WO2022017678A1

WO2022017678A1 - Verfahren zum betreiben eines optischen systems für die mikrolithographie, sowie optisches system

Info

Publication number: WO2022017678A1
Application number: PCT/EP2021/065590
Authority: WO
Inventors: Hubert Holderer; Christian Koerner; Christian Illigmann; Markus Holz; Stefan Schmitt
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-01-27
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: DE102020209141A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithographie, sowie ein optisches System, wobei das optische System eine Lichtquelle sowie eine Spiegelanordnung (100) mit einer Mehrzahl von an eine Tragstruktur mechanisch angebundenen Spiegelelementen (110) aufweist, und wobei diese Spiegelelemente über den Spiegelelementen jeweils zugeordnete Aktoren um unabhängig voneinander einstellbare Kippwinkel zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung des von der Spiegelanordnung ausgehenden Lichtes verstellbar sind, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Ermitteln von für unterschiedliche thermische Zustände des optischen Systems zu erwartenden, thermisch induzierten Kippwinkeländerungen für die Spiegelelemente (110), und Modifizieren der über die den jeweiligen Spiegelelementen zugeordneten Aktoren im Betrieb des optischen Systems eingestellten Kippwinkel in Abhängigkeit von dieser Ermittlung derart, dass die zu erwartenden Kippwinkeländerungen wenigstens teilweise kompensiert werden.

Description

Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithoqraphie, sowie optisches System

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patent anmeldung DE 10 2020 209 141.2, angemeldet am 21. Juli 2020. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithographie, sowie ein optisches System.

Stand der Technik

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie bei spielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolitho graphieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durch geführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv auf weist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer licht empfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Pro jektionsobjektivs 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 Wellen längen von z.B. etwa 13.5 nm oder geringer, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Kom ponenten für den Abbildungsprozess verwendet.

In der Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikro lithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist insbesondere der Einsatz von Facettenspiegeln in Form von Feldfacettenspiegeln und Pupillenfacettenspie geln als bündelführende Komponenten z.B. aus DE 10 2008 009 600 A1 be kannt. Derartige Facettenspiegel sind aus einer Vielzahl von Spiegelelementen oder Spiegelfacetten aufgebaut, welche jeweils zum Zwecke der Justage oder auch zur Realisierung bestimmter Beleuchtungswinkelverteilungen über Fest körpergelenke kippbar ausgelegt sein können. Diese Spiegelfacetten können wiederum ihrerseits eine Mehrzahl von Mikrospiegeln umfassen.

Des Weiteren ist auch in einer Beleuchtungseinrichtung einer für den Betrieb bei Wellenlängen im DUV-Bereich ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage zur Einstellung definierter Beleuchtungssettings (d.h. Intensitätsverteilungen in einer Pupillenebene der Beleuchtungseinrich tung) der Einsatz von Spiegelanordnungen, z.B. aus WO 2005/026843 A2, be kannt, welche eine Vielzahl unabhängig voneinander einstellbarer Spiegel elemente umfassen.

Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die in der Beleuchtungseinrich tung bzw. im Projektionsobjektiv vorhandenen Komponenten, wozu ggf. auch ein Träger der Spiegelelemente bzw. Spiegelfacetten gehört, u.a. infolge Ab sorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung eine Erwärmung und eine damit einhergehende thermische Ausdehnung bzw. Deformation erfahren. Insbesondere führt in der o.g. Spiegelanordnung (z.B. dem Facettenspiegel) eine thermisch induzierte Deformation des Trägers der Spiegelelemente ggf. zu unterschiedlichen Änderungen in der jeweiligen Kippstellung der einzelnen Spiegelelemente bzw. Spiegelfacetten, was wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann.

Zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächendeformationen und damit einhergehenden optischen Aberrationen sind diverse Ansätze bekannt. Unter anderem ist es bekannt, als Spiegelsub stratmaterial ein Material mit ultraniedriger thermischer Expansion („Ultra-Low- Expansion-Material“), z.B. ein unter der Bezeichnung ULE™ von der Firma Cor ning Inc. vertriebenes Titanium-Silicatglas, zu verwenden und in einem der opti schen Wirkfläche nahen Bereich die sogenannte Nulldurchgangstemperatur (= „Zero-Crossing-Temperatur“) einzustellen. Bei dieser Zero-Crossing-Tempera- tur, welche z.B. für ULE™ bei etwa q= 30°C liegt, weist der thermische Ausdeh nungskoeffizient in seiner Temperaturabhängigkeit einen Nulldurchgang auf, in dessen Umgebung keine oder nur eine vernachlässigbare thermische Ausdeh nung des Spiegelsubstratmaterials erfolgt. Weitere Ansätze zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächen deformationen beinhalten ein aktives direktes Kühlen oder auch ein unmittel bares elektrisches Heizen.

