DE102022211636A1

DE102022211636A1 - Optisches System, sowie Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems

Info

Publication number: DE102022211636A1
Application number: DE102022211636.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Raba; Hans Michael Stiepan; Johannes Lippert; Markus Raab; Axel Witt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2024-05-08
Also published as: WO2024094360A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Ein erfindungsgemäßes optisches System weist wenigstens ein optisches Element und eine Heizeinrichtung zum Heizen dieses optischen Elements, wobei die Heizeinrichtung eine Mehrzahl von zur Wärmeerzeugung mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten auf, wobei durch die Heizsegmente ein kontinuierliches thermisch induziertes Deformationsprofil der optischen Wirkfläche mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 λ derart einstellbar ist, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 10 mλ ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD's, angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.
In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die EUV-Spiegel u.a. infolge Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung eine Erwärmung und eine damit einhergehende thermische Ausdehnung bzw. Oberflächendeformation erfahren, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann. Zur Vermeidung solcher Oberflächendeformationen und damit einhergehenden optischen Aberrationen sind diverse Ansätze bekannt.
Unter anderem ist es bekannt, als Spiegelsubstratmaterial ein Material mit ultraniedriger thermischer Expansion („Ultra-Low-Expansion-Material“), z.B. ein unter der Bezeichnung ULE™ von der Firma Corning Inc. vertriebenes Titanium-Silicatglas, zu verwenden und in einem der optischen Wirkfläche nahen Bereich die sogenannte Nulldurchgangstemperatur (= „Zero-Crossing-Temperatur“) einzustellen. Bei dieser Zero-Crossing-Temperatur, welche z.B. für ULE™ bei etwa ϑ= 30°C liegt, weist der thermische Ausdehnungskoeffizient in seiner Temperaturabhängigkeit einen Nulldurchgang auf, in dessen Umgebung keine oder nur eine vernachlässigbare thermische Ausdehnung des Spiegelsubstratmaterials erfolgt. Ein weiterer Ansatz zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächendeformationen beinhaltet ein aktives direktes Kühlen über im Spiegelsubstrat ausgebildete und von einem Kühlfluid durchströmbare Kühlkanale.
Ein weiterer bekannter Ansatz beinhaltet ein unmittelbares Heizen unter Einsatz einer Heizeinrichtung, z.B. auf Basis von Infrarotstrahlung oder mit resistiven, mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizelementen. Über eine solche Heizeinrichtung kann in Phasen vergleichsweise geringer Absorption von EUV-Nutzstrahlung eine aktive Spiegelerwärmung erfolgen, welche mit steigender Absorption der EUV-Nutzstrahlung entsprechend zurückgefahren wird.
In der Praxis tritt das weitere Problem auf, dass ein EUV-Spiegel im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage wechselnden Intensitäten der auftreffenden elektromagnetischen Strahlung auch in örtlicher Hinsicht ausgesetzt ist, z.B. aufgrund der Verwendung von Beleuchtungssettings mit über die optische Wirkfläche des jeweiligen EUV-Spiegels variierender Intensität.
Die Berücksichtigung solcher Szenarien stellt in der Praxis insofern eine anspruchsvolle Herausforderung dar, als etwa mit einer strahlungsbasierten Heizung eine Thermalisierung nur mit relativ stark limitierter Ortsauflösung möglich ist und zudem zur unerwünschten Einkopplung von Streulicht in das jeweilige optische System führen kann. Dagegen ermöglicht der Einsatz einer Widerstandsheizung zwar höhere Ortsauflösungen, wobei jedoch das letztlich über die Thermalisierung bei Beheizung separater Sektoren eingestellte Deformationsprofil unerwünschte Stufen aufweist, welche die letztendlich eingestellte Kompensations- bzw. Korrekturwirkung und damit die optischen Eigenschaften des jeweiligen optischen Systems beeinträchtigen.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf WO 2018/177649 A1 und DE 10 2017 207 862 A1 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, bereitzustellen, welche eine wirksame Vermeidung von durch Wärmeeinträge in dem optischen Element verursachten Oberflächendeformationen und damit einhergehenden optischen Aberrationen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das optische System sowie das Verfahren gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
Ein erfindungsgemäßes optisches System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, welches eine vorgegebene Arbeitswellenlänge λ aufweist, weist auf

- wenigstens ein optisches Element, welches eine optische Wirkfläche aufweist; und
- eine Heizeinrichtung zum Heizen dieses optischen Elements, wobei die Heizeinrichtung eine Mehrzahl von zur Wärmeerzeugung mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten aufweist;
- wobei durch die Heizsegmente ein kontinuierliches thermisch induziertes Deformationsprofil der optischen Wirkfläche mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 λ derart einstellbar ist, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 10 mλ ist.

Die erfindungsgemäße Erzeugung eines Heizprofils kann insbesondere zur Vermeidung einer letztlich im Betrieb des optischen Systems auftretenden Deformation der optischen Wirkfläche des optischen Elements erfolgen. Die Erzeugung des Heizprofils kann jedoch in einer weiteren Anwendung auch mit dem Ziel einer aktiven Manipulation, d.h. einer gezielten Deformation der optischen Wirkfläche im Sinne einer Aktuierung (z.B. zur Korrektur von anderenorts im optischen System hervorgerufenen Aberrationen) erfolgen.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, ausgehend von der Verwendung einer elektrischen Heizeinrichtung vergleichsweise glattere Verläufe im letztlich eingestellten Heizprofil zu realisieren, indem unerwünschte scharfe Übergänge bzw. Kanten zwischen unterschiedlichen Heizzonen vermieden werden. Dabei kann die Realisierung eines solchen vergleichsweise glatten Verlaufs wie im Weiteren noch anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben in unterschiedlicher Weise erfolgen.
Hierbei dient erfindungsgemäß das Integral der Fourierzerlegung des eingestellten Deformationsprofils als Maß für die Welligkeit dieses Deformationsprofils.
