DE102022203150A1

DE102022203150A1 - Optikvorrichtung, Verfahren zur Erfassung einer Temperaturverteilung und Lithografiesystem

Info

Publication number: DE102022203150A1
Application number: DE102022203150.4A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Raab
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2023-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung (1) für ein Lithografiesystem mit wenigstens einem optischen Element (2) und einer Temperaturmesseinrichtung (3) zur Erfassung einer Temperaturverteilung des optischen Elements (2), aufweisend eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen (4), die jeweils einem Messort (5) des optischen Elements (2) zugeordnet sind, und wenigstens eine Ausleseeinrichtung (6). Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass
- zur Verbindung der Erfassungseinrichtungen (4) mit der Ausleseeinrichtung (6) jeweils ein Lichtwellenleiter (7) vorgesehen ist, und
- die Ausleseeinrichtung (6) eine Wärmebildkamera (8) aufweist, wobei
- die Erfassungseinrichtungen (4) von dem zu vermessenden optischen Element (2) beabstandet angeordnet sind, wobei
- die Erfassungseinrichtungen (4) eingerichtet sind, um eine von dem optischen Element (2) ausgehende Wärmestrahlung dem zugeordneten Lichtwellenleiter (7) zuzuführen, wobei
- die Lichtwellenleiter (7) eingerichtet sind, um die Wärmestrahlung der Wärmebildkamera (8) zuzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem mit wenigstens einem optischen Element und einer Temperaturmesseinrichtung zur Erfassung einer Temperaturverteilung des optischen Elements aufweisend eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen, die jeweils einem Messort des optischen Elements zugeordnet sind und wenigstens eine Ausleseeinrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung einer Temperaturverteilung eines optischen Elements eines Lithografiesystems, wobei die Temperatur des optischen Elements an mehreren Messorten erfasst wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist.
Optische Elemente zur Führung und Formung einer Strahlung in Projektionsbelichtungsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bei den bekannten optischen Elementen führt und formt häufig eine Oberfläche des optischen Elements die auf das optische Element einfallenden Lichtwellen. Eine genaue Kontrolle der Form der Oberfläche ist daher zur Ausbildung einer exakten Wellenfront mit gewünschten Eigenschaften von besonderem Vorteil.
Die Oberfläche kann von einer Soll-Form beispielsweise dadurch abweichen, dass die durch die Strahlung eingetragene Energie zu einer Erwärmung und damit zu einem Verzug des optischen Elements führt. Eine Kenntnis der Temperatur des optischen Elements bzw. der Temperaturverteilung auf dem optischen Element lässt hierbei unter Umständen einen Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des optischen Elements und/oder eine Kompensation von allfälligen Verzügen des optischen Elements zu.
Aus dem Stand der Technik ist es hierzu bekannt, an dem optischen Element Temperatursensoren anzuordnen.
Aus dem Stand der Technik ist insbesondere eine Anordnung von taktilen Temperatursensoren in direktem Kontakt mit dem optischen Element bekannt. Insbesondere ist auch die Anordnung von Temperatursensoren in eigens dafür hergestellten Bohrungen in dem optischen Element bekannt.
Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, Temperatursensoren an optische Elemente anzukleben, um einen berührenden Kontakt zwischen den Temperatursensoren und dem optischen Element herzustellen, um die Temperatur bzw. die Temperaturverteilung des optischen Elements möglichst exakt zu bestimmen.
Ferner aus dem Stand der Technik bekannt ist eine Messung der Temperaturverteilung durch Betrachtung des optischen Elements mittels einer Infrarotkamera.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Temperaturmessungen mit Kontakt, wie beispielsweise ein physikalischer Kontakt zur Messstelle durch Aufkleben des Sensors mit Kabel ist bei thermisch aktuierten Systemen, wie sie bei Spiegeln in EUV-Projektionsoptiken zum Einsatz kommen, häufig problematisch.
Einerseits werden hierdurch unerwünschte dynamische Kopplungen eingeführt, während andererseits ein Anbringen des Temperatursensors beispielsweise durch Kleben auch für eine opto-mechanische Funktionsfähigkeit des optischen Elements nachteilig sein kann. Ferner sind durch beengte Bauraumverhältnisse relevante Bereiche innerhalb von Lithografiesystemen oftmals nicht zugänglich. Insbesondere bei EUV-Spiegeln, bei welchen die Temperaturverteilung mit hoher Genauigkeit eingestellt werden soll, ist eine Messung einer tatsächlich vorherrschenden Temperatur an möglichst vielen Orten von besonderem Vorteil.
Die aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeit der Verwendung von Wärmebildkameras, welche in der Lage sind ortsaufgelöst die Temperatur des optischen Elements zu messen, hat den Nachteil, dass hiermit nur diejenige Fläche erfasst werden kann, die in einem Bildfeld der Wärmebildkamera liegt. Ferner wird der Strahlengang von dem zu vermessenden optischen Element bis zur Kamera häufig durch Streulicht verunreinigt.
Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Methoden zur Temperaturmessung ist somit zum einen eine mögliche mechanische und/oder dynamische Beeinflussung des optischen Elements im Falle einer taktilen Temperaturmessung, welche beispielsweise durch Ankleben von Temperatursensoren realisiert sein kann. Zum anderen wird eine Temperaturmessung mittels Wärmebildkamera aufgrund stark reflektierender Umgebung innerhalb einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage erschwert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem zu schaffen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere die Erfassung einer exakt bestimmten Temperaturverteilung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Optikvorrichtung mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung einer Temperaturverteilung eines optischen Elements zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere zuverlässige Daten über die Temperaturverteilung liefert, ohne das optische Element mechanisch oder dynamisch zu beeinflussen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen gelöst.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Lithografiesystem zu schaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere mechanisch und dynamisch hochgradig stabile optische Elemente aufweist, deren Temperaturverteilung exakt bestimmbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 10 genannten Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung für ein Lithografiesystem umfasst wenigstens ein optisches Element und eine Temperaturmesseinrichtung zur Erfassung einer Temperaturverteilung eines optischen Elements, welche eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen und wenigstens eine Ausleseeinrichtung aufweist, wobei die Erfassungseinrichtungen jeweils einem Messort des optischen Elements zugeordnet sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass

- zur Verbindung der Erfassungseinrichtungen mit der Ausleseeinrichtung jeweils ein Lichtwellenleiter vorgesehen ist, und
- die Ausleseeinrichtung eine Wärmebildkamera aufweist, wobei
- die Erfassungseinrichtungen von dem zu vermessenden optischen Element beabstandet angeordnet sind, wobei
- die Erfassungseinrichtungen eingerichtet sind, um eine von dem optischen Element ausgehende Wärmestrahlung dem zugeordneten Lichtwellenleiter zuzuführen, wobei
- die Lichtwellenleiter eingerichtet sind, um die Wärmestrahlung der Wärmebildkamera zuzuführen.

Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung hat den Vorteil, dass durch sie die eingangs geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
Dadurch, dass die Erfassungseinrichtungen von dem zu vermessenden optischen Element beabstandet angeordnet sind, sind die Erfassungseinrichtungen und das optische Element dynamisch und mechanisch entkoppelt und es kann insbesondere eine berührungslose bzw. kontaktlose Temperaturerfassung realisiert werden.
Es kann somit vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtungen berührungslos an dem zu vermessenden optischen Element angeordnet sind.
Bei den optischen Elementen der Optikvorrichtung kann es sich insbesondere um Spiegel, insbesondere um Spiegel (EUV-Spiegel) zur Reflexion von EUV-Strahlung eines als EUV-Projektionsbelichtungsanlage ausgebildeten Lithografiesystems handeln.
Durch die Verwendung von Lichtwellenleitern können störende Reflexe von Infrarotstrahlung bzw. Wärmestrahlung innerhalb stark reflektierender Umgebungen, wie sie beispielsweise in Projektionsbelichtungsanlagen vorherrschen, die von dem optischen Element zu der Wärmebildkamera propagierende EUV-Strahlung nicht beeinflussen und/oder verunreinigen.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Wärmebildkamera von den optischen Elementen weit beabstandet bzw. in einem den Betrieb des Lithografiesystems nicht störenden Abstand angeordnet ist. Hierdurch kann eine störende Anordnung der Wärmebildkamera in oder benachbart zu einem Arbeitsstrahlengang eines Lithografiesystems vermieden werden. Die Wärmebildkamera kann beispielsweise sogar außerhalb einer Vakuumkammer des Lithografiesystems angeordnet sein.
Durch die Verwendung der Lichtwellenleiter kann die von dem optischen Element ausgehende Infrarotstrahlung der Wärmebildkamera auch von solchen Stellen zugeführt werden, zu denen die Infrarotstrahlung als Freistrahl nicht vordringen könnte.
Durch die Nutzung einer Wärmebildkamera und dadurch, dass die Erfassungseinrichtungen von dem zu vermessenden optischen Element beabstandet angeordnet sind, kann auch eine mechanische und/oder dynamische Beeinflussung, wie sie aus taktilen Temperaturmessungen gemäß dem Stand der Technik bekannt ist, vermieden werden. Hierdurch kann eine hochpräzise Erfassung der Temperatur des optischen Elements bei gleichzeitiger Vermeidung von mechanischen und/oder dynamischen Beeinflussungen erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung ermöglicht daher eine berührungslose Temperaturmessung des optischen Elements ähnlich einer Temperaturmessung eines Pyrometers. Allerdings ist die erfindungsgemäße Optikvorrichtung leichter, flexibler und weist keinen komplexen, groß dimensionierten Oktikkopf auf.
Es kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung mehrere optische Elemente aufweist. Bei einer ausreichenden Anzahl von Pixeln kann somit eine Wärmekamera für eine Mehrzahl von Messorten und für mehrere optische Elemente verwendet werden, was zur Kostensenkung beitragen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtwellenleiter und die Wärmebildkamera zur Leitung und Erfassung von Infrarotstrahlung mit einer Wellenlänge von 10 µm, vorzugsweise 1 bis 100 µm eingerichtet bzw. optimiert ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtungen 0,5 mm bis 2 mm, vorzugsweise 1 mm von dem optischen Element beabstandet angeordnet sind. Dies ermöglicht einen vorteilhaften Kompromiss zwischen einer Einkoppeleffizienz der Wärmestrahlung und einer sicheren Entfernung zur Vermeidung mechanischer Interaktionen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtungen jeweils eine Einkoppeloptik aufweisen.
