DE102022210244A1

DE102022210244A1 - Spiegelvorrichtung, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, und Verfahren zum Messen der Temperatur eines Spiegels

Info

Publication number: DE102022210244A1
Application number: DE102022210244.4A
Authority: DE
Inventors: Johannes Lippert; Stefan Hembacher; Matthias Manger; Markus Raab; Andreas Raba; Joern WEBER; Mirko Buechsenschuetz
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2024-03-28
Also published as: WO2024068345A1

Abstract

Spiegelvorrichtung, insbesondere für eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Spiegel (20), einer Sensoreinrichtung (41, 42, 44, 47, 49) und einer Steuereinheit (38). Der Spiegel (20) umfasst einen Spiegelkörper (23) und eine an dem Spiegelkörper (23) ausgebildete Reflexionsfläche (24). Die Sensoreinrichtung (41, 42, 44, 47, 49) umfasst ein Sensorelement (41, 49) und einen sich zu der Steuereinheit (38) erstreckenden Signalweg (50), um ein die Temperatur des Sensorelements (41, 49) repräsentierendes Messsignal zu der Steuereinheit (38) zu übertragen. Das Sensorelement (41, 49) ist in dem Substrat des Spiegelkörpers (23) ausgebildet. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines Spiegels (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spiegelvorrichtung, insbesondere für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines Spiegels.
Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen werden für die Herstellung integrierter Schaltkreisen mit besonders kleinen Strukturen genutzt. Eine mit sehr kurzwelliger, tief ultravioletter oder extrem ultravioletter Strahlung (DUV- oder EUV-Strahlung) beleuchtete Maske (= Retikel) wird auf ein Lithografieobjekt abgebildet, um die Maskenstruktur auf das Lithografieobjekt zu übertragen.
Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst mehrere Spiegel, an denen die Strahlung reflektiert wird. Die Spiegel haben eine präzise definierte Form und sind präzise positioniert, damit die Abbildung der Maske auf das Lithografieobjekt eine hinreichende Qualität hat.
Die Projektionsbelichtungsanlage ist im Betrieb Einflüssen ausgesetzt, die einen Einfluss auf die Qualität der Abbildung haben. Führt beispielsweise eine thermische Ausdehnung zu einer Änderung in der geometrischen Form eines Spiegels, so verändert sich die Wellenfront der an dem Spiegel reflektierten Strahlung. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage ist es hilfreich, über eine Information zur Temperatur des Spiegels zu verfügen. Die Temperaturinformation kann beispielsweise genutzt werden, um eine Heizeinrichtung oder eine Kühleinrichtung anzusteuern, sodass die Temperatur des Spiegels auf einem konstanten Wert gehalten wird, oder um die Projektionsbelichtungsanlage nach einer Temperaturänderung geeignet zu justieren.
Möglich ist es, mit in der Nähe zu einem Spiegel angeordneten Temperatursensoren Temperaturmesswerte aufzuzeichnen oder aus Größen, die indirekt mit der Temperatur eines Spiegels zusammenhängen auf die Temperatur des Spiegels zu schließen. So kann beispielsweise aus der Temperatur einer benachbart zu dem Spiegel anliegenden Atmosphäre auf die Temperatur des Spiegels geschlossen werden. Solche indirekten Messverfahren haben keine hohe Genauigkeit.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spiegelvorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines Spiegels vorzustellen, die diese Nachteile vermeiden. Die Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gelöst wird die Aufgabe also durch eine insbesondere für eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage geeignete Spiegelvorrichtung mit einem Spiegel, einer Sensoreinrichtung und einer Steuereinheit. Der Spiegel umfasst einen Spiegelkörper und eine an dem Spiegelkörper ausgebildete Reflexionsfläche. Die Sensoreinrichtung umfasst ein Sensorelement und einen sich zu der Steuereinheit erstreckenden Signalweg, um ein die Temperatur des Sensorelements repräsentierendes Messsignal zu der Steuereinheit zu übertragen. Das Sensorelement ist in dem Substrat des Spiegelkörpers ausgebildet.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, ein Sensorelement, dessen physikalischer Zustand sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert, direkt in das Substrat des Spiegelkörpers zu integrieren und die Zustandsänderung in ein Messsignal zu übersetzen, das an die Steuereinheit übertragen werden kann. Durch das in dem Substrat des Spiegelkörpers ausgebildete Sensorelement wird eine direkte thermische Kopplung zwischen dem Material des Spiegelkörpers und dem Sensorelement ermöglicht.
Insbesondere können Übergangsverluste vermieden werden, indem das Sensorelement als integraler Bestandteil des Substrats des Spiegelkörpers ausgebildet ist. Eine Änderung in der Temperatur des Spiegelkörpers wirkt unmittelbar auf das Sensorelement, sodass ein Messsignal gewonnen werden kann, das direkt repräsentativ für die Temperatur des Spiegelkörpers im Bereich des Sensorelements ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Sensorelement eine in das Substrat des Spiegelkörpers integrierte elektrische Leiterbahn. Die elektrische Leiterbahn kann so gestaltet sein, dass der elektrische Widerstand sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Spiegelkörpers im Bereich der Leiterbahn ändert. Geeignete Materialien sind bekannt sowohl in Form von Kaltleitern mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC) als auch in Form von Heißleitern mit negativen Temperaturkoeffizient (NTC). Vorzugsweise besteht die Leiterbahn aus einem Material, bei dem der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem elektrischen Widerstand im Wesentlichen proportional ist.
Durch Anlegen eines elektrischen Signals an die Leiterbahn kann der elektrische Widerstand der Leiterbahn gemessen werden. Die Sensoreinrichtung kann einen Signalgeber umfassen, der dazu ausgelegt ist, ein elektrisches Signal an die Leiterbahn anzulegen. Die Sensoreinrichtung kann einen geschlossenen Stromkreis umfassen, der sich von einem ersten Pol des Signalgebers über die elektrische Leiterbahn zu einem zweiten Pol des Signalgebers erstreckt. Eine Änderung des elektrischen Widerstands der Leiterbahn beeinflusst das elektrische Signal, sodass aus einer Änderung des elektrischen Signals auf eine Änderung der Temperatur im Bereich der elektrischen Leiterbahn im Bereich des Spiegelkörpers geschlossen werden kann. Der Zusammenhang zwischen der Temperatur der Leiterbahn und dem elektrischen Widerstand ist vorab bekannt oder kann durch Kalibrierung ermittelt werden.