Beispielsweise im Ortswellenlängenbereich von 0.1 mm bis 1 mm kann dies ein Maß für das im System verursachte Streulicht sein, welches sich nachteilig auf die Performance des optischen Systems auswirkt. Erfindungsgemäß ist ein Deformationsprofil mit einem signifikanten Hub von wenigstens 1 λ einstellbar, wobei das Integral der Fourierzerlegung des eingestellten Deformationsprofils in einem dekadischen Ortswellenlängenbereich (z.B. von 0.1 mm bis 1 mm) kleiner als 10 mλ ist.
In Ausführungsformen der Erfindung ist die Heizeinrichtung so ausgestaltet, dass wenigstens zwei von unterschiedlichen Heizsegmenten erzeugte Heizzonen einen hinreichend großen Überlapp aufweisen. Die Erfindung beinhaltet hier das Konzept, dem einleitend beschriebenen Problem der Entstehung unerwünschter Stufenprofile dadurch vorzubeugen, dass über die erfindungsgemäße Heizeinrichtung einander teilweise signifikant überlappende Heizzonen erzeugt werden. Dabei kann die Realisierung eines solchen hinreichenden Überlapps wie im Weiteren anhand diverser Ausführungsbeispiele beschrieben wiederum in unterschiedlicher Weise erfolgen.
Die erfindungsgemäße Realisierung von Heizprofilen in einem optischen Element anhand von mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten ist dabei im Vergleich zu einer strahlungsbasierten Heizung (z.B. über IR-Strahler) in mehrfacher Hinsicht von Vorteil. Zum einen werden erfindungsgemäß die mit strahlungsbasierten Heizsystemen i.d.R. einhergehenden Streulichteffekte vermieden. Des Weiteren ist hinsichtlich der einstellbaren Heizprofile eine im Vergleich zu strahlungsbasierten Heizsystemen signifikant höhere Ortsauflösung erzielbar. Ferner macht die erfindungsgemäß im Unterschied zu einer strahlungsbasierten Heizung gegebene direkte Kopplung zwischen den jeweiligen Heizsegmenten einerseits und dem zu heizenden optischen Element andererseits eine Nachführregelung für den Fall einer Positionsänderung (z.B. Verkippung) des betreffenden optischen Elements entbehrlich.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemäßen Heizsegmente zugleich auch als Temperatursensoren dienen können mit der Folge, dass ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand für die Temperaturmessung eine geschlossene Regelung des thermischen Zustands des betreffenden optischen Elements und damit eine gezielte Erfassung sowie Beeinflussung der Temperaturverteilung bzw. der daraus resultierenden thermisch induzierten Deformation des optischen Elements ermöglicht wird. Insbesondere kann so auch ein im Betrieb des optischen Systems erfolgender Wechsel des Beleuchtungssettings umgehend festgestellt und einer dynamischen Anpassung des erfindungsgemäß eingestellten Heizprofils zugrundegelegt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist das kontinuierliche thermisch induzierte Deformationsprofil mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 λ derart einstellbar, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 5 mλ ist, insbesondere kleiner als 3 mλ ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der wenigstens eine dekadische Ortswellenlängenbereich Ortswellenlängen kleiner als 100 µm.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der wenigstens eine dekadische Ortswellenlängenbereich Ortswellenlängen von 100 µm bis 1 mm.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der wenigstens eine dekadische Ortswellenlängenbereich Ortswellenlängen von 1 mm bis 10 mm.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Arbeitswellenlänge kleiner als 250 nm, insbesondere kleiner als 200 nm.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Arbeitswellenlänge kleiner als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm.
Gemäß einer Ausführungsform überlappen wenigstens zwei von unterschiedlichen Heizsegmenten erzeugte Heizzonen einander teilweise.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Heizsegmente in wenigstens zwei voneinander verschiedenen Ebenen mit unterschiedlichem Abstand von der optischen Wirkfläche angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform greifen die Heizsegmente abschnittsweise ineinander. Die Heizsegmente können insbesondere miteinander eine wenigstens bereichsweise verschachtelte Anordnung bilden.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Heizsegmente als elektrische Leiterbahnen ausgebildet, welche zur Erzielung einer lokal variierenden Heizleistung eine verzweigte Anordnung bilden und/oder in ihrer Breite, ihrem relativen Abstand voneinander oder ihrem Material variieren.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Heizsegmente als Schichten oder Schichtsegmente ausgestaltet.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Heizsegmente zur variablen Einstellung unterschiedlicher thermisch induzierter Deformationsprofile in dem optischen Element unabhängig voneinander selektiv ansteuerbar.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst diese selektive Ansteuerung der Heizsegmente eine Übertragung von Ansteuerungssignalen unterschiedlicher Frequenz an unterschiedliche Heizsegmente über eine gemeinsame Zuleitung.
Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System eine Steuerungseinrichtung zur Variation eines über die Heizeinrichtung in dem optischen Element erzeugten thermisch induzierten Deformationsprofils in Abhängigkeit von einem im optischen System eingestellten Beleuchtungssetting auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische Element ein Spiegel.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei das optische System eine vorgegebene Arbeitswellenlänge λ, wenigstens ein optisches Element mit einer optische Wirkfläche und eine Heizeinrichtung zum Heizen dieses optischen Elements mit einer Mehrzahl von zur Wärmeerzeugung mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten aufweist, wobei durch die Heizsegmente ein kontinuierliches thermisch induziertes Deformationsprofil der optischen Wirkfläche mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 X derart eingestellt wird, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 10 mλ ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein über die Heizsegmente eingestelltes thermisch induziertes Deformationsprofil in Abhängigkeit von einem in dem optischen System eingestellten Beleuchtungssetting variiert.
