modellbasierten Simulation der für unterschiedliche Betriebszustände der Projektionsbelichtungsanlage (1) zu erwartenden Wellenfronteigenschaften bereitgestellt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Trainingsdaten zumindest teilweise anhand von in der Vergangenheit in der Projektionsbelichtungsanlage (1) für unterschiedliche Betriebszustände gemessenen Wellenfronteigenschaften bereitgestellt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizen des optischen Elements derart erfolgt, dass eine örtliche und/oder zeitliche Variation einer Temperaturverteilung in dem optischen Element reduziert wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizen des optischen Elements derart erfolgt, dass eine anderenorts in der Projektionsbelichtungsanlage (1) hervorgerufene optische Aberration wenigstens teilweise kompensiert wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein Spiegel (M1-M6) ist.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt ist.
  14. Optisches System einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit • wenigstens einem optischen Element; • einer Heizanordnung (25) zum Heizen dieses optischen Elements; und • einer Regelungseinheit zur Regelung der durch die Heizanordnung in das optische Element eingebrachten Heizleistung auf Basis eines Sollwerts, wobei dieser Sollwert während des Betriebs des optischen Systems zeitlich variiert wird.
  15. Optisches System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieses dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen.
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