Die Leiterbahn kann sich innerhalb des Spiegelkörpers von einem Eingangsende bis zur einem Ausgangsende erstrecken. An das Eingangsende und das Ausgangsende können Kabel oder vergleichbare zur Übertragung eines elektrischen Signals geeignete Leiter angeschlossen sein, über die das elektrische Signal zwischen dem Signalgeber und der Leiterbahn übertragen wird. Die Leiterbahn kann einen ersten Abschnitt aufweisen, in dem die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands gering ist, und einen zweiten Abschnitt aufweisen, in dem die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands hoch ist. Auf diese Weise wird es möglich, gezielt Temperaturmesswerte für bestimmte Stellen des Spiegelkörpers zu ermitteln. Der zweite Abschnitt der Leiterbahn wird als Messstelle in den Bereich des Spiegelkörpers gelegt, in dem man die Temperatur messen möchte, während der erste Abschnitt eine Art Zuleitung zu dem zweiten Abschnitt bildet.
In einer Ausführungsform hat die elektrische Leiterbahn im zweiten Abschnitt einen kleineren Querschnitt als im ersten Abschnitt. Im Übrigen kann es sich bei dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt um eine einheitliche Leiterstrecke handeln, die insbesondere aus einem einheitlichen elektrisch leitfähigen Material besteht. Die elektrische Leiterbahn kann eine Mehrzahl von ersten Abschnitten und zweiten Abschnitten in diesem Sinne umfassen. Möglich ist auch, dass die Leiterbahn in dem zweiten Abschnitt aus einem anderen Material besteht als in dem ersten Abschnitt, wobei das Material in dem zweiten Abschnitt eine erhöhte Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von der Temperatur aufweist.
In einer alternativen Ausführungsform erstreckt sich die elektrische Leiterbahn mit konstantem Querschnitt durch den Spiegelkörper hindurch. Die elektrische Leiterbahn kann in diesem Fall als Reihenschaltung von elektrischen Widerständen betrachtet werden. Ein auf diese Weise gewonnenes Messsignal ergibt eine Temperaturinformation in Form eines Durchschnittswerts über die Länge der elektrischen Leiterbahn.
Das Substrat des Spiegelkörpers kann an die elektrische Leiterbahn angrenzende Bereiche aufweisen, in denen das Material des Spiegelkörpers elektrisch nicht-leitend ist. Insbesondere kann die elektrische Leiterbahn relativ zu der Reflexionsfläche elektrisch isoliert sein. Die elektrische Leiterbahn kann relativ einer der Reflexionsfläche gegenüberliegenden Rückseite des Spiegelkörpers elektrisch isoliert sein. In einer Ausführungsform ist die elektrische Leiterbahn rundherum von elektrisch nicht-leitendem Material des Spiegelkörpers umgeben.
Der Spiegelkörper kann eine Mehrzahl von elektrischen Leiterbahnen aufweisen, die jeweils ein Sensorelement im Sinne der Erfindung bilden. Von jeder der Leiterbahnen kann sich ein Signalweg zu der Steuereinheit erstrecken. Der Spiegelkörper kann eine sich parallel zur Reflexionsfläche erstreckende Sensorschicht aufweisen, innerhalb derer die Leiterbahnen angeordnet sind. Durch die Mehrzahl von Leiterbahnen wird es möglich, aus verschiedenen Bereichen des Spiegelkörpers eine Temperaturinformation zu gewinnen. Jede der Leiterbahn kann eine oder mehrere der oben genannten Merkmale aufweisen.
Die Leiterbahnen können innerhalb des Spiegelkörpers voneinander elektrisch isoliert sein. Durch jede der Leiterbahnen kann dann eine von den anderen Leiterbahnen unabhängige Temperaturinformation gewonnen werden. In einer Ausführungsform gibt es ein oder mehrere Kreuzungspunkte zwischen den Leiterbahnen, an denen die Leiterbahnen elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Die Zahl der Kreuzungspunkte kann größer sein als 10, vorzugsweise größer sein als 50, weiter vorzugsweise größer sein als 100. Durch geeignete Verschaltung der elektrischen Verbindung zwischen den Leiterbahnen und dem Signalgeber kann das elektrische Signal entlang unterschiedlicher Wege durch den Spiegelkörper geleitet werden und auf diese Weise aus unterschiedlichen Bereichen des Spiegelkörpers eine Temperaturinformation gewonnen werden.
Jede Leiterbahn kann einen zwischen dem Eingangsende und dem Signalgeber angeordneten Schalter umfassen, der in einem ersten Schaltzustand eine elektrische Verbindung zwischen der Leiterbahn und einem Signalgeber herstellt und der in einem zweiten Schaltzustand die elektrische Verbindung trennt. Weiter kann jede Leiterbahn einen entsprechenden Schalter umfassen, der zwischen dem Ausgangsende und dem Signalgeber angeordnet ist. Die Schalter können so angesteuert werden, dass jeweils ein Schalter an einem Eingangsende geschlossen ist und ein Schalter an einem Ausgangsende geschlossen ist, während alle anderen Schalter geöffnet sind. Auf diese Weise ergibt sich ein elektrischer Pfad, der sich zwischen dem Eingangsende einer ersten Leiterbahn und dem Ausgangsende einer zweiten Leiterbahn sowie über genau einen Kreuzungspunkt zwischen der ersten Leiterbahn und der zweiten Leiterbahn erstreckt. In einer Variante gibt es zwischen der ersten Leiterbahn und der zweiten Leiterbahn mehr als einen Kreuzungspunkt. Die Sensoreinrichtung kann so ausgelegt sein, dass schnell zwischen den Schaltzuständen der Schalter gewechselt wird. Die Zeitspanne, für die ein Schaltzustand aufrechterhalten wird kann beispielsweise zwischen 1 ms und 50 ms, vorzugsweise zwischen 2 ms und 20 ms liegen. Durch geeignete Auswertung der verschiedenen Messsignale kann für eine Vielzahl von Bereichen des Spiegelkörpers eine Temperaturinformation gewonnen werden. Für eine genauere Einstellung der Strompfade können die Leiterbahnen weitere elektrische/elektronische Komponenten aufweisen, die stromflussabhänge Eigenschaften haben. Solche Komponten können beispielsweise eine Sperrrichtung und eine Durchlassrichtung aufweisen oder eine Frequenzabhängigkeit zeigen. Auf diese Weise kann die lokale Auflösung der Temperaturinformation verbessert werden und/oder die Auswertung erleichtert werden.
Eine andere Möglichkeit, lokal aufgelöste Temperaturinformationen zu gewinnen, kann darin bestehen, innerhalb einer einzelnen Leiterbahn eine Mehrzahl von Messstellen auszubilden, die separat voneinander angesteuert werden können. Beispielsweise können die Messstellen für elektrische Signale von unterschiedlicher Frequenz ausgelegt sein. In einer Ausführungsform ist jede Messstelle als Kombination aus einem temperaturabhängigen Messwiderstand und einer parallel dazu gestalteten Bandsperre gestaltet. Die Bandsperre ist hochohmig für eine definierte Frequenz und leitet so ein elektrisches Signal der betreffenden Frequenz durch den Messwiderstand. Für andere Frequenzen schließt die Bandsperre den Messwiderstand kurz.