Gemäß einer Ausführungsform wird das kontinuierliche thermisch induzierte Deformationsprofil derart eingestellt, dass eine im Betrieb des optischen Systems mit Beaufschlagung des optischen Elements mit elektromagnetischer Strahlung einhergehende Deformation des optischen Elements wenigstens teilweise kompensiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird das kontinuierliche thermisch induzierte Deformationsprofil derart eingestellt, dass eine im Betrieb des optischen Systems auftretende optische Aberration wenigstens teilweise kompensiert wird.
Die Offenbarung betrifft weiter auch ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, wobei das optische System ein optisches Element und eine Heizeinrichtung zum Heizen dieses optischen Elements mit einer Mehrzahl von zur Wärmeerzeugung mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten aufweist, wobei ein über diese Heizsegmente eingestelltes Heizprofil in Abhängigkeit von einem in dem optischen System verwendeten Beleuchtungssetting gewählt wird. Die Offenbarung beinhaltet hierbei das Konzept, in einem optischen System thermisch induzierte Deformationen eines optischen Elements (z.B. eines Spiegels) dadurch zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, dass in dem optischen Element ein auf das im Betrieb des optischen Systems aktuell verwendete Beleuchtungssetting angepasstes Heizprofil eingestellt wird. Handelt es sich bei besagtem Beleuchtungssetting beispielsweise um ein Dipolsetting mit horizontal angeordneten Beleuchtungspolen, so kann über die erfindungsgemäße Heizeinrichtung ein zu diesem Beleuchtungssetting bzw. der dadurch in dem optischen Element generierten Temperaturverteilung komplementäres Heizprofil auf der optischen Wirkfläche auf dem optischen Element bzw. Spiegel erzeugt werden, um im Ergebnis eine örtlich möglichst homogene Temperaturverteilung in dem optischen Element zu erzielen und dementsprechend thermisch induzierte Deformationen wirksam zu vermeiden.
Zu weiteren bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen des Verfahrens wird auf die o.g. Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung Bezug genommen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage;
2a-2b schematische Darstellungen zur Erläuterung einer möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung mit verzweigten Leiterbahnen;
3-4 schematische Darstellungen zur Erläuterung einer möglichen erfindungsgemäßen Einsparung von Kabelzuleitungen;
5a-7 schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung mit Einsatz einer Vermittlerschicht von vergleichsweise geringer elektrischer Leitfähigkeit;
8a-8b schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung auf Basis induktiver Energieeinspeisung;
9-10b schematische Darstellungen zur Erläuterung möglicher Realisierungen einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung mit einander überlappenden Heizzonen;
11 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer möglichen Minimierung der Anzahl von Kanälen bzw. Zuleitungen in einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung;
12 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung; und
13a-13d schematische Darstellungen zur Erläuterung einer bei einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung möglichen zusätzlichen Temperaturmessung;
14 ein Diagramm zur Illustration einer Fourierzerlegung in logarithmischer Auftragung der Ortswellenlängenachse für eine beispielhafte Oberflächenstruktur;
15a-18b Diagramme unterschiedlicher, von einzelnen Heizsegmenten erzeugter Temperaturprofile sowie deren Überlagerung; und
19 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Einflusses lateraler Wärmeleitung auf den Überlapp der Temperaturprofile benachbarter Heizsegmente.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt schematisch im Meridionalschnitt den möglichen Aufbau einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage. Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung auch in einer für den Betrieb im DUV (d.h. bei Wellenlängen kleiner als 250 nm, insbesondere kleiner als 200 nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage oder auch in einem anderen optischen System vorteilhaft angewendet werden.
Gemäß 1 weist die Projektionsbelichtungsanlage 101 eine Beleuchtungseinrichtung 102 und ein Projektionsobjektiv 110 auf. Eine Ausführung der Beleuchtungseinrichtung 102 der Projektionsbelichtungsanlage 101 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 103 eine Beleuchtungsoptik 104 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 105 in einer Objektebene 106. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 103 auch als ein zur sonstigen Beleuchtungseinrichtung separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst die Beleuchtungseinrichtung die Lichtquelle 103 nicht.
Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 105 angeordnetes Retikel 107. Das Retikel 107 ist von einem Retikelhalter 108 gehalten. Der Retikelhalter 108 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 109 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. In 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 106.
Das Projektionsobjektiv 110 dient zur Abbildung des Objektfeldes 105 in ein Bildfeld 111 in einer Bildebene 112. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 107 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 111 in der Bildebene 112 angeordneten Wafers 113. Der Wafer 113 wird von einem Waferhalter 114 gehalten. Der Waferhalter 114 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 115 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 107 über den Retikelverlagerungsantrieb 109 und andererseits des Wafers 113 über den Waferverlagerungsantrieb 115 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Bei der Strahlungsquelle 103 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 103 emittiert insbesondere EUV-Strahlung, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 103 kann es sich zum Beispiel um eine Plasmaquelle, eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle oder um einen Freie-Elektronen-Laser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln. Die Beleuchtungsstrahlung 116, die von der Strahlungsquelle 103 ausgeht, wird von einem Kollektor 117 gebündelt und propagiert durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 118 in die Beleuchtungsoptik 104. Die Beleuchtungsoptik 104 weist einen Umlenkspiegel 119 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 120 (mit schematisch angedeuteten Facetten 121) und einen zweiten Facettenspiegel 122 (mit schematisch angedeuteten Facetten 123) auf.
Das Projektionsobjektiv 110 weist eine Mehrzahl von Spiegeln Mi (i= 1, 2, ...) auf, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 101 durchnummeriert sind. Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel weist das Projektionsobjektiv 110 sechs Spiegel M1 bis M6 auf. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 weisen jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 116 auf. Bei dem Projektionsobjektiv 110 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Das Projektionsobjektiv 110 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.
Im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 101 wird die auf die optische Wirkfläche der Spiegel auftreffende elektromagnetische Strahlung zum Teil absorbiert und führt wie eingangs erläutert zu einer Erwärmung und einer damit einhergehenden thermischen Ausdehnung bzw. Deformation, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann.