Mit zunehmender Leistung der Lichtquelle stellt die Sicherstellung einer hinrei chend effizienten Wärmeableitung bei zugleich zu gewährleistender hoher Präzision der Spiegelelemente bzw. Spiegelfacetten in der Praxis eine an spruchsvolle Herausforderung dar. Dies gilt insbesondere während der Auf heizphase bzw. nach Einschalten der Lichtquelle, da in dieser Startphase noch kein thermisches Gleichgewicht vorhanden ist. Andererseits besteht auch während einer solchen Startphase der Wunsch, letztlich kostenintensive Unter brechungen des Produktionsprozesses zu vermeiden.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf US 2013/0100429 A1 ver wiesen. ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithographie sowie ein optisches System bereitzustellen, welche auch bei vergleichsweise hohen thermischen Lasten eine Vermeidung oder zumindest Verringerung thermisch induzierter Beein trächtigungen der Abbildungseigenschaften mit möglichst geringem konstrukti vem Aufwand sowie ohne Beeinträchtigung des mit dem optischen System er zielten Durchsatzes ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren bzw. das optische System gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.

Ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithographie, wobei das optische System eine Lichtquelle sowie eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von an eine Tragstruktur mechanisch angebundenen Spiegel elementen aufweist, und wobei diese Spiegelelemente über den Spiegelelemen ten jeweils zugeordnete Aktoren um unabhängig voneinander einstellbare Kipp winkel zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung des von der Spiegel anordnung ausgehenden Lichtes verstellbar sind, weist folgende Schritte auf:

- Ermitteln von für unterschiedliche thermische Zustände des optischen Systems zu erwartenden, thermisch induzierten Kippwinkeländerungen für die Spiegelelemente; und

- Modifizieren der über die den jeweiligen Spiegelelementen zugeordneten Aktoren im Betrieb des optischen Systems eingestellten Kippwinkel in Abhängigkeit von dieser Ermittlung derart, dass die zu erwartenden Kipp winkeländerungen wenigstens teilweise kompensiert werden.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einem optischen System mit einer Spiegelanordnung aus jeweils einzeln und unabhängig von einander aktuierbaren Spiegelelementen bzw. Spiegelfacetten (z.B. einem Feld- facettenspiegel) die ohnehin vorhandene Aktuierbarkeit der einzelnen Spiegel elemente zu nutzen, um unerwünschte, thermisch induzierte (insbesondere auf eine Deformation eines Trägers der Spiegelelemente zurückzuführende) Ände rungen der jeweiligen Kippstellung der Spiegelelemente im laufenden Betrieb des optischen Systems dynamisch zu kompensieren.

Dabei geht die Erfindung zunächst von der Überlegung aus, dass grundsätzlich sowohl die sich im Betrieb eines solchen optischen Systems für eine vorgege bene Lichtquellenleistung im Bereich der Spiegelanordnung ergebende Tempe raturverteilung als auch das aus dieser Temperaturverteilung resultierende Deformationsmuster vorhersehbar sind und somit unter Nutzung der vorhandenen Aktoren bei Einstellung der Kippwinkel der Spiegelelemente zur dynamischen Anpassung der entsprechenden Kippwinkel-Sollwerte im laufen den Betrieb berücksichtigt werden können.

Dabei kann - wie im Weiteren noch näher erläutert - die Ermittlung der zu erwartenden, thermisch induzierten Kippwinkeländerungen selbst in unter schiedlicher Weise, insbesondere durch Simulation oder auch im Wege einer Vorab-Kalibrierung, z.B. unter Erstellung einer entsprechenden Nachschlag tabelle (= „Lookup Table“), erfolgen.