In einer Ausführungsform ist umfasst die elektrische Leiterbahn zwei verschiedenartige Metalle, die an einer Verbindungsstelle elektrisch miteinander verbunden sind. Beruhend auf dem Seebeck-Effekt ändert sich die Spannung zwischen den beiden Enden der Leiterbahn in Abhängigkeit von der Temperatur an der Verbindungsstelle. Das auf den zwei verschiedenartigen Metallen beruhende Sensorelement bildet auf diese Weise ein Thermoelement. Das Thermoelement kann so gestaltet sein, dass es abgesehen von der Verbindungsstelle keinen Übergang zwischen verschiedenen Metallen innerhalb des Spiegelkörpers gibt. Gibt es weitere Übergänge zwischen verschiedenen Metallen innerhalb des Spiegelkörpers, so ist eine sorgfältige Kalibrierung des Thermoelements erforderlich, damit eine Temperaturinformation für die Verbindungsstelle gewonnen werden kann. Die Sensoreinrichtung kann einen Spannungsmesser umfassen, der die Änderung der elektrischen Spannung zwischen den Enden der Leiterbahn Mist.
In einer Ausführungsform sind ein erster Abschnitt der Leiterbahn und ein zweiter Abschnitt der Leiterbahn an zwei Elektroden eines Kondensators angeschlossen, dessen Kapazität sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändert. Der Kondensator kann so eingerichtet sein, dass eine Erwärmung des Spiegelkörpers eine Veränderung des Elektrodenabstands bewirkt. Die veränderte Kapazität kann gemessen werden und daraus ein Messsignal abgeleitet werden, das die Temperatur des Spiegelkörpers im Bereich des Kondensators repräsentiert. Zusätzlich oder alternativ dazu kann zwischen zwei Elektroden des Kondensators ein Dielektrikum angeordnet sein, dessen Dielektrizitätskonstante temperaturabhängig ist.
Der Kondensator kann in Form einer lokalen Kapazität nahe der Reflexionsfläche erzeugt werden. Alternativ kann eine Elektrode des Kondensators nahe der Reflexionsfläche angeordnet sein und die zweite Elektrode auf der Rückseite des Spiegelkörpers angeordnet sein. In einer Ausführungsform ist nahe der Reflexionsfläche eine durchgängige Elektrodenfläche ausgebildet, die einen Common Ground für eine Mehrzahl von Messelektroden darstellt. Die Messelektroden können an der Rückseite des Spiegelkörpers angeordnet sein oder innerhalb des Spiegelkörpers aufgenommen sein.
Die Reflexionsfläche des Spiegels wird üblicherweise durch ein für EUV-Strahlung und/oder DUV-Strahlung hochreflektierendes Schichtsystem gebildet. Es kann sich um eine Multilayer-Beschichtung handeln, insbesondere um eine Multilayer-Beschichtung mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium. Mit einer solchen Beschichtung können etwa 70 % der auftreffenden EUV-Strahlung reflektiert werden. Als EUV-Strahlung wird elektromagnetische Strahlung im extrem ultravioletten Spektralbereich mit Wellenlängen zwischen 5 nm und 100 nm, insbesondere mit Wellenlängen zwischen 5 nm und 30 nm bezeichnet. DUV-Strahlung liegt im tiefen ultravioletten Spektralbereich und hat eine Wellenlänge zwischen 100 nm und 300 nm.
Das erfindungsgemäße Sensorelement kann zwischen der Reflexionsfläche und einem Grundkörper des Spiegelkörpers angeordnet sein. Bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Spiegels wird üblicherweise von einem Grundkörper ausgegangen. In einer Variante werden auf den Grundkörper im Wege einer additiven Fertigung weitere Schichten aufgebracht, bis der Spiegel seinen Endzustand erreicht hat. In einer anderen Variante umfasst die Herstellung eines Spiegelkörpers den Schritt, dass der Grundkörper mit einem zweiten Teilkörper gefügt wird. In allen Fällen kann das Aufbringen des die Reflexionsfläche bildenden Schichtsystems auf den Spiegelkörper durch Beschichten erfolgen.
Umfasst das Sensorelement eine Leiterbahn, so kann es sich um eine durch einen Beschichtungsvorgang aufgebrachte Leiterbahn handeln. Der Körper oder Teilkörper, auf den die Leiterbahn aufgebracht wird, kann elektrisch nicht-leitend sein. Die Leiterbahnen können erzeugt werden, indem entlang der Leiterbahnen ein elektrisch leitendes Material aufgebracht wird. Die Bereiche zwischen den Leiterbahnen können mit einem elektrisch nicht-leitenden Material gefüllt werden. Eine zwischen der Reflexionsfläche und dem Grundkörper angeordnete Schicht, in der das Sensorelement angeordnet ist, wird als Sensorschicht bezeichnet. Umfasst das Sensorelement weitere Komponenten, wie beispielsweise im Falle der Widerstandsmessung ein Material, dessen Widerstand sich temperaturabhängig ändert, oder im Falle der Kapazitätsmessung die Elektroden eines Kondensators oder im Falle eines Thermoelements den Übergang zwischen zwei verschiedenartigen Metallen, so können diese Komponenten ebenfalls durch Beschichten aufgebracht werden. Alle Komponenten des Sensorelements können innerhalb der Sensorschicht angeordnet sein. Die Sensorschicht kann mit einer Schicht aus einem elektrisch nicht-leitenden Material bedeckt werden. Darauf kann der weitere Schichtaufbau erfolgen. Umfasst der Schichtaufbau eine Surface-Protection-Layer, so kann die Sensorschicht zwischen der Reflexionsfläche und der Surface-Protection-Layer oder zwischen der Surface-Protection-Layer und dem Grundkörper angeordnet sein.
Umfasst der Spiegelkörper einen Grundkörper und einen Teilkörper, wobei die Reflexionsfläche auf den Teilkörper aufgebracht wird, so kann die Sensorschicht zwischen der Reflexionsfläche und dem Teilkörper angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen ist die Sensorschicht zwischen dem Grundkörper und dem Teilkörper angeordnet.
Möglich ist auch, dass das Sensorelement eine in ein transparentes Material des Spiegelkörpers eingeschriebene Gitterstruktur umfasst. Die Gitterstruktur kann so gestaltet sein, dass sie ein auftreffendes Lichtsignal in Abhängigkeit von der Temperatur unterschiedlich beeinflusst, sodass aus einem reflektierten oder transmittierten Anteil des Lichtsignals auf die Temperatur geschlossen werden kann. Bei einer Temperaturänderung unterliegt das transparente Material einer thermischen Ausdehnung, die sich auf die Gitterstruktur überträgt. Die Änderung in der Gitterstruktur kann durch geeignete Lichtsignale gemessen werden. Die Sensoreinrichtung kann einen Signalgeber umfassen, der ein Lichtsignal in das transparente Material des Spiegelkörpers sendet und einen an der Gitterstruktur transmittierten oder reflektierten Anteil des Lichtsignals auswertet, um daraus ein für die Temperatur des Spiegelkörpers im Bereich der Gitterstruktur repräsentatives Messsignal zu ermitteln. Das Messsignal kann als elektrisches Signal von dem Signalgeber zu der Steuereinheit der Spiegelvorrichtung geleitet werden.