Eine Verwendung der Einkoppeloptik kann die Einkoppeleffizienz der Infrarotstrahlung in den Lichtwellenleiter erhöhen, wodurch beispielsweise eine Signalstärke und damit eine Genauigkeit der Temperaturerfassung verbessert werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtungen jeweils als stumpfes und/oder geschliffenes Ende des Lichtwellenleiters ausgebildet sind.
Ein Verzicht auf eine Verwendung einer Einkoppeloptik, wenigstens bei einer oder mehreren der mehreren Erfassungseinrichtungen, und eine Ausbildung der Erfassungseinrichtungen als stumpfes und/oder geschliffenes Ende des Lichtwellenleiters hat den Vorteil, dass eine derartige Ausbildung der Erfassungseinrichtung auf besonders einfache Art realisierbar ist.
Ferner weist eine derartige Ausbildung der Erfassungseinrichtungen lediglich eine geringe Masse auf, was zu einer geringeren Schwingungsneigung der Erfassungseinrichtungen gegenüber der ihnen zugeordneten Lichtwellenleiter führt. Dies kann eine mechanische Stabilität des Lithografiesystems erhöhen.
Es kann vorgesehen sein, dass alle Erfassungseinrichtungen eine Einkoppeloptik aufweisen. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass alle Erfassungseinrichtungen als stumpfes und/oder geschliffenes Ende des jeweiligen Lichtwellenleiters ausgebildet sind. Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine erste Anzahl der Erfassungseinrichtungen eine Einkoppeloptik und eine zweite Anzahl der Erfassungseinrichtungen als stumpfes und/oder geschliffenes Ende des jeweiligen Lichtwellenleiters ausgebildet sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Lichtwellenleiter als beschichteter Lichtwellenleiter ausgebildet ist.
Eine innere und/oder äußere Beschichtung des Lichtwellenleiters kann eine Verringerung von Infrarotlichtverlusten bei einer Weiterleitung der Wärmestrahlung und/oder eine Abschirmung der weitergeleiteten Infrarotstrahlung gegen Streulicht bewirken.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass der Lichtwellenleiter als Hohlleiter ausgebildet ist.
Eine Ausbildung des Lichtwellenleiters als Hohlleiter ermöglicht eine Anbringung einer Beschichtung auf einer Innenwandung und/oder einer Außenwandung des Hohlleiters. Hierdurch lässt sich ein Lichtwellenleiter mit einer besonders hohen Weiterleitungseffizienz ausbilden. Dies erhöht eine Flexibilität bei der räumlichen Anordnung der Wärmebildkamera.
Es kann vorgesehen, dass der Lichtwellenleiter, insbesondere der Hohlleiter, aus Glas ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass jeder Lichtwellenleiter die Wärmestrahlung einem oder mehreren Pixeln der Wärmebildkamera zuführt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass unterschiedlichen Messorten unterschiedliche Pixel bzw. unterschiedliche Pixelgruppen zugeordnet werden. Hierdurch ergibt sich eine bijektive Zuordnung der Messorte zu den benutzten Pixeln der Wärmebildkamera. Dies ermöglicht eine exakte und zuverlässige Temperaturbestimmung an verschiedenen Orten in wenigstens annähernd simultaner Weise in der Art eines räumlichen Multiplexings.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtwellenleiter die Wärmestrahlung von verschiedenen Messorten lediglich einem Pixel und/oder einer Pixelgruppe der Wärmebildkamera und/oder lediglich einer Fotodiode zuführen.
Zur Unterscheidung des Herkunftsorts der jeweiligen Wärmestrahlung kann eine Schalteinrichtung vorgesehen sein, welche die Wärmestrahlung der verschiedenen Herkunftsorte bzw. der verschiedenen Lichtwellenleiter der Wärmebildkamera bzw. der Fotodiode zeitlich versetzt zuführt. Hierdurch kann ein zeitliches Multiplexing alternativ oder zusätzlich zu dem oben beschriebenen räumlichen Multiplexing erzielt werden.
Eine Zuführung der von dem optischen Element ausgehenden Infrarotstrahlung zu einer Pixelgruppe kann bei einer ausreichenden Größe bzw. Apertur des Lichtwellenleiters eine Ortsauflösung innerhalb des zu untersuchenden Messorts ermöglichen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung kann vorgesehen sein, dass eine Recheneinrichtung vorgesehen ist und die Messorte derart angeordnet sind, dass mittels der Recheneinrichtung die Temperaturverteilung an einer optischen Oberfläche des optischen Elements rekonstruierbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung als Teil der Temperaturmesseinrichtung, insbesondere als Teil der Ausleseeinrichtung, ausgebildet ist.
Durch eine geeignete Anordnung der Messorte kann mittels der Recheneinrichtung auf Grundlage der durch die Temperaturmesseinrichtung erfassten Stützstellen der Temperaturverteilung und unter Einbeziehung eines Designs des optischen Elements eine Temperaturverteilung an der optischen Oberfläche rekonstruiert werden. Dies ermöglicht eine exakte Vorhersage einer lokalen Performanz des optischen Elements.
Die Informationen über die lokale Performanz des optischen Elements können beispielsweise bei der Einstellung adaptiver Optik zur Kompensation von temperaturbedingten Deformationen verwendet werden.