Das erfindungsgemäße Konzept zum Heizen eines Spiegels kann insbesondere vorteilhaft auf einen beliebigen Spiegel der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 101 von 1 angewendet werden. Dies kann zur Vermeidung bzw. Kompensation thermisch induzierter Deformationen des betreffenden Spiegels selbst (beispielsweise zur Kompensation einer örtlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur) oder auch zur Bereitstellung eines zusätzlichen Freiheitsgrades hinsichtlich der Einstellung der Wellenfronteigenschaften des gesamten optischen Systems, d.h. ohne oder auch mit Erzielung einer Korrekturwirkung durch den betreffenden Spiegel, erfolgen.
Die Erfindung beinhaltet nun insbesondere das Konzept, ausgehend von der Verwendung einer elektrischen Heizeinrichtung zum Heizen eines Spiegels vergleichsweise glattere Verläufe im letztlich eingestellten Heizprofil zu realisieren, indem unerwünschte scharfe Übergänge bzw. Kanten zwischen unterschiedlichen Heizzonen vermieden werden. Hierzu werden im Weiteren Ausführungsformen beschrieben, bei denen die Realisierung eines solchen vergleichsweise glatten Verlaufs in unterschiedlicher Weise erfolgt.
Die Heizeinrichtung weist eine Mehrzahl von zur Wärmeerzeugung mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten auf. Gemäß einem quantitativen Kriterium für den erfindungsgemäß eingestellten, vergleichsweise glatten Verlauf im letztlich durch die Heizsegmente eingestellten Deformationsprofil der optischen Wirkfläche ist dieses Deformationsprofil als kontinuierliches thermisch induziertes Deformationsprofil mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 λ derart einstellbar, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 10 mλ ist.
14 zeigt zur Illustration für eine beliebige Oberflächenstruktur eine Fourierzerlegung des Deformationsprofils in logarithmischer Auftragung der Ortswellenlängenachse, wobei der Ortswellenlängenbereich von 0.001 mm bis 10 mm dargestellt ist. Für eine Arbeitswellenlänge von λ= 13.5 nm bedeutet das o.g. quantitative Kriterium, dass für das Integral der Fourierzerlegung beispielsweise über den Ortswellenlängenbereich von 0.01 mm bis 0.1 mm ein Wert kleiner als 10 mλ, d.h. ein Wert kleiner als 0.01 * 13.5nm = 135 pm erzielt wird. Das Deformationsprofil weist somit eine vergleichsweise geringe Welligkeit in diesem Ortswellenlängenbereich auf.
Für die Erzielung eines möglichst glatten Temperaturprofils sind sowohl die Form der von den einzelnen Heizsegmenten erzeugten Temperaturprofile als auch deren Überlapp relevant. 15a-15b, 16a-16b, 17a-17b und 18a-18b zeigen schematisch vier unterschiedliche Temperaturprofiltypen (in 15a-18a als „Temperaturprofil 1“ bis „Temperaturprofil 4“ bezeichnet) mit beispielhaft fünf Temperaturprofilen der einzelnen Heizsegmente, welche in 15b-18b als „A“ entsprechend dem Temperaturprofil des Heizsegments A bis „E“ entsprechend dem Temperaturprofil des Heizsegments E bezeichnet sind. Die (normierte) Überlagerung der Heizprofile wurde berechnet zu 1*T_A+2*T_B+3*T_C+2*T_D+1*T_E. Bei „Temperaturprofil 1“ ist eine ausgeprägte Welligkeit der Überlagerung der Temperaturen zu erkennen. Die Welligkeit ist bei „Temperaturprofil 2“ infolge des größeren Überlapps der Temperaturprofile der einzelnen Heizsegmente „A“- „E“ reduziert. Aufgrund des hinreichend großen Überlapps ist in „Temperaturprofil 3“ keine Welligkeit der Überlagerung mehr erkennbar. „Temperaturprofil 4“ entspricht einer Überlagerung TopHat-förmiger Temperaturprofile und weist eine starke Stufigkeit auf, die ebenso als Welligkeit interpretiert werden kann.
Das Überlappen der Temperaturprofile benachbarter Heizsegmente wird durch die vorhandene laterale Wärmeleitung in Richtung der jeweils benachbarten Heizsegmente begünstigt. 19 soll dies verdeutlichen. Wird im Zentrum eines Körpers eine Temperatur aufgeprägt, so fließt die thermische Energie in Bereiche geringerer Temperatur ab, wodurch diese Bereiche aufgeheizt werden und das Temperaturprofil insgesamt breiter wird. Zum Zeitpunkt t₁ herrscht am Körper eine Oberflächentemperatur T₁, zu einem späteren Zeitpunkt t₂ eine Oberflächentemperatur T₂, etc.
2a zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer möglichen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, wobei in 2b zur Erläuterung der Funktionsweise ein entsprechendes Ersatzschaltbild dargestellt ist. Gemäß 2a umfasst die erfindungsgemäße Heizeinrichtung in einer ersten Ausführungsform elektrische Leiterbahnen in einer verzweigten Anordnung, wobei vorliegend - jedoch ohne, dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre - eine spiralförmige Anordnung gebildet wird. Konkret teilt sich hier eine vom Spiralinneren aus verlaufende Leiterbahn radial nach außen entsprechend dem spiralförmigen Verlauf zunächst auf zwei Leiterbahnen und dann auf drei Leiterbahnen auf, was unter der Annahme eines konstanten Querschnitts der Leiterbahnen gemäß dem Ersatzschaltbild von 2b mit einer Reduzierung der durch die jeweiligen Leiterbahnen fließenden elektrischen Stromstärken auf zunächst die Hälfte und dann auf ein Drittel einhergeht. Ebenfalls unter der Annahme eines konstanten Querschnitts der Leiterbahnen ist die spezifische Wärmeleistung pro Leitungslänge proportional zum Quadrat der Stromstärke, so dass die resultierende Heizleistung vom radial Inneren bis zum radial Äußeren auf ein Drittel abnimmt.
Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung hat nun nicht nur eine lokale Variation der in das jeweils zu heizende optische Element (z.B. einen EUV-Spiegel) eingebrachten Wärmeverteilung zur Folge, sondern hat etwa im Vergleich zu einer herkömmlichen Sektorheizung mit voneinander scharf abgegrenzten Heizzonen den Vorteil, dass unerwünschte Stufenprofile bei der Thermalisierung bzw. dem letztlich thermisch induzierten Deformationsprofil vermieden werden.
Wie im Weiteren noch beschrieben kann zur Glättung des Heiz- bzw. Deformationsprofils zusätzlich oder alternativ auch eine gegenseitige teilweise Überlappung von durch unterschiedliche Heizsegmente erzeugten Heizzonen realisiert werden, wozu entsprechende Heizsegmente in unterschiedlichen Ebenen oder in einer verschachtelten (in ein- und derselben Ebene ausgebildeten) Anordnung vorliegen können.
3 und 4 zeigen in schematischer Darstellung vorteilhafte Ausgestaltungen der Ansteuerung unterschiedlicher Heizsegmente einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, wobei jeweils eine Begrenzung des mit dieser Ansteuerung verbundenen Verkabelungsaufwands erreicht wird. Gemäß diesem Konzept werden die betreffenden Heizsegmente über unterschiedliche Frequenzen des Ansteuerungssignals selektiv angesteuert, was gemäß 3 unter Nutzung von den einzelnen Heizsegmenten (mit Heizwiderständen H-1, H-2, ...) zugeordneten Bandsperren B-1, B-2, ... erfolgt. Die Ansteuerungssignale unterschiedlicher Frequenz können infolgedessen über ein- und dieselbe Zuleitung geführt werden, da nur das Ansteuerungssignal mit der von der ersten Bandsperre B-1 gesperrten Frequenz über den ersten Heizwiderstand H-1 fließt, nur das Ansteuerungssignal mit der von der zweiten Bandsperre B-2 gesperrten Frequenz über den Heizwiderstand H-2 etc. fließt. Im Ergebnis werden insgesamt lediglich zwei Zuleitungen für die Heizeinrichtung benötigt mit der Folge, dass die Anzahl notwendiger Leitungen signifikant reduziert wird.
Die erfindungsgemäße Erzeugung eines gewünschten Heizprofils beim Heizen eines optischen Elements kann in weiteren Ausführungsformen gemäß 5a-5b auch unter Einsatz einer elektrischen Vermittlerschicht mit vergleichsweise geringer elektrischer Leitfähigkeit erfolgen. Gemäß 5a ist eine solche Vermittlerschicht mit „510“ bezeichnet und wird über mit „511“, „512“, „513“, ... bezeichnete Elektroden zur resistiven Heizung mit lokal variabel einstellbarer Spannung beaufschlagt. Das hierbei letztlich eingestellte Heizprofil kann zusätzlich über die geeignete Strukturierung der Elektroden vorgegeben werden.
5b zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei eine Vermittlerschicht 520 von vergleichsweise geringer elektrischer Leitfähigkeit in Kombination mit einer spiralförmigen Leiterbahn eingesetzt wird mit der Folge, dass - wie gemäß 5b im Schnitt und gemäß 6a in Draufsicht angedeutet - die Vermittlerschicht 520 jeweils einen teilweisen Kurzschluss zwischen den in radialer Richtung benachbarten Abschnitten 531, 532, 533 der spiralförmigen Leiterbahn 530 ermöglicht. Dabei ist in 6a mit „540“ die Spannungsquelle zur Erzeugung der an die spiralförmigen Leiterbahn 530 anliegenden elektrischen Spannung bezeichnet. Gemäß dem in 6b dargestellten Ersatzschaltbild sowie dem ebenfalls in 6b gezeigten Diagramm für den Verlauf der Heizleistung vom Spiralinneren bis zum Spiraläußeren nimmt infolge des teilweisen Stromflusses über die Vermittlerschicht 520 (welche in 6a-6b über ohmsche Widerstände repräsentiert ist) die in das jeweilige optische Element lokal eingebrachte Heizleistung in radialer Richtung nach außen ab. Da das Heizprofil sowohl durch den Verlauf der Leiterbahn als auch durch die Vermittlerschicht beeinflusst wird, wird im Ergebnis die Anzahl der Designfreiheitsgrade bei der Einstellung eines gewünschten Heizprofils erhöht. Die Vermittlerschicht 520 kann zur Beeinflussung des Heizprofils ebenfalls strukturiert ausgeführt sein.
7 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere mögliche Ausführungsform. Zur Beheizung eines optischen Elements in Form eines Spiegels mit Spiegelsubstrat 705 und Reflexionsschichtsystem 740 dient hier eine Heizschicht 720 von vergleichsweise hohem spezifischen elektrischem Widerstand, wobei diese Heizschicht 720 zwischen einer auf ihrer dem Reflexionsschichtstapel 740 zugewandten Seite befindlichen ersten Elektrodenschicht 730 und einer auf ihrer dem Spiegelsubstrat 705 zugewandten Seite befindlichen zweiten Elektrodenschicht 710 angeordnet ist. Die Elektrodenschichten 710, 730 können in geeigneter Weise zur Erzeugung eines gewünschten Heizprofils strukturiert ausgestaltet sein. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erfolgt gemäß 7 der elektrische Stromfluss zur Erzeugung des Heizprofils in z-Richtung bezogen auf das eingezeichnete Koordinatensystem. Der elektrische Widerstand der Heizschicht 720 ist vorzugsweise wenigstens um den Faktor 100, weiter vorzugsweise um wenigstens den Faktor 1.000, weiter bevorzugt um wenigstens den Faktor 10.000 höher als der elektrische Widerstand der Zuleitungen bzw. der Elektrodenschichten 710, 730.