Die Gitterstruktur kann eine Struktur sein, die mit einem Laser, insbesondere einem Femtosekundenlaser in das transparente Material des Spiegelkörpers eingeschrieben wurde. Die Gitterstruktur kann insbesondere eine periodische Mikrostruktur sein, die Licht wellenlängen-selektiv reflektiert. Insbesondere kann die Gitterstruktur ein Faser-Bragg-Gitter bilden. Wird ein Lichtsignal mit großer Bandbreite auf die Gitterstruktur geleitet, so wird an der Gitterstruktur nur Licht einer sehr begrenzten spektralen Breite reflektiert. Die Wellenlänge der reflektierten Anteile des Lichtsignals ändert sich bei einer thermischen Ausdehnung der Gitterstruktur.
Zusätzlich zu der Gitterstruktur kann ein optischer Kanal in das transparente Material des Spiegelkörpers eingeschrieben werden, entlang dessen das Lichtsignal zu der Gitterstruktur geleitet wird. Der optische Kanal kann gebildet werden, indem das Material um den Kanal herum so mit einem Laser bearbeitet wird, dass das Lichtsignal reflektiert wird. Durch die Bearbeitung mit dem Laser erhält das Material des Spiegelkörpers einen lokal erhöhten Brechungsindex. Das bearbeitete Material bildet eine Art Wand um den Kanal herum, sodass der optische Kanal für das Lichtsignal wie ein Lichtleiter wirkt. Das Lichtsignal kann in den Innenraum des optischen Kanals eingeleitet werden, sodass das Lichtsignal sich innerhalb des optischen Kanals bis zu der Gitterstruktur ausbreitet.
Die Gitterstruktur wirkt dann wie ein Faser-Bragg-Gitter innerhalb des optischen Kanals. Der optische Kanal kann mit einer Mehrzahl von Gitterstrukturen versehen sein, die in Längsrichtung des optischen Kanals voneinander beabstandet sind und die verschiedene Wellenlängen des Lichtsignals reflektieren. An jedem Faser-Bragg-Gitter wird nur Licht einer sehr begrenzten spektralen Breite um die Bragg-Wellenlänge reflektiert. Die übrigen Anteile des Lichts setzen ihren Weg durch den optischen Kanal fort. Eine Erwärmung bewirkt eine Dehnung der jeweiligen Gitterstrukturen. Anhand der Wellenlänge des an einem Faser-Bragg-Gitters reflektierten Lichts kann ein Messsignal erzeugt werden, das die Temperatur des Spiegelkörpers im Bereich des Faser-Bragg-Gitters repräsentiert. Der Lichtleiter kann mit wenigstens 3, vorzugsweise wenigstens 5, weiter vorzugsweise wenigstens 10 Gitterstrukturen versehen sein. Die Gitterstrukturen können äquidistant zueinander in dem Lichtleiter angeordnet sein.
Anstatt den optischen Kanal in das transparente Material des Spiegelkörpers einzuschreiben, kann der optische Kanal auch als Hohlraum innerhalb des Spiegelkörpers ausgebildet sein. Der Hohlraum kann sich bis zu dem Bereich des Spiegelkörpers erstrecken, in dem die Gitterstruktur ausgebildet ist. Der Hohlraum kann als eine Bohrung ausgebildet sein, die sich vom Rand des Spiegelkörpers bis in die Nähe der Gitterstruktur erstreckt. Möglich wäre auch, dass der Hohlraum an einer Fügestelle zwischen zwei Bauteilen des Spiegelkörpers angeordnet ist und dass eine in einem oder beiden Bauteilen ausgebildete Vertiefung durch Fügen der Bauteile zu einem geschlossenen Kanal geformt wird.
Eine Spiegelvorrichtung, bei der das Sensorelement durch einen transparenten optischen Kanal gebildet wird, der mit Faser-Bragg-Gittern versehen ist, hat eigenständigen erfinderischen Gehalt, auch ohne dass das Sensorelement in dem Substrat des Spiegelkörpers ausgebildet ist. Das Sensorelement kann auch in Form eines mit Faser-Bragg-Gittern versehenen Lichtleiters in einen Hohlraum des Spiegelkörpers eingelegt werden.
Um die thermische Verformung des Spiegels trotz der durch die absorbierte Strahlung entstehende Wärme gering zu halten, kann die Spiegelvorrichtung mit einem Kühlsystem ausgestattet sein, mit dem die Temperatur des Spiegels möglichst konstant gehalten wird. Das Kühlsystem kann eine Mehrzahl von Kühlkanälen umfassen, die sich entlang der Reflexionsfläche durch den Spiegelkörper hindurch erstrecken. Das Kühlsystem kann einen Kühlmittelvorrat umfassen, aus dem die Kühlkanäle mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, gespeist werden. Das Fluid, dessen Temperatur gemessen wird, um auf die Temperatur des Spiegelkörpers zu schließen, kann das Kühlmittel des Kühlsystems sein.
In vielen Fällen ist die Temperatur des Spiegelkörpers im Bereich der Reflexionsfläche von Interesse. Der Spiegelkörper kann deswegen so gestaltet sein, dass das Sensorelement nahe der Reflexionsfläche angeordnet ist. Der Abstand des Sensorelements zur Reflexionsfläche kann kleiner sein als der Abstand des Sensorbauteils zu der der Reflexionsfläche gegenüberliegenden Rückseite des Spiegelkörpers, vorzugsweise wenigstens um den Faktor 2 größer, weiter vorzugsweise wenigstens um den Faktor 5 größer.