Es ist von Vorteil, wenn vorgesehen ist, dass das zu vermessende optische Element an wenigstens einem der Messorte derart beschichtet ist, dass ein emittiertes Spektrum der von dem optischen Element ausgehenden Wärmestrahlung zu einem möglichst starken Signal auf der Wärmebildkamera führt.
Es kann vorgesehen sein, dass das zu vermessende optische Element an wenigstens einem der Messorte derart beschichtet ist, dass das emittierte Spektrum der von dem optischen Element ausgehenden Wärmestrahlung auf wenigstens eine Lichtleitereigenschaft des jeweils zugeordneten Lichtwellenleiters optimiert ist.
Es kann vorgesehen sein, dass das zu vermessende optische Element an wenigstens einem der Messorte derart beschichtet ist, dass ein Transmissionsgrad des jeweils zugeordneten Lichtwellenleiters für das emittierte Spektrum der von dem optischen Element ausgehenden Wärmestrahlung optimiert ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Erfassung einer Temperaturverteilung mit den in Anspruch 8 genannten Merkmalen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erfassung einer Temperaturverteilung eines optischen Elements eines Lithografiesystems wird die Temperatur des optischen Elements an mehreren Messorten erfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass

- eine von dem optischen Element ausgehende Wärmestrahlung an den Messorten durch von dem optischen Element beabstandete Erfassungseinrichtungen aufgenommen wird, wonach
- die Wärmestrahlung mittels Lichtwellenleiter einer Wärmebildkamera zugeführt wird, wonach
- die Temperaturverteilung aus den mittels der Wärmebildkamera gemessenen Temperaturen der jeweiligen Messorte ermittelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich in besonderer Weise zur Erfassung einer Spiegeltemperatur von EUV-Spiegeln.
Dadurch, dass die Erfassungseinrichtungen von dem zu vermessenden optischen Element beabstandet sind, kann insbesondere eine berührungslose bzw. kontaktlose Temperaturerfassung realisiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass durch einen beschichteten Lichtwellenleiter von dem optischen Element emittiertes Infrarotlicht an einem zu vermessenden Punkt, dem Messort, eingefangen wird und zu einem Array bzw. einer Bildsensorgruppe, einer Wärmebildkamera, insbesondere einer Infrarotkamera, geleitet wird. Durch die Beschichtung kann vermieden werden, dass weiteres Licht in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird oder eingefangenes Infrarotlicht den Leiter verlässt.
Die Verwendung von Lichtwellenleitern bietet den Vorteil, dass das zu vermessende optische Element nicht berührt werden muss.
Es kann vorgesehen sein, dass die Temperatur der jeweiligen Messorte durch zeitliches oder räumliches Multiplexing simultan und/oder sequenziell ermittelt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Temperaturverteilung an einer optischen Oberfläche des optischen Elements aus der Temperatur an den mehreren Messorten rekonstruiert wird.
Durch die Verwendung vieler Lichtwellenleiter und die Bestimmung der Temperatur an mehreren Messorten wird eine wenigstens annähernd gleichzeitige Vermessung der Temperatur des optischen Elements an verschiedenen Flächen und/oder Messorten ermöglicht.
Von Vorteil kann es sein, wenn die Messorte

- entlang dem Außenumfang an einem Substratelement des optischen Elements wenigstens annähernd gleichverteilt angeordnet werden, und/oder
- nahe der optischen Oberfläche angeordnet werden, und/oder
- dicht angeordnet werden, und/oder
- derart an dem optischen Element angeordnet werden, dass die Temperaturen der Messorte als Stützstellen für ein Simulationsmodell geeignet sind.

Hierdurch wird es ermöglicht, mittels geeigneter Algorithmen und Simulationsmodelle ein räumliches Temperaturbild des optischen Elements zu rekonstruieren.
Die vorbeschriebene Temperaturmesseinrichtung und das vorbeschriebene Verfahren eignen sich in besonderer Weise zur Verwendung bei Temperaturmessungen an optischen Elementen, können jedoch auch anderweitig eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Temperaturmesseinrichtung und das Verfahren auch zur Temperaturbestimmung an anderen Bauteilen von Lithografiesystemen, wie beispielsweise Verfahrantriebe in Lithografiesystemen oder dergleichen, eingesetzt werden. Insbesondere bei beweglichen Teilen kann eine Verwendung von Lichtwellenleitern von Vorteil sein, da eine Veränderung des Orts des zu vermessenden Bauteils durch einen flexiblen bzw. beweglich gestalteten Lichtwellenleiter nachvollzogen werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmestrahlung in den Lichtwellenleiter mittels einer Einkoppeloptik und/oder durch ein stumpfes Ende und/oder ein geschliffenes Ende des Lichtwellenleiters in den Lichtwellenleiter eingekoppelt wird.
An dieser Stelle wird ferner ein Verfahren zur Temperierung eines optischen Elements eines Lithografiesystems offenbart. Es kann vorgesehen sein, dass eine Ist-Temperaturverteilung des optischen Elements mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermittelt wird und anschließen die Ist-Temperaturverteilung mittels eines Heizverfahrens einer Soll-Temperaturverteilung angenähert wird.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass das Heizverfahren eine Bestrahlung des optischen Elements mit Infrarotlicht umfasst.