In weiteren Ausführungsformen kann ein lokal selektiver bzw. steuerbarer Wärmeeintrag auch dadurch realisiert werden, dass über magnetische Wechselfelder elektrische Wirbelströme in wenigstens einer elektrisch leitenden induktiven Schicht induziert werden. 8a-8b zeigen schematische Darstellungen entsprechender Ausführungsformen. In 8a-8b ist mit „812“ bzw. „822“ jeweils eine induktive Schicht, mit „811“ bzw. „821“ jeweils eine Isolierschicht und mit „810“ bzw. „820“ jeweils das Spiegelsubstrat bezeichnet. In den gezeigten Ausführungsformen (jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) wird ein Spulen-Array 813 bzw. 823 zur Bereitstellung einer Mehrzahl effektiver Wärmequellen und Erzeugung einer gewünschten Temperaturverteilung genutzt. Des Weiteren kann die Wirbelstromausbildung und damit der Wärmeeintrag auch durch geeignete Ausgestaltung elektrisch leitender Bereiche innerhalb der induktiven Schicht 812 bzw. 822 beeinflusst werden. Bei der in 8a-8b dargestellten Anwendung des Prinzips auf einen Spiegel können die Spulen bzw. das Spulen-Array auf der Spiegelrückseite (vgl. 8a) oder auch innerhalb des Schichtaufbaus des Spiegels bzw. nahe der optischen Wirkfläche des Spiegels (vgl. 8b, in welcher die optische Wirkfläche selbst nicht dargestellt ist) angeordnet sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das Prinzip genutzt, wonach infolge von am jeweiligen Ort des Stromflusses auftretenden Wirbelstromverlusten Wärme in das elektrisch leitfähige Material der induktiven Schicht eingebracht wird, welche zur Deformation des optischen Elements bzw. dessen optischer Wirkfläche genutzt werden kann. Da die Eindringtiefe solcher Wirbelströme von der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes abhängig ist, kann der Ort des jeweiligen Wärmeeintrags bzw. dessen Abstand zur optischen Wirkfläche über die geeignete Auswahl der Frequenz des magnetischen Wechselfeldes gesteuert werden. Hierbei können alternativ eine elektrisch leitende, induktive Schicht hinreichender Dicke oder auch eine Mehrzahl diskreter induktiver Schichten vorgesehen seien.
Bei der erfindungsgemäßen Realisierung eines ortsaufgelösten Wärmeeintrags bzw. der Erzeugung eines jeweils geeigneten, lokal variierenden Heizprofils kann hierbei weiter auch der Umstand ausgenutzt werden, dass auch die räumliche Ausbreitung der induzierten Wirbelströme parallel zur optischen Wirkfläche frequenzabhängig ist, da sich bei vergleichsweise hohen Frequenzen die Wirbelströme näher in Richtung der Spule konzentrieren und somit ein fokussierter Wärmeeintrag entsteht. Des Weiteren kann die Form der Wirbelstromausbildung über die Form der zur Erzeugung der magnetischen Wechselfelder verwendeten Spulen sowie auch durch Einsatz geeigneter ferromagnetischer Materialien (wie z.B. Eisen oder Ferrite), welche aufgrund ihrer hohen Permeabilität eine Verstärkung der magnetischen Flussdichte bewirken, manipuliert werden. Ferner können auch gezielt elektrisch leitfähige Bereiche vorgesehen werden, in denen eine Wirbelstromausbildung möglich ist. Bei Einsatz ferroelektrischer Materialien kann auch deren Sättigungseigenschaft durch Aufprägen eines statischen Magnetfeldes zur Feldformung oder Wirbelstromausbildung (im Sinne einer ferromagnetischen induktiven Schicht) genutzt werden.
Des Weiteren kann für den erfindungsgemäßen Wärmeeintrag auch eine ferromagnetische Schicht (unter Ausnutzung der in ferromagnetischen Materialien auftretenden Ummagnetisierungsverluste) dienen. Des Weiteren kann alternativ zu einem Array von Spulen auch ein Scanbetrieb durch Einsatz einer oder mehrerer verfahrbarer Spulen realisiert werden. Dabei können auch die von mehreren Spulen erzeugten Magnetfelder dazu dienen, eine ferromagnetische Schicht überall bis auf einen feldfreien Punkt bzw. Bereich in Sättigung zu bringen, wobei dann dieser feldfreie Bereich bei Ummagnetisierung Wärme generiert, so dass durch Verschieben dieses feldfreien Bereichs eine scannende Wärmequelle realisiert werden kann.
Die zur Erzeugung des Magnetfeldes dienenden Spulen können in beliebiger Weise (z.B. durch einen Beschichtungsprozess oder auch durch Wickeln eines Drahtes) ausgebildet werden. Des Weiteren können sowohl die Position der Spulen als auch die Position der leitenden bzw. induktiven Schicht bauraumabhängig entweder auf maximal effiziente Beheizung oder minimale Beeinflussung weiterer Komponenten im optischen System optimiert werden.
In weiteren Ausführungsformen kann die erfindungsgemäße Beheizung eines optischen Elements bzw. Spiegels über Heizdrähte bzw. Leiterbahnen erfolgen, welche durch Beschichtungs- und Strukturierungsprozesse realisierbar sind und bei Anwendung auf einen Spiegel auf der Spiegelrückseite angeordnet sein können. Dabei kann die Beschichtung so ausgestaltet sein, dass die Leiterbahnen eine konstante Aufheizung pro Länge aufweisen. Des Weiteren kann durch Variation des jeweiligen Querschnitts der Leiterbahn oder durch den Einsatz unterschiedlicher Materialien mit unterschiedlichen spezifischen Widerständen auch eine lokale Variation der Heizleistung erzielt werden.