Sind in dem Spiegelkörper Kühlkanäle ausgebildet, so ist besonders die Temperatur in einem zwischen den Kühlkanälen und der Reflexionsfläche liegenden Bereich des Spiegelkörpers von Interesse. Die Sensorschicht ist deshalb bevorzugt in diesem Bereich des Spiegelkörpers angeordnet. Das erfindungsgemäße Sensorelement kann so innerhalb des Spiegelkörpers angeordnet sein, dass der Abstand zwischen der Reflexionsfläche und dem Sensorelement kleiner ist als der Abstand zwischen dem Sensorelement und den Kühlkanälen.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, bei denen das Sensorelement durch das Material des Spiegelkörpers gebildet und bei denen eine Änderung der Eigenschaften des Materials ermittelt wird und als Maß für die Temperatur herangezogen wird. Ändert sich beispielsweise infolge einer Temperaturänderung die geometrische Form des Spiegelkörpers, so kann dies durch Ultraschallwellen detektiert werden. Dazu werden Ultraschallwellen auf das Material des Spiegelkörpers geleitet, um in dem Material eine Ultraschallschwingung anzuregen. Um eine Information über die Temperatur des Spiegelkörpers zu gewinnen, kann entweder die Dämpfung der Ultraschallwelle ermittelt werden oder die Zeitdauer, bis die Ultraschallwelle wieder aus dem Spiegelkörper austritt. Insbesondere können Reflexionen an Grenzflächen des Spiegelkörpers einen Einfluss auf die Ultraschallwellen haben, der mit der Temperatur korreliert und deswegen zur Erzeugung eines Messsignals herangezogen werden kann. Die Korrelation zur Temperatur kann zusätzlich oder alternativ dazu auch daraus abgeleitet werden, dass die Schallgeschwindigkeit innerhalb des Materials des Spiegelkörpers sich in Abhängigkeit von Elastizitätsmodul, Querdehnzahl und Dichte ändert. Ist die Abhängigkeit dieser Größen von der Temperatur bekannt, so lässt sich aus der Schallgeschwindigkeit auf die Temperatur schließen. In allen Fällen kann der Zusammenhang zwischen den Ultraschall-Messwerten und der Temperatur als modellbasierte Korrelation ermittelt werden.
Alternativ kann durch inelastische Lichtstreuung eine Schallwelle in dem Material des Spiegelkörpers und/oder in dem Material eines in den Spiegelkörpers integrierten Bauteils, wie beispielsweise einer optischen Faser, angeregt werden. Dazu wird Laserlicht auf das Material des Spiegelkörpers und/oder auf das dem Material des in den Spiegelkörper integrierten Bauteils geleitet, sodass sich eine Wechselwirkung zwischen den optischen Wellen und akustischen Gitterschwingungen einstellt (Brillouin Streuung). Diese Wechselwirkung kann zur Dehnungs- und/oder Temperaturmessung verwendet werden, indem die Frequenzverstimmung der Laserstrahlung als Messsignal zur Informationsgewinnung genutzt wird. Beispielsweise können ein kontinuierlicher und ein gepulster Laserstrahl in das Material des Spiegelkörpers eingekoppelt werden und aus den Laufzeiten der Pulse des gepulsten Laserstrahls auf den Messort der zugehörigen Temperatur geschlossen werden. Alternativ kann auch der Raman-Effekt genutzt werden, der auf der Wechselwirkung von optischen Wellen mit den optischen Phononen anstelle der akustischen Phononen beruht.
In einer weiteren Variante werden durch Anwendung magnetischer Wechselfelder Wirbelströme innerhalb eines elektrisch leitfähigen Material des Spiegelkörpers induziert. Es kann zu diesem Zweck eine elektrisch leitfähige Schicht in einen Spiegelkörper eingebracht werden, der ansonsten aus einem nicht-leitenden Material besteht. Insbesondere kommt eine metallische Schicht innerhalb des Schichtaufbaus der Reflexionsfläche in Betracht. Die Wirbelströme bilden ein elektromagnetisches Feld aus, das gemessen werden kann. Allgemein hängt die Stärke der Wirbelströme und zugehörigen elektromagnetischen Felder vom elektrischen Widerstand und der Geometrie des Spiegelkörpers abhängt. Durch Wahl einer geeigneten Anregefrequenz kann ein entsprechendes Messsignal erzeugt werden. Die Temperaturabhängigkeit des Messsignals ergibt sich daraus, dass der spezifische Widerstands des Materials des Spiegelkörpers sich temperaturabhängig ändert und dass infolge einer thermischen Ausdehnung des Spiegelkörpers der Abstand zur Messspule verändert wird.
Die Eindringtiefe der Wirbelströme in das Target hängt unter anderem von der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes ab. Es gilt $δ = (2 ρ / ω / μ) 0,5$
mit der Standard-Eindringtiefe δ, dem spezifischen elektrischen Widerstand p, der magnetischen Permeabilität µ und der Kreisfrequenz des Erregerfeldes ω. 5 entspricht der Eindringtiefe, in der die Wirbelstromstärke noch 36,8 % des Wertes an der Oberfläche des Targets entspricht. In einer Tiefe von 5δ beträgt die relative Wirbelstromstärke nur noch 0,7%. Über die Erregerfrequenz kann also die Eindringtiefe gesteuert werden. Durch Messung mit verschiedenen Erregerfrequenzen lässt sich eine Widerstandsmessung einer Tiefe im Spiegelkörper zuordnen. Dadurch wird es möglich, die Tiefe zu variieren, in der die Temperatur gemessen wird. Um ein Austreten magnetischer Feldlinien auf der Rückseite des Targets zu verhindern, sollte nach Möglichkeit die Dicke des Targets größer als 5 δ sein. Für dünne elektrisch leitfähige Messbereich werden hohe Frequenzen als magnetisches Erregerfeld benötigt, beispielsweise Frequenzen von wenigstens 1 MHz, vorzugsweise wenigstens 10 MHz, weiter vorzugsweise wenigstens 100 MHz, weiter vorzugsweise wenigstens 1 THz.
Die Messung kann mittels einer Erregerspule und einer Messspule durchgeführt werden. Sowohl die Erregerspule als auch die Messspule können als gewickelte Spule ausgeführt sein. Die Spulen können Flachspule oder Zylinderspulen sein, die jeweils mit Kern oder ohne Kern ausgeführt sein können. Die Spulen können in einem Beschichtungsprozess und/oder Strukturierungsprozess hergestellt sein. Die Spulen können einlagig oder mehrlagig ausgeführt sein.
Die Erregerspule und/oder die Messspule können innerhalb des Spiegelkörpers angeordnet sein und beispielsweise einen integralen Bestandteil einer Sensorschicht des Spiegelkörpers bilden. In alternativen Ausführungsformen sind die Erregerspule und/oder die Messspule außerhalb des Spiegelkörpers angeordnet, beispielsweise auf der Rückseite des Spiegels, auf einem separaten Frame nahe der Spiegelrückseite, auf einem separaten Frame in der Nähe des Spiegels oder am Rand des Spiegels befinden. In einer Ausführungsform ist die Erregerspule als separates Bauteil benachbart zu der Reflexionsfläche angeordnet, während die Messspule in einer Sensorschicht des Spiegelkörpers integriert ist. Die Messspule kann durch Beschichten und Strukturieren erzeugt sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Projektionsobjektiv einer Projektionsbelichtungsanlage, bei dem mit einer Mehrzahl von Spiegelvorrichtungen eine Maske auf ein Lithografieobjekt abgebildet wird, wobei wenigstens eine der Spiegelvorrichtungen als erfindungsgemäße Spiegelvorrichtung ausgebildet ist. Das Projektionsobjektiv kann wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei, weiter vorzugsweise wenigstens fünf erfindungsgemäße Spiegelvorrichtungen umfassen. Der mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung gewonnene Temperaturmesswert kann in einem Steuerungssystem des Projektionsobjektivs genutzt werden, um einen Betriebsparameter des Projektionsobjektivs anzusteuern. Insbesondere kann der Betriebsparameter unter Nutzung des Temperaturmesswerts in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden. Die Erfindung betrifft weiter eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem solchen Projektionsobjektiv.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Messen der Temperatur eines Spiegels einer mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage. Der Spiegel umfasst einen Spiegelkörper und eine an dem Spiegelkörper ausgebildete Reflexionsfläche. In dem Substrat des Spiegelkörper ist ein Sensorelement ausgebildet. Ein die Temperatur des Sensorelements repräsentierendes Messsignal wird an ein Steuersystem der mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage übertragen.