Die Erfindung betrifft ferner ein Lithografiesystem mit den in Anspruch 10 genannten Merkmalen.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie umfasst ein Beleuchtungssystem mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein optisches Element aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine erfindungsgemäße Optikvorrichtung vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente ein optisches Element der wenigstens einen erfindungsgemäßen Optikvorrichtung ist und/oder wenigstens eine Temperaturverteilung eines der optischen Elemente mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erfasst ist.
Das erfindungsgemäße Lithografiesystem weist eine hohe optische Langzeitstabilität aufgrund der Vermeidung von mechanischer und/oder dynamischer Beeinflussung durch die Temperaturmessung auf. Zugleich wird eine exakte Kenntnis der Temperaturverteilung der optischen Elemente ermöglicht. Hierdurch können beispielsweise Kompensationsstrategien besonders effizient eingesetzt werden, wodurch sich eine Abbildungsqualität des Lithografiesystems erhöhen kann.
Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Optikvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren oder das erfindungsgemäße Lithografiesystem, beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie „erstes“ oder „zweites“ etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage im Meridionalschnitt;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
4 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Optikvorrichtung;
5 eine schematische Darstellung einer möglichen Pixelbelegung einer Wärmebildkamera einer erfindungsgemäßen Optikvorrichtung; und
6 eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Mikrolithografie als Beispiel für ein Lithografiesystem beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 sowie deren Bestandteile sei hierbei nicht einschränkend verstanden.
Ein Beleuchtungssystem 101 der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 weist neben einer Strahlungsquelle 102 eine Beleuchtungsoptik 103 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 104 in einer Objektebene 105 auf. Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 104 angeordnetes Retikel 106. Das Retikel 106 ist von einem Retikelhalter 107 gehalten. Der Retikelhalter 107 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 108 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.
In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht in die 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 105.
Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 umfasst eine Projektionsoptik 109. Die Projektionsoptik 109 dient zur Abbildung des Objektfeldes 104 in ein Bildfeld 110 in einer Bildebene 111. Die Bildebene 111 verläuft parallel zur Objektebene 105. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111 möglich.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 106 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 110 in der Bildebene 111 angeordneten Wafers 112. Der Wafer 112 wird von einem Waferhalter 113 gehalten. Der Waferhalter 113 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 114 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 106 über den Retikelverlagerungsantrieb 108 und andererseits des Wafers 112 über den Waferverlagerungsantrieb 114 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 102 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 102 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 115, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung 115 hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle („Laser Produced Plasma“, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle („Gas Discharged Produced Plasma“, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 102 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln.
Die Beleuchtungsstrahlung 115, die von der Strahlungsquelle 102 ausgeht, wird von einem Kollektor 116 gebündelt. Bei dem Kollektor 116 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 116 kann im streifenden Einfall („Grazing Incidence“, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall („Normal Incidence“, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 115 beaufschlagt werden. Der Kollektor 116 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung 115 und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 116 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 115 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 117. Die Zwischenfokusebene 117 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 102 und den Kollektor 116, und der Beleuchtungsoptik 103 darstellen.
Die Beleuchtungsoptik 103 umfasst einen Umlenkspiegel 118 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 119. Bei dem Umlenkspiegel 118 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 118 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 115 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 119 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, die zur Objektebene 105 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 119 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 120, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 120 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 120 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 120 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 120 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 119 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 116 und dem Umlenkspiegel 118 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 115 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 ist dem ersten Facettenspiegel 119 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 121. Sofern der zweite Facettenspiegel 121 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 121 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 119 und dem zweiten Facettenspiegel 121 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 121 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 122. Die zweiten Facetten 122 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 122 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 122 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 103 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Fliegenaugeintegrator („Fly's Eye Integrator“) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 121 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 109 optisch konjugiert ist, anzuordnen.
Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 121 werden die einzelnen ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 121 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 115 im Strahlengang vor dem Objektfeld 104.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Objektfeld 104 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 120 in das Objektfeld 104 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 103 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, „Normal Incidence“-Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, „Gracing Incidence“-Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 103 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 116 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 118, den Feldfacettenspiegel 119 und den Pupillenfacettenspiegel 121.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 103 kann der Umlenkspiegel 118 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 103 nach dem Kollektor 116 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 119 und den zweiten Facettenspiegel 121.
Die Abbildung der ersten Facetten 120 mittels der zweiten Facetten 122 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 122 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 105 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 109 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der EUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 109 sechs Spiegel M1 bis M6. 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 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 115. Bei der Projektionsoptik 109 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 109 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 103, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 115 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 109 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 104 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 110. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 105 und der Bildebene 111.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 109 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 109 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 109 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 104 und dem Bildfeld 110 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 109, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 122 ist genau einer der Feldfacetten 120 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 120 in eine Vielzahl an Objektfeldern 104 zerlegt. Die Feldfacetten 120 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 122.
Die Feldfacetten 120 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 122 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 104 auf das Retikel 106 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 104 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2% auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 103 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 104 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 beschrieben.
Die Projektionsoptik 109 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 121 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 109, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 121 telezentrisch auf den Wafer 112 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 109 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 121 und dem Retikel 106 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Bauelements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 103 ist der Pupillenfacettenspiegel 121 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 109 konjugierten Fläche angeordnet. Der erste Feldfacettenspiegel 119 ist verkippt zur Objektebene 105 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 118 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 119 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 121 definiert ist.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 dargestellt. Die DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 weist ein Beleuchtungssystem 201, eine Retikelstage 202 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 203, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 204 bestimmt werden, einen Waferhalter 205 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 204 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich eine Projektionsoptik 206, mit mehreren optischen Elementen, insbesondere Linsen 207, die über Fassungen 208 in einem Objektivgehäuse 209 der Projektionsoptik 206 gehalten sind, auf.