9 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform, in welcher zur Glättung des Heiz- bzw. Deformationsprofils Heizsegmente in unterschiedlichen Ebenen bzw. in mehreren Lagen in Form von Heizschichten 910, 920, 930 realisiert sind. Dabei ist mit „905“ das Spiegelsubstrat und mit „940“ das Reflexionsschichtsystem bezeichnet. Infolge des Überlapps der erzeugten Heizprofile in unterschiedlichen Ebenen kann eine effiziente Reduzierung der Welligkeit infolge Überlagerung der Heizprofile und somit ein insgesamt glatterer Verlauf des resultierenden Temperaturprofils erreicht werden.
10a-10b zeigen in schematischer Darstellung mögliche Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung, in denen - wiederum mit dem Ziel einer teilweisen Überlappung erzeugter Heizzonen und einer damit einhergehenden Glättung des Heiz- bzw. Deformationsprofils - unterschiedliche Heizsegmente in einer verschachtelten bzw. verzahnten Anordnung vorgesehen sind. Die miteinander verzahnten bzw. verschachtelten Heizsegmente zur Erzeugung einander überlappender Heizzonen befinden sich hierbei in ein- und derselben Ebene und sind in 10a mit „1011“ bzw. „1012“ und in 10b mit „1021“ bzw. „1022“ bezeichnet.
Gemäß 11 können zur Reduzierung der Anzahl an Leiterbahnen bzw. Kanälen sowie Zuleitungen auch Strompfade über Dioden gesteuert werden, um einzelne Heizwiderstände gezielt ein- oder auszuschalten. Gemäß 11 fließt lediglich beispielhaft nur bei geschlossenen Schaltern S1 und S4 ein elektrischer Strom über den Widerstand R2. Über ein schnelles Schalten (mit typischen Schaltzeiten im Bereich von ms) können so unterschiedliche Kanäle angewählt werden, um eine örtlich selektive Heizung zu erzielen. Im vorliegenden Beispiel werden für insgesamt neun Heizdrähte sechs Schalter und Zuleitungen benötigt. Die betreffende Schaltung ist insbesondere bei einer großen Vielzahl von Heizwiderständen vorteilhaft, wobei etwa bei einhundert Heizwiderständen eine Anzahl von zwanzig Schaltern und Zuleitungen ausreichend ist. Die Heizwiderstände können am Kreuzungspunkt der jeweiligen Leiterbahnen vorhanden sein.
In einer weiteren Ausführungsform können auch Heizdrähte durch eine Schicht von vergleichsweise geringer Leitfähigkeit beabstandet sein, wobei ein elektrischer Stromfluss quer zu dieser Schicht stattfindet.
Gemäß 12 kann auch eine elektrisch leitfähige Schicht 1200 mit außenliegenden Kontakten zur erfindungsgemäßen Beheizung eingesetzt werden. Über die Erzeugung von Magnetfeldern ist eine zusätzliche Manipulationsmöglichkeit des Strompfades und damit des jeweiligen Ortes des Wärmeeintrags infolge des ohmschen Widerstandes der Schicht gegeben.
Die vorstehend genannte Anordnung von Heizdrähten auf der Spiegelrückseite ist insofern besonders vorteilhaft, als parasitäre Deformationseffekte über im Betrieb auftreffendes (EUV-) Licht vermieden werden können. Des Weiteren kann auch das Spiegelsubstrat aus unterschiedlichen Spiegelsubstratmaterialien hergestellt sein mit dem Ziel, auf Seiten der optischen Wirkfläche vorzugsweise z.B. unter Ausnutzung von Kühlkanälen Temperaturen im Bereich der Nulldurchgangstemperatur aufrechtzuerhalten und auf der Spiegelrückseite über die Heizdrähte eine gezielte Deformation einzustellen.
In weiteren Ausführungsformen können erfindungsgemäße Heizwiderstände auch zusätzlich zur Temperaturmessung genutzt werden, wobei die am betreffenden Ort erfasste aktuelle Temperatur einer entsprechenden Temperaturregelung zugrundegelegt werden kann.
13a-13d zeigen Schaltkreise möglicher Ausführungsformen zur Erläuterung dieses Konzepts. Die Temperaturbestimmung basiert hierbei darauf, dass sich aus der am jeweiligen Heizwiderstand abfallenden elektrischen Spannung sowie des durch den jeweiligen Heizwiderstand fließenden elektrischen Stroms der ohmsche Widerstand bestimmen lässt, wobei in Kenntnis der Temperaturabhängigkeit dieses ohmschen Widerstandes wiederum auf eine mittlere Temperatur des betreffenden Heizwiderstandes geschlossen werden kann. Des Weiteren entspricht das Produkt aus der am Heizwiderstand abfallenden elektrischen Spannung und den durch den Heizwiderstand fließenden elektrischen Strom der Heizleistung, welche somit ebenfalls ermittelt und einer Steuerung bzw. Regelung zugrundegelegt werden kann.
13a zeigt eine mögliche Ausführung, bei welcher ein zum Heizen eines optischen Elements bzw. Spiegels 1301 vorhandener Heizwiderstand 1302 mit einer elektrischen Spannungsquelle 1303 betrieben wird, und wobei ein Amperemeter 1304 den durch den Heizwiderstand 1302 fließenden elektrischen Strom misst. Es ist darauf hinzuweisen, dass hier die Genauigkeit der Bestimmung des ohmschen Widerstandes und damit der Temperatur dadurch beeinträchtigt wird, dass nur der Spannungsabfall über die Gesamtschaltung (d.h. elektrische Leitungen, Heizwiderstand sowie Innenwiderstand des Amperemeters) und nicht über den Heizwiderstand allein bekannt ist.
13b zeigt eine weitere mögliche Ausführung, bei welcher ein Heizwiderstand 1312 zum Heizen eines optischen Elements bzw. Spiegels 1311 mit einer Stromquelle 1313 betrieben wird, wobei hier eine Spannungsmessung über ein Voltmeter 1314 erfolgt. Da hier der Spannungsabfall in den elektrischen Leitungen nicht vom Spannungsabfall am Heizwiderstand 1312 separiert werden kann, wird auch hier die Genauigkeit der Bestimmung des ohmschen Widerstandes und damit der Temperatur beeinträchtigt.