Die Offenbarung umfasst Weiterbildungen des Verfahrens mit Merkmalen, die im Zusammenhang der erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung beschrieben sind. Die Offenbarung umfasst Weiterbildungen der Spiegelvorrichtung mit Merkmalen, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben sind.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafte Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Projektionsbelichtungsanlage;
2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spiegelvorrichtung;
3: eine Draufsicht auf den Spiegelkörper aus 2;
4: eine vertikalen Schnitt des Spiegelkörpers aus 2;
5: einen vergrößerten Ausschnitt aus 4;
6: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelements;
7-8: die Ansicht gemäß 6 bei alternativen Ausführungsform der Erfindung;
9: eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sensorelements
10: den Faser-Bragg-Lichtleiter aus 10 in vergrößerter Darstellung;
11: eine Variante zu 8.

In 1 ist eine mikrotlithografische EUV-Projektionsbelichtungsanlage schematisch dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage umfasst ein Beleuchtungssystem 10 und ein Projektionsobjektiv 22. Mithilfe des Beleuchtungssystems 10 wird ein Objektfeld 13 in einer Objektebene 12 beleuchtet.
Das Beleuchtungssystem 10 umfasst eine Belichtungsstrahlungsquelle 14, die elektromagnetische Strahlung im EUV-Bereich, also insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 30 nm, abgibt. Die von der Belichtungsstrahlungsquelle 14 ausgehende Beleuchtungsstrahlung wird zunächst mit einem Kollektor 15 in eine Zwischenfokusebene 16 gebündelt.
Das Beleuchtungssystem 10 umfasst einen Umlenkspiegel 17, mit dem die von der Belichtungsstrahlungsquelle 14 abgegebene Beleuchtungsstrahlung auf einen ersten Facettenspiegel 18 umgelenkt wird. Dem ersten Facettenspiegel 18 ist ein zweiter Facettenspiegel 19 nachgeordnet. Mit dem zweiten Facettenspiegels 19 werden die einzelnen Facetten des ersten Facettenspiegels 18 in das Objektfeld 13 abgebildet.
Mithilfe des Projektionsobjektivs 22 wird das Objektfeld 13 über eine Mehrzahl von Spiegeln 20 in eine Bildebene 21 abgebildet. In dem Objektfeld 13 ist eine Maske (auch Retikel genannt) angeordnet, die auf eine lichtempfindliche Schicht eines in der Bildebene 21 angeordneten Wafers abgebildet wird.
Die diversen Spiegel der Projektionsbelichtungsanlage, an denen die Beleuchtungsstrahlung reflektiert wird, sind als EUV-Spiegel ausgebildet. Die EUV-Spiegel sind mit hoch reflektierenden Beschichtungen versehen. Es kann sich um Multilayer-Beschichtungen handeln, insbesondere um Multilayer-Beschichtungen mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium. Die EUV-Spiegel reflektieren etwa 70 % der auftreffenden EUV-Strahlung. Die restlichen etwa 30 % werden absorbiert und führen zu einer Erwärmung der EUV-Spiegel.
In 2 ist eine Spiegelvorrichtung gezeigt, bei der ein Spiegelkörper 23 eines Spiegels 20 über Aktuatoren 28 an einer Rahmenstruktur 29 gehalten ist. Über die Aktuatoren 28 kann die Position des Spiegels 20 relativ zu der Rahmenstruktur 29 verändert werden, um den Spiegel 20 innerhalb der Starrkörperfreiheitsgrade auszurichten und zu positionieren. An dem Spiegelkörper 23 ist eine Reflexionsfläche 24 ausgebildet, an der auftreffende EUV-Strahlung reflektiert wird.
Im Inneren des Spiegelkörpers 23 sind Kühlkanäle 27 ausgebildet, die sich durch den Spiegelkörper 23 hindurch erstrecken. Die Kühlkanäle 27 gehören zu einem Kühlsystem, das einen mit einer Kühlflüssigkeit gefüllten Kühlmittelvorrat 33 und eine Pumpe 30 umfasst. Mit der Pumpe 30 wird Kühlflüssigkeit aus dem Kühlmittelvorrat 33 angesaugt und über eine erste Verbindungsleitung 35 sowie einen Eingangsverteiler 25 zu den Kühlkanälen 27 geleitet. Über einen an die Kühlkanäle anschließenden Ausgangsverteiler 26 und eine zweite Verbindungsleitung 32 wird die Kühlflüssigkeit zurück zu dem Kühlmittelvorrat 33 geführt. Die Kühlflüssigkeit nimmt durch die absorbierte EUV-Strahlung entstehende Wärme auf und führt diese aus dem Spiegelkörper 23 ab. Am Übergang zwischen der Rahmenstruktur 29 und dem Spiegelkörper 23 sind die Verbindungsleitung 32, 35 als flexible Schlauchleitungen ausgeführt, damit die Justierung und Ausrichtung der Spiegel nicht behindert wird.
Die Kühlkanäle 27 sind entlang der Horizontalausdehnung des Spiegelkörpers 23 ausgerichtet. Die Kühlkanäle 27 erstrecken sich geradlinig und parallel zueinander. Der Abstand zwischen den Kühlkanälen 27 und der Reflexionsfläche 24 ist über die Länge der Kühlkanäle 27 konstant und liegt in der Größenordnung von 5 mm. In der schematischen Darstellung der 2 sind lediglich vier zueinander parallele Kühlkanäle 27 dargestellt, tatsächlich ist die Anzahl der Kühlkanäle 27 höher, wie die Schnittdarstellung in 4 zeigt. In 3 ist eine Draufsicht auf die Reflexionsfläche 24 des Spiegelkörpers 23 dargestellt. Bei der Projektionsbelichtungsanlage aus 1 kann jeder der Spiegel 20 des Projektionsobjektivs 22 als Spiegelvorrichtung gemäß 2 ausgebildet sein.