Alternativ oder ergänzend zu den dargestellten Linsen 207 können diverse refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente, unter anderem auch Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen, vorgesehen sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 200 sieht vor, dass die in das Retikel 203 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 204 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 201 stellt einen für die Abbildung des Retikels 203 auf den Wafer 204 benötigten Projektionsstrahl 210 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 201 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 210 beim Auftreffen auf das Retikel 203 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 210 wird ein Bild des Retikels 203 erzeugt und von der Projektionsoptik 206 entsprechend verkleinert auf den Wafer 204 übertragen. Dabei können das Retikel 203 und der Wafer 204 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 203 auf entsprechende Bereiche des Wafers 204 abgebildet werden.
Optional kann ein Luftspalt zwischen der letzten Linse 207 und dem Wafer 204 durch ein flüssiges Medium ersetzt sein, welches einen Brechungsindex größer 1,0 aufweist. Das flüssige Medium kann beispielsweise hochreines Wasser sein. Ein solcher Aufbau wird auch als Immersionslithographie bezeichnet und weist eine erhöhte photolithographische Auflösung auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, insbesondere auch nicht mit dem beschriebenen Aufbau, beschränkt. Die Erfindung eignet sich für beliebige Lithografiesysteme bzw. Mikrolithografiesysteme, insbesondere jedoch für Projektionsbelichtungsanlagen, mit dem beschriebenen Aufbau. Die Erfindung eignet sich auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine geringere bildseitige numerische Apertur als jene, die im Zusammenhang mit 1 beschrieben ist, sowie keinen obskurierten Spiegel M5 und/oder M6 aufweisen. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, welche eine bildseitige numerische Apertur von 0,25 bis 0,5, vorzugsweise 0,3 bis 0,4, besonders bevorzug 0,33, aufweisen. Die Erfindung sowie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind ferner nicht auf eine spezifische Bauform beschränkt zu verstehen.
Die nachfolgenden Figuren stellen die Erfindung lediglich beispielhaft und stark schematisiert dar.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Optikvorrichtung 1.
Die Optikvorrichtung 1 für ein Lithografiesystem umfasst wenigstens ein optisches Element 2 und eine Temperaturmesseinrichtung 3, welche zur Erfassung einer Temperaturverteilung des optischen Elements 2 eingerichtet ist und welche eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen 4 aufweist, welche jeweils einem Messort 5 des optischen Elements 2 zugeordnet sind, sowie wenigstens eine Ausleseeinrichtung 6. Ferner ist zur Verbindung der Erfassungseinrichtungen 4 mit der Ausleseeinrichtung 6 jeweils ein Lichtwellenleiter 7 vorgesehen und die Ausleseeinrichtung 6 weist eine Wärmebildkamera 8 auf. Hierbei sind die Erfassungseinrichtungen 4 von dem zu vermessenden optischen Element 2 beabstandet angeordnet und die Erfassungseinrichtungen 4 sind ferner eingerichtet, um eine von dem optischen Element 2 ausgehende Wärmestrahlung dem zugeordneten Lichtwellenleiter 7 zuzuführen. Ferner sind die Lichtwellenleiter 7 eingerichtet, um die Wärmestrahlung der Wärmebildkamera 8 zuzuführen.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine der Erfassungseinrichtungen 4 eine Einkoppeloptik 9 auf, welche in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel als Linse ausgebildet ist.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine der Erfassungseinrichtungen 4 als geschliffenes Ende 10 des Lichtwellenleiters 7 ausgebildet.
Die Erfassungseinrichtung 4 kann auch als stumpfes Ende des Lichtwellenleiters 7 ausgebildet sein.
Es kann vorgesehen sein, dass eine erste Anzahl der Erfassungseinrichtungen 4 eine Einkoppeloptik 9 aufweist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine zweite Anzahl von Erfassungseinrichtungen 4 als geschliffenes Ende 10 und/oder als stumpfes Ende des Lichtwellenleiters 7 ausgebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass alle Erfassungseinrichtungen 4, die einem optischen Element 2 zugeordnet sind, eine Einkoppeloptik 9 aufweisen. Es kann ferner vorgesehen sein, dass alle Erfassungseinrichtungen 4, die einem optischen Element 2 zugeordnet sind, als geschliffenes Ende 10 und/oder als stumpfes Ende des jeweiligen Lichtwellenleiters 7 ausgebildet sind.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ein Ende 10 des Lichtwellenleiters 7 einem Messort 5 des optischen Elements zugewandt ist und ein anderes Ende des Lichtwellenleiters 7 der Wärmebildkamera 8 zugeordnet bzw. mit dieser verbunden ist.
Bei dem Lichtwellenleiter 7 kann es sich insbesondere um eine Glasfaser bzw. eine beschichtete Glasfaser handeln.
Die erfindungsgemäße Optikvorrichtung ermöglicht es, mehrere optische Elemente, insbesondere Spiegel oder auch allgemein Körper, gleichzeitig durch eine Wärmebildkamera 8 zu erfassen.