Zur Vermeidung oder Verringerung der vorstehend genannten Genauigkeitseinbußen kann gemäß 13c (bei analog zu 13b erfolgendem Betrieb eines Heizwiderstandes 1322 über eine Stromquelle 1323) auch die elektrische Spannung über zwei zusätzliche Spannungsmessleitungen 1324a, 1324b an zwei Stellen im Bereich des Heizwiderstandes 1322 abgegriffen und mit einem Voltmeter 1324 gemessen werden. Zur Erzielung einer möglichst hohen Messgenauigkeit werden die entsprechenden Spannungsabgriffe vorzugsweise am Anfang und Ende der den betreffenden Heizwiderstand 1322 bildenden Leiterbahn (also am Übergang von Zuleitung zu Heizsegment) realisiert.
13d zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform, bei welcher zur Erzielung einer höheren Ortsauflösung der Temperaturbestimmung eine Mehrzahl von Spannungsabgriffen innerhalb der den jeweiligen Heizwiderstand 1332 bildenden Leiterbahn realisiert wird, wodurch eine Mehrzahl von Temperaturmessbereichen 1335a, 1335b, 1335c realisiert wird. Dabei sind die entsprechenden Voltmeter zur Spannungsmessung mit „1334a“, „1334b“ und „1334c“ bezeichnet.
Die vorstehend anhand von 13a-13d beschriebene Temperaturmessung kann parallel zum jeweiligen Heizbetrieb stattfinden. Alternativ kann die Beheizung auch für die Dauer der jeweiligen Temperaturmessung unterbrochen werden. Hierbei wird dann ein definierter elektrischer Strom auf den jeweiligen Heizwiderstand aufgeprägt, um den zugehörigen Spannungsabfall zu bestimmen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können in vorteilhafter Weise auch mit einer direkten Kühlung des betreffenden optischen Elements bzw. Spiegels kombiniert werden.
Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2018177649 A1 [0009]
DE 102017207862 A1 [0009]

Claims

Optisches System, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, welches eine vorgegebene Arbeitswellenlänge λ aufweist, mit • wenigstens einem optischen Element, welches eine optische Wirkfläche aufweist; und • einer Heizeinrichtung zum Heizen dieses optischen Elements, wobei die Heizeinrichtung eine Mehrzahl von zur Wärmeerzeugung mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten aufweist; • wobei durch die Heizsegmente ein kontinuierliches thermisch induziertes Deformationsprofil der optischen Wirkfläche mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 λ derart einstellbar ist, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 10 mλ ist.
Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kontinuierliche thermisch induzierte Deformationsprofil mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 λ derart einstellbar ist, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 5 mλ ist, insbesondere kleiner als 3 mλ ist.
Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine dekadische Ortswellenlängenbereich Ortswellenlängen kleiner als 100 µm umfasst.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine dekadische Ortswellenlängenbereich Ortswellenlängen von 100 µm bis 1 mm umfasst.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine dekadische Ortswellenlängenbereich Ortswellenlängen von 1 mm bis 10 mm umfasst.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswellenlänge kleiner als 250 nm, insbesondere kleiner als 200 nm ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitswellenlänge kleiner als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei von unterschiedlichen Heizsegmenten erzeugte Heizzonen einander teilweise überlappen.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsegmente in wenigstens zwei voneinander verschiedenen Ebenen mit unterschiedlichem Abstand von der optischen Wirkfläche angeordnet sind.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsegmente abschnittsweise ineinandergreifen.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsegmente als elektrische Leiterbahnen ausgebildet sind, welche zur Erzielung einer lokal variierenden Heizleistung eine verzweigte Anordnung bilden und/oder in ihrer Breite, ihrem relativen Abstand voneinander oder ihrem Material variieren.
Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsegmente als Schichten oder Schichtsegmente ausgestaltet sind.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizsegmente zur variablen Einstellung unterschiedlicher thermisch induzierter Deformationsprofile in dem optischen Element unabhängig voneinander selektiv ansteuerbar sind.
Optisches System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese selektive Ansteuerung der Heizsegmente eine Übertragung von Ansteuerungssignalen unterschiedlicher Frequenz an unterschiedliche Heizsegmente über eine gemeinsame Zuleitung umfasst.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Steuerungseinrichtung zur Variation eines über die Heizeinrichtung in dem optischen Element erzeugten thermisch induzierten Deformationsprofils in Abhängigkeit von einem im optischen System eingestellten Beleuchtungssetting aufweist.
Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element ein Spiegel ist.
Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, wobei das optische System eine vorgegebene Arbeitswellenlänge λ, wenigstens ein optisches Element mit einer optische Wirkfläche und eine Heizeinrichtung zum Heizen dieses optischen Elements mit einer Mehrzahl von zur Wärmeerzeugung mit elektrischem Strom beaufschlagbaren Heizsegmenten aufweist, wobei durch die Heizsegmente ein kontinuierliches thermisch induziertes Deformationsprofil der optischen Wirkfläche mit einer Deformationsamplitude von wenigstens 1 λ derart eingestellt wird, dass das Integral der Fourierzerlegung über wenigstens einen dekadischen Ortswellenlängenbereich kleiner als 10 mλ ist.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein über die Heizsegmente eingestelltes thermisch induziertes Deformationsprofil in Abhängigkeit von einem in dem optischen System eingestellten Beleuchtungssetting variiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das kontinuierliche thermisch induzierte Deformationsprofil derart eingestellt wird, dass eine im Betrieb des optischen Systems mit Beaufschlagung des optischen Elements mit elektromagnetischer Strahlung einhergehende Deformation des optischen Elements wenigstens teilweise kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das kontinuierliche thermisch induzierte Deformationsprofil derart eingestellt wird, dass eine im Betrieb des optischen Systems auftretende optische Aberration wenigstens teilweise kompensiert wird.