Die Spiegelvorrichtung umfasst eine Steuereinheit 38, die verschiedene Steuerungsaufgaben für die Spiegelvorrichtung übernimmt. Unter anderem steuert die Steuereinheit 38 die Aktuatoren 28 an, um den Spiegelkörper 23 in eine gewünschte Position und Ausrichtung relativ zu der Rahmenstruktur 29 zu bringen, und steuert die Pumpe 30 des Kühlsystems an, um die Kühlleistung einzustellen. Eine der Eingangsgrößen, die die Steuereinheit 38 beim Ermitteln der Steuerbefehle für die Aktuatoren 28 verarbeitet, sind Temperaturmesswerte über die Temperatur des Spiegelkörpers 23, die die Steuereinheit 38 von einer Sensoreinrichtung erhält. Anhand der Temperaturmesswerte werden Betriebsparameter der Spiegelvorrichtung angesteuert, wie beispielsweise die Aktuatoren 28 oder die Kühlleistung des Kühlsystems oder die Leistung einer nicht dargestellten Heizeinrichtung. Die Ansteuerung kann innerhalb eines geschlossenen Regelkreises erfolgen.
Die 5 zeigt in einer vergrößerten Darstellung den Aufbau des Spiegelkörpers 23 im Bereich zwischen den Kühlkanälen 27 und der Reflexionsfläche 24. Die Reflexionsfläche 24 wird durch ein optisches Schichtsystem 40 gebildet, in dem alternierende Lagen aus Molybdän und Silizium übereinander geschichtet sind. Das optische Schichtsystem 40 ist so konfiguriert, dass etwa 70 % der auftreffenden EUV-Strahlung reflektiert werden.
Unterhalb des optischen Schichtsystems 40 ist eine Sensorschicht 45 ausgebildet, mit der die Temperatur des Spiegelkörpers 23 im Bereich der Sensorschicht 45 und damit nahe zu der Reflexionsfläche 24 ermittelt wird. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 sind in der Sensorschicht 45 Leiterbahnen 41 ausgebildet, die aus einem Material bestehen, dessen Widerstand sich mit der Temperatur ändert. Geeignete Materialien sind bekannt sowohl in Form von Kaltleitern mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC) als auch in Form von Heißleitern mit negativen Temperaturkoeffizient (NTC). Vorzugsweise bestehen die Leiterbahnen 41 aus einem Material, bei dem der Zusammenhang zwischen der Temperatur und dem elektrischen Widerstand im Wesentlichen proportional ist. Die Sensorschicht 45 wird im Wege der additiven Fertigung erzeugt, wobei die Sensorschicht 45 so gestaltet wird, dass zwischen den Leiterbahnen 41 Material aufgebracht wird, das elektrisch nicht-leitend ist. Die Oberseite der Sensorschicht 45 ist vorzugsweise glatt, also frei von durch die Leiterbahnen 41 verursachten Erhebungen, damit eine gute Grundlage für den Aufbau des optischen Schichtsystems 40 besteht.
Wie 6 zeigt, umfasst die Sensorschicht 45 eine Mehrzahl von Leiterbahnen 41, die sich parallel zueinander und parallel zu der Reflexionsfläche 24 durch den Spiegelkörper 23 hindurch erstrecken. In dem Ausführungsbeispiel bestehen die Leiterbahnen 41 über ihre gesamte Länge innerhalb des Spiegelkörpers 23 aus einem Heißleiter-Material. Die Spiegelvorrichtung umfasst einen Signalgeber 42, der dazu ausgelegt ist, ein elektrisches Signal auf eine Leiterbahnen 41 zu geben, um einen Messwert des elektrischen Widerstands der Leiterbahn 41 zu gewinnen. Da der Zusammenhang zwischen Temperatur und elektrischen Widerstand der Leiterbahn 41 bekannt ist, kann der Signalgeber 42 ein Messsignal in Form eines Temperaturmesswerts an die Steuereinheit 38 übermitteln.
Der Signalgeber 42 ist über eine in 6 schematisch dargestellte Schalteinrichtung 43 an die Leiterbahnen 41 angeschlossen, sodass abhängig vom Zustand der Schalteinrichtung 43 der Widerstand jeder Leiterbahn 41 einzeln gemessen werden kann. Der Widerstand einer Leiterbahn 41 entspricht einem Durchschnittswert der Temperatur des Spiegelkörpers 23 über die Länge der Leiterbahn 41.
Bei der Variante gemäß 7 sind die Leiterbahnen 41 als strukturierte Leiterbahnen ausgebildet, deren elektrische Eigenschaften sich über die Länge der Leiterbahn 41 ändern. Jede Leiterbahn 41 umfasst eine Messstelle 44, die aus einem Heißleiter-Material besteht. Die anderen Abschnitte 39 der Leiterbahn 41 bestehen aus einem Material mit niedrigem elektrischen Widerstand und bilden eine Zuleitung zu der Messstelle 44. Im Unterschied zu 6 kann die mit dem Signalgeber 42 gewonnene Temperaturinformation einer bestimmten Position innerhalb der Sensorschicht 45 und damit einem bestimmten Bereich der Reflexionsfläche 24 zugeordnet werden.
In 8 umfasst die Sensorschicht 45 zehn in horizontaler Richtung ausgerichtete Leiterbahnen 41 und zehn in vertikaler Richtung ausgerichtete Leiterbahnen 41. Die Leiterbahnen 41 sind an an einigen der Kreuzungspunkte 51 elektrisch leitend miteinander verbunden, sodass sich eine Mehrzahl von Verzweigungspunkten innerhalb der Sensorschicht 45 ergibt. Die Schalteinrichtung 43 ist so eingerichtet, dass jeweils eine Eingangsschaltstelle und eine Ausgangsschaltstelle geschlossen sind, während alle anderen Anschlüsse der Leiterbahnen 41 keine Verbindung zu dem Signalgeber 42 haben. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von elektrischen Wegen ausgewählt werden, entlang derer das von dem Signalgeber 42 abgegebene Signal durch die Sensorschicht 45 fließt. Indem nacheinander der Widerstand für mehrere elektrische Wege gemessen wird und gegebenenfalls geeignete Differenzen zwischen den Messwerten gebildet werden, können lokal aufgelöste Temperaturmesswerte gewonnen werden.
Bei der in 11 gezeigten Variante sind an jeden Schalter der Schalteinrichtung 43 drei Leiterbahnen 41 angeschlossen. Wird die Schalteinrichtung 43 so betätigt, dass jeweils eine Eingangsschaltstelle und eine Ausgangsschaltstelle geschlossen sind, so gibt es genau einen elektrischen Weg, den das Messsignal nehmen kann. Andere ansonsten mögliche Pfade für den elektrischen Strom sind durch Dioden 55 versperrt, die den elektrischen Strom nur in eine Richtung passieren lassen. Innerhalb jedes der elektrischen Pfade ist genau eine Messstelle 56 vorgesehen. Durch Betätigen von lediglich drei Schaltern auf der Eingangsseite und drei Schaltern auf der Ausgangsseite können auf diese Weise Temperaturmesswerte für neun verschiedene Positionen gewonnen werden.