Ferner sind in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Lichtwellenleiter 7 vorzugsweise als beschichtete Lichtwellenleiter 7 ausgebildet.
Insbesondere sind in dem Ausführungsbeispiel die Lichtwellenleiter 7 vorzugsweise als Hohlleiter ausgebildet.
In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise eine Recheneinrichtung 11 vorgesehen und vorzugsweise als Teil der Ausleseeinrichtung ausgebildet. Ferner sind die Messorte 5 derart angeordnet, dass mittels der Recheneinrichtung 11 die Temperaturverteilung an einer optischen Oberfläche 12 des optischen Elements 2 rekonstruierbar ist.
4 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform der Optikvorrichtung 1.
Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform der Optikvorrichtung 1 weist die Optikvorrichtung 1 zwei optische Elemente 2 auf, deren Temperatur durch dieselbe Ausleseeinrichtung 6 überwacht ist. Hinsichtlich der weiteren Bezugszeichen der dargestellten Elemente der Optikvorrichtung 1 wird auf die 3 verwiesen.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Belegung von Pixeln 13 eines Arrays 14 der Wärmebildkamera 8 der Optikvorrichtung 1.
Es führt hierbei jeder Lichtwellenleiter 7 die von dem jeweiligen Messort 5 ausgehende Wärmestrahlung einem oder mehreren Pixeln 13 der Wärmebildkamera 8 zu.
In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird beispielhaft durch einen der Lichtwellenleiter 7 die Wärmestrahlung eines ersten Messorts 5a (siehe 3) genau einem Pixel (in 3 ebenfalls als 5a bezeichnet) zugeordnet. Die von einem zweiten Messort 5b (siehe 1) ausgehende Wärmestrahlung wird beispielhaft durch den anderen Lichtwellenleiter 7 hingegen einer Pixelgruppe (in 3 ebenfalls als 5b bezeichnet) zugeführt.
Es kann vorgesehen sein, dass alle Messorte jeweils genau einem Pixel zugeordnet werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass alle Messorte jeweils einer Pixelgruppe zugeordnet werden. Es sind jedoch auch Mischungen möglich, d. h. dass eine erste Anzahl von Messorten jeweils genau einem Pixel zugeordnet wird und eine zweite Anzahl von Messorten jeweils einer Pixelgruppe zugeführt wird.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die von den Messorten 5a und 5b ausgehende Wärmestrahlung demselben Pixel 13 zugeführt. Eine Unterscheidung des Herkunftsorts ergibt sich dann durch eine sequentielle und zeitlich getrennte Belichtung des Pixels mit der Wärmestrahlung der Messorte 5a, 5b. Dieses zeitliche Multiplexing wird bevorzugt mit hoher Frequenz durchgeführt. Durch die Kenntnis des Belichtungszeitpunkts kann auf den Herkunftsort der Wärmestrahlung geschlossen werden.
Die in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen der Optikvorrichtung 1 eignen sich in besonderem Maße zur Durchführung eines Verfahrens zur Erfassung der Temperaturverteilung eines oder mehrerer optischen Elemente 2 des Lithografiesystems, wobei die Temperatur des optischen Elements 2 oder der optischen Elemente 2 an mehreren Messorten 5 erfasst wird.
6 zeigt eine blockdiagrammartige Darstellung einer möglichen Ausführungsform des Verfahrens zur Erfassung der Temperaturverteilung des optischen Elements 2 des Lithografiesystems, wobei die Temperatur des optischen Elements 2 an mehreren Messorten 5 erfasst wird. In einem Einkoppelblock 20 wird die von dem optischen Element 2 ausgehende Wärmestrahlung an den Messorten 5 durch von dem optischen Element 2 beabstandet angeordnete Erfassungseinrichtungen 4 aufgenommen. In einem Zuführungsblock 21 wird die Wärmestrahlung mittels der Lichtwellenleiter 7 der Wärmebildkamera 8 zugeführt. In einem Messblock 22 werden mittels der Wärmebildkamera 8 die Temperaturen der jeweiligen Messorte 5 gemessen. In einem Ermittlungsblock 23 wird die Temperaturverteilung aus den mittels der Wärmebildkamera 8 gemessenen Temperaturen der jeweiligen Messorte 5 ermittelt.
Im Rahmen des Ermittlungsblocks 23 kann vorgesehen sein, dass die Temperaturverteilung an der optischen Oberfläche 12 des optischen Elements 2 aus der Temperatur an den mehreren Messorten 5 rekonstruiert wird.
Die in den 1 und 2 dargestellten Lithografiesysteme, insbesondere die Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200 für die Halbleiterlithografie mit einem Beleuchtungssystem 101, 201 mit einer Strahlungsquelle 102 sowie der Optik 103, 109, 206, welche wenigstens ein optisches Element 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 aufweist, eignet sich in besonderer Weise zur Anwendung der Optikvorrichtung 1 bzw. des Verfahrens, wie sie in den 3 bis 6 erläutert sind. Bei den Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200 gemäß den 1 und 2 ist wenigstens eine Optikvorrichtung 1 insbesondere gemäß einer der dargestellten Ausführungsformen vorgesehen, wobei wenigstens eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 ein optisches Element 2 der Optikvorrichtung 1 ist und/oder wenigstens eine Temperaturverteilung eines der optischen Elemente 116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207 mittels eines Verfahrens, wie es insbesondere im Zusammenhang mit 6 erläutert ist, erfasst ist.