Bei der alternativen Ausführungsform gemäß 9 besteht der Spiegelkörper 23 aus einem für sichtbares Licht transparenten Material. Ein optischer Kanal 48 ist in das transparente Material des Spiegelkörpers 23 eingeschrieben, der sich innerhalb der Sensorschicht 45 durch den Spiegelkörper 23 hindurch erstreckt. Der optische Kanal 48 kann gebildet werden, indem das Material um den Kanal 48 herum so mit einem Laser bearbeitet wird, dass das Material einen lokal erhöhten Brechungsindex erhält. Das bearbeitete Material bildet eine Art Wand um den optischen Kanal 48 herum, sodass der optische Kanal 48 wie ein Lichtleiter wirkt. Ein in den Innenraum des optischen Kanals 48 eingeleitetes Lichtsignal, breitet sich in dem optischen Kanal 48 wie in einem Lichtleiter aus.
Innerhalb des optischen Kanals 48 sind Gitterstrukturen in Form von Faser-Bragg-Gittern 49 eingeschrieben, die mit demselben Verfahren erzeugt werden wie die Wand des optischen Kanals 48. Bei den Faser-Bragg-Gittern 49 handelt es sich um in das Material des Spiegelkörpers 23 eingeschriebene periodische Mikrostrukturen, die Licht wellenlängen-selektiv reflektieren. Innerhalb des optischen Kanals 48 sind die Faser-Bragg-Gitter 49 mit äquidistantem Abstand zueinander angeordnet. Jedes der Faser-Bragg-Gitter 49 reflektiert eine andere Wellenlänge des Lichts.
Wird Licht mit großer Bandbreite in den Lichtleiter 46 eingebracht, so wird an jedem der Faser-Bragg-Gitter 49 nur Licht einer eng begrenzten spektralen Breite reflektiert. Die übrigen Anteile des Lichts setzen ihren Weg durch den Lichtleiter fort, bis am nächsten Faser-Bragg-Gitter 49 eine andere Wellenlänge des Lichts reflektiert wird. Eine Erwärmung des Spiegelkörpers 23 bewirkt eine Dehnung der Faser-Bragg-Gitter 49, wodurch sich die Wellenlänge des an dem Faser-Bragg-Gitter 49 reflektierten Lichts ändert. Anhand der Wellenlänge des reflektierten Lichts kann ein Messsignal erzeugt werden, das die Temperatur im Bereich des Faser-Bragg-Gitters 49 repräsentiert. Durch geeignete Auswertung der reflektierten Lichtsignale kann für jedes der Faser-Bragg-Gitter 49 eine Temperaturinformationen gewonnen werden.
Die Spiegelvorrichtung umfasst einen Signalgeber 47, der über einen Lichtleiter 46 mit dem optischen Kanal 48 gekoppelt ist. Ein mit dem Signalgeber 47 erzeugtes Lichtsignal kann über den Lichtleiter 46 in den optischen Kanal 48 eingekoppelt werden. Aus den reflektierten Lichtanteilen ermittelt der Signalgeber 47 einen Temperaturmesswert und übermittelt diesen über einen Signalweg 50 zu der Steuereinheit 38.

Claims

Spiegelvorrichtung, insbesondere für eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage, mit einem Spiegel (20), einer Sensoreinrichtung (41, 42, 44, 47, 49) und einer Steuereinheit (38), wobei der Spiegel (20) einen Spiegelkörper (23) und eine an dem Spiegelkörper (23) ausgebildete Reflexionsfläche (24) aufweist, wobei die Sensoreinrichtung (41, 42, 44, 47, 49) ein Sensorelement (41, 49) und einen sich zu der Steuereinheit (38) erstreckenden Signalweg (50) aufweist, um ein die Temperatur des Sensorelements (41, 49) repräsentierendes Messsignal zu der Steuereinheit (38) zu übertragen, wobei das Sensorelement (41, 49) in dem Substrat des Spiegelkörpers (23) ausgebildet ist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement eine in das Substrat des Spiegelkörpers (23) integrierte elektrischen Leiterbahn (41) umfasst.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Leiterbahn (41) einen ersten Abschnitt (39) aufweist, in dem die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands gering ist, und einen zweiten Abschnitt (44) aufweist, in dem die Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstands hoch ist.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Substrat des Spiegelkörpers (23) an die elektrische Leiterbahn (41) angrenzende Bereiche aufweist, in denen das Material des Spiegelkörpers (23) elektrisch nicht-leitend ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Sensorelement eine Mehrzahl von in das Substrat des Spiegelkörpers (23) integrierten elektrischen Leiterbahnen (41) umfasst.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Leiterbahnen (41) eine Mehrzahl von Kreuzungspunkten (51) bilden und wobei die Leiterbahnen (41) an den Kreuzungspunkten (51) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement eine in ein transparentes Material des Spiegelkörpers (23) eingeschriebene Gitterstruktur (49) umfasst.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Sensoreinrichtung einen Signalgeber (47) umfasst, der ein Lichtsignal in das transparente Material des Spiegelkörpers (23) sendet und einen an der Gitterstruktur (49) transmittierten oder reflektierten Anteil des Lichtsignals auswertet, um daraus ein die Temperatur des Spiegelkörpers (23) im Bereich der Gitterstruktur (49) repräsentatives Messsignal zu ermitteln.
Spiegelvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein die Gitterstruktur (49) umgebender optischer Kanal (48) in das Material des Spiegelkörpers (23) eingeschrieben ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Spiegelkörper (23) eine sich zumindest bereichsweise parallel zu der Reflexionsfläche (24) erstreckende Sensorschicht (45) aufweist, in der das Sensorelement (41, 49) angeordnet ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Sensorelement (41, 49) zwischen der Reflexionsfläche (24) und einem Grundkörper des Spiegelkörpers (23) angeordnet ist.
Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Spiegelkörper (23) eine Mehrzahl von Kühlkanälen (27) umfasst und wobei das Sensorelement (41, 49) zwischen der Reflexionsfläche (24) und den Kühlkanälen (27) angeordnet ist.
Projektionsobjektiv für eine mikrolithografische Projektionsbelichtungsanlage (10, 22), bei dem mit einer Mehrzahl von Spiegelvorrichtungen (20) eine Maske (13) auf ein Lithografieobjekt (21) abgebildet wird, wobei wenigstens eine der Spiegelvorrichtungen als Spiegelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
Verfahren zum Messen der Temperatur eines Spiegels (20) einer mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage, bei dem der Spiegel (20) einen Spiegelkörper (23) und eine an dem Spiegelkörper (23) ausgebildete Reflexionsfläche (24) aufweist, wobei in dem Substrat des Spiegelkörper (23) ein Sensorelement (41, 49) ausgebildet ist, und wobei ein die Temperatur des Sensorelements (41, 49) repräsentierendes Messsignal an ein Steuersystem der mikrolithografischen Projektionsbelichtungsanlage übertragen wird.