Bezugszeichenliste

1: Optikvorrichtung
2: optisches Element
3: Temperaturmesseinrichtung
4: Erfassungseinrichtung
5: Messort
5a: erster Messort/Einzelpixel
5b: zweiter Messort/Pixelgruppe
6: Ausleseeinrichtung
7: Lichtwellenleiter
8: Wärmebildkamera
9: Einkoppeloptik
10: geschliffenes Ende
11: Recheneinrichtung
12: optische Oberfläche
13: Pixel
14: Array
20: Einkoppelblock
21: Zuführungsblock
22: Messblock
23: Ermittlungsblock
100: EUV-Projektionsbelichtungsanlage
101: Beleuchtungssystem
102: Strahlungsquelle
103: Beleuchtungsoptik
104: Objektfeld
105: Objektebene
106: Retikel
107: Retikelhalter
108: Retikelverlagerungsantrieb
109: Projektionsoptik
110: Bildfeld
111: Bildebene
112: Wafer
113: Waferhalter
114: Waferverlagerungsantrieb
115: EUV- / Nutz- / Beleuchtungsstrahlung
116: Kollektor
117: Zwischenfokusebene
118: Umlenkspiegel
119: erster Facettenspiegel / Feldfacettenspiegel
120: erste Facetten / Feldfacetten
121: zweiter Facettenspiegel / Pupillenfacettenspiegel
122: zweite Facetten / Pupillenfacetten
200: DUV-Projektionsbelichtungsanlage
201: Beleuchtungssystem
202: Retikelstage
203: Retikel
204: Wafer
205: Waferhalter
206: Projektionsoptik
207: Linse
208: Fassung
209: Objektivgehäuse
210: Projektionsstrahl
Mi: Spiegel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0092, 0096]
US 20060132747 A1 [0094]
EP 1614008 B1 [0094]
US 6573978 [0094]
US 20180074303 A1 [0113]

Claims

Optikvorrichtung (1) für ein Lithografiesystem, mit wenigstens einem optischen Element (2) und einer Temperaturmesseinrichtung (3) zur Erfassung einer Temperaturverteilung des optischen Elements (2), aufweisend eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen (4), die jeweils einem Messort (5) des optischen Elements (2) zugeordnet sind, und wenigstens eine Ausleseeinrichtung (6) dadurch gekennzeichnet, dass - zur Verbindung der Erfassungseinrichtungen (4) mit der Ausleseeinrichtung (6) jeweils ein Lichtwellenleiter (7) vorgesehen ist, und - die Ausleseeinrichtung (6) eine Wärmebildkamera (8) aufweist, wobei - die Erfassungseinrichtungen (4) von dem zu vermessenden optischen Element (2) beabstandet angeordnet sind, wobei - die Erfassungseinrichtungen (4) eingerichtet sind, um eine von dem optischen Element (2) ausgehende Wärmestrahlung dem zugeordneten Lichtwellenleiter (7) zuzuführen, wobei - die Lichtwellenleiter (7) eingerichtet sind, um die Wärmestrahlung der Wärmebildkamera (8) zuzuführen.
Optikvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtungen (4) jeweils eine Einkoppeloptik (9) aufweisen.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtungen (4) jeweils als stumpfes Ende und/oder geschliffenes Ende (10) des Lichtwellenleiters (7) ausgebildet sind.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (7) als beschichteter Lichtwellenleiter (7) ausgebildet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtwellenleiter (7) als Hohlleiter ausgebildet ist.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lichtwellenleiter (7) die Wärmestrahlung einem oder mehreren Pixeln (13) der Wärmebildkamera (8) zuführt.
Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinrichtung (11) vorgesehen ist und die Messorte (5) derart angeordnet sind, dass mittels der Recheneinrichtung (11) die Temperaturverteilung an einer optischen Oberfläche (12) des optischen Elements (2) rekonstruierbar ist.
Verfahren zur Erfassung einer Temperaturverteilung eines optischen Elements (2) eines Lithografiesystem, wobei die Temperatur des optischen Elements (2) an mehreren Messorten (5) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass - eine von dem optischen Element (2) ausgehende Wärmestrahlung an den Messorten (5) durch von dem optischen Element (2) beabstandete Erfassungseinrichtungen (4) aufgenommen wird, wonach - die Wärmestrahlung mittels Lichtwellenleiter (7) einer Wärmebildkamera (8) zugeführt wird, wonach - die Temperaturverteilung aus den mittels der Wärmebildkamera (8) gemessenen Temperaturen der jeweiligen Messorte (5) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturverteilung an einer optischen Oberfläche (12) des optischen Elements (2) aus der Temperatur an den mehreren Messorten (5) rekonstruiert wird.
Lithografiesystem, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (100, 200) für die Halbleiterlithografie, mit einem Beleuchtungssystem (101, 201) mit einer Strahlungsquelle (102) sowie einer Optik (103, 109, 206), welche wenigstens ein optisches Element (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass - wenigstens eine Optikvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgesehen ist, wobei wenigstens eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) ein optisches Element (2) der wenigstens einen Optikvorrichtung (1) ist und/oder - wenigstens eine Temperaturverteilung eines der optischen Elemente (116, 118, 119, 120, 121, 122, Mi, 207) mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9 erfasst ist.