Neben der erfindungsgemäßen Nutzung bereits vorhandener Aktuatorik und der Vermeidung bzw. Minimierung zusätzlichen konstruktiven Aufwands hat die Er findung dabei den weiteren Vorteil, dass ein ordnungsgemäßer Betrieb der Spiegelanordnung bzw. des optischen Systems bereits während der o.g. Start phase (d.h. unmittelbar nach dem Einschalten der Lichtquelle) gewährleistet werden kann, da auch die in dieser Startphase (d.h. nach unterschiedlichen Ein schaltdauern der Lichtquelle) resultierenden Temperaturverteilungen bzw. Deformationsmuster etwa auf Seiten eines Trägers der Spiegelelemente im Voraus ermittelt und hinsichtlich der erfindungsgemäßen Anpassung der Kipp winkel-Sollwerte für die einzelnen Spiegelelemente der Spiegelanordnung be rücksichtigt werden können. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt während einer vorübergehenden Unter brechung des Betriebs des optischen Systems eine Nachkalibrierung der jewei ligen Einstellungen der Spiegelelemente. Hierbei kann beispielsweise eine zum Wechseln des Wafers in einer Projektionsbelichtungsanlage benötigte Zeit spanne genutzt werden, um sämtliche Spiegelelemente derart in ihrer Kipp stellung nachzustellen, dass diese von vorneherein (d.h. ohne aktive Ansteue rung der Aktoren) unter Berücksichtigung der bislang erfolgten thermischen Deformationen (d.h. der insoweit „aufgesammelten“ Fehler im Kippwinkel) das auftreffende Licht in die korrekte Richtung lenken, so dass bei Wiederaufnahme des Betriebs des optischen Systems dann eine Korrektur der Kippwinkelstellung bzw. eine Modifikation der Kippwinkel-Sollwerte nur hinsichtlich der nach der Betriebsunterbrechung auftretenden thermalen Einflüsse zu erfolgen hat.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Durchführen einer Temperaturmessung an wenigstens einer Position im opti schen System unter Verwendung wenigstens eines Temperatursensors, wobei das Modifizieren der eingestellten Kippwinkel ferner in Abhängigkeit vom Ergeb nis dieser Temperaturmessung erfolgt.

Auf diese Weise können aufgrund der Ermittlung und Einbeziehung einer tat sächlich sich einstellenden Temperatur auch diese Temperatur im Betrieb des optischen Systems beeinflussende Umstände (wie z.B. unerwünschte Dosis schwankungen der Lichtquelle, Schwankungen in der Effizienz einer vorhande nen Kühlung oder stattfindende Absorptionseffekte in einer Restgasatmosphäre im optischen System) bei der erfindungsgemäßen Modifikation der eingestellten Kippwinkel zumindest näherungsweise berücksichtigt werden.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Durchführen einer Abstandsmessung an wenigstens einer Position im optischen System, wobei das Modifizieren der eingestellten Kippwinkel ferner in Abhängig keit vom Ergebnis dieser Abstandsmessung erfolgt. So kann beispielsweise je nach Ausgestaltung der Spiegelanordnung bzw. Aktuatorik eine Messung des jeweiligen (temperaturabhängigen) Abstandes zwischen einem Magneten und einer Antriebs- und Sensoreinheit erfolgen, wobei dieser Abstand dann als indi rektes Maß für die aktuelle Temperatur des betreffenden Spiegelelements her angezogen werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Nutzung von Betriebsparametern und/oder Sensordaten von an wenigstens einer Position im optischen System vorhandenen Sensoren zum Anlernen eines Algorithmus des Maschinellen Lernens, wobei das Modifizieren der eingestellten Kippwinkel ferner in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses angelernten Algorithmus erfolgt.

Gemäß einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Sensor aus der Gruppe ausgewählt, die Energiesensoren, Temperatursensoren, Beschleunigungs sensoren, bildgebende Sensoren und Abstandsensoren enthält. Die Betriebs parameter können z.B. Sollwerte der Kippwinkel der Spiegelelemente, Werte der Leistung der Lichtquelle und/oder Werte des Umgebungsdrucks in der Vakuum kammer des optischen Systems umfassen.

Das Maschinelle Lernen kann überwachtes Lernen (= „Supervised Learning“), teilüberwachtes Lernen (= „Semi-Supervised Learning“) oder auch unüberwachtes Lernen (= „Unsupervised Learning“) umfassen.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Spiegelanordnung ein Feldfacetten spiegel.

Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System eine Beleuchtungs einrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System für eine Arbeitswellen länge von weniger als 250nm, insbesondere weniger als 200nm, ausgelegt.

Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System für eine Arbeitswellen länge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt. Die Erfindung betrifft weiter auch ein optisches System für die Mikrolithographie, welches zur Durchführung eines Verfahrens mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen ausgelegt ist, mit

- einer Lichtquelle;

- einer Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von an eine Tragstruktur mechanisch angebundenen Spiegelelementen, wobei diese Spiegel elemente über den Spiegelelementen jeweils zugeordnete Aktoren um unabhängig voneinander einstellbare Kippwinkel zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung des von der Spiegelanordnung ausgehenden Lichtes verstellbar sind; und

- einer Steuerungsanordnung, welche auf Basis von der Steuerungsanord nung zugeführten Soll-Kippwinkeln Ansteuerungssignale an die den Spiegelelementen jeweils zugeordneten Aktoren übermittelt,

- wobei diese Steuerungsanordnung dazu konfiguriert ist, die Ansteuerungs signale auf Basis von im Betrieb des optischen Systems zu erwartenden, thermisch induzierten Kippwinkeländerungen dynamisch anzupassen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unter- ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

Figur 1a-1d schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen

Aufbaus einer Spiegelanordnung und des dem erfindungs gemäßen Verfahren zugrundeliegenden Konzepts; Figur 2-4 Flussdiagramme zur Erläuterung möglicher Ausführungs formen eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 5 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage; und

Figur 6 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im DUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 5 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 500, in der die Erfindung bei spielsweise realisierbar ist.

Gemäß Fig. 5 weist eine Beleuchtungseinrichtung der Projektions belichtungsanlage 500 einen Feldfacettenspiegel 503 und einen Pupillenfacet tenspiegel 504 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 503 wird das Licht einer Licht quelleneinheit, welche im Beispiel eine EUV-Lichtquelle (Plasmalichtquelle) 501 und einen Kollektorspiegel 502 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupil lenfacettenspiegel 504 sind ein erster Teleskopspiegel 505 und ein zweiter Teleskopspiegel 506 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspie gel 507 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 521-526 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 531 auf einem Maskentisch 530 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 541 auf einem Wafertisch 540 be findet.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in einer für den Betrieb im EUV aus gelegten Projektionsbelichtungsanlage beschränkt. Insbesondere kann die Er findung auch in einer für den Betrieb im DUV (d.h. bei Wellenlängen kleiner als 250nm, insbesondere kleiner als 200nm) ausgelegten Projektionsbelichtungs anlage oder auch in einem anderen optischen System vorteilhaft angewendet werden.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren möglichen Aufbaus einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 600, welche für den Betrieb bei Wellenlängen im DUV-Bereich (z.B. ca. 193nm) ausgelegt ist und ebenfalls eine Beleuchtungseinrichtung 601 und ein Projektionsobjektiv 608 auf weist.

Die Beleuchtungseinrichtung 601 umfasst eine Lichtquelle 602 und eine in stark vereinfachter Weise durch Linsen 603, 604 und eine Blende 605 symbolisierte Beleuchtungsoptik. Die Arbeitswellenlänge der Projektionsbelichtungsanlage 600 beträgt in dem gezeigten Beispiel 193 nm bei Verwendung eines ArF-Exci- merlasers als Lichtquelle 602. Die Arbeitswellenlänge kann jedoch beispiels weise auch 248 nm bei Verwendung eines KrF-Excimerlasers oder 157 nm bei Verwendung eines F2-Lasers als Lichtquelle 602 betragen. Zwischen der Be leuchtungseinrichtung 601 und dem Projektionsobjektiv 608 ist eine Maske 607 in der Objektebene OP des Projektionsobjektivs 608 angeordnet, die mittels eines Maskenhalters 606 im Strahlengang gehalten wird. Die Maske 607 weist eine Struktur im Mikrometer- bis Nanometer-Bereich auf, die mittels des Projek tionsobjektives 608 beispielsweise um den Faktor 4 oder 5 verkleinert auf eine Bildebene IP des Projektionsobjektivs 608 abgebildet wird. Das Projektions objektiv 608 umfasst eine ebenfalls lediglich in stark vereinfachter Weise durch Linsen 609 bis 612 symbolisierte Linsenanordnung, durch die eine optische Achse OA definiert wird. In der Bildebene IP des Projektionsobjektivs 608 wird ein durch einen Substrat halter 618 positioniertes und mit einer lichtempfindlichen Schicht 615 versehe nes Substrat 616, bzw. ein Wafer, gehalten. Zwischen dem bildebenenseitig letzten optischen Element 620 des Projektionsobjektivs 608 und der lichtemp findlichen Schicht 615 befindet sich ein Immersionsmedium 650, bei dem es sich beispielsweise um deionisiertes Wasser handeln kann.

Den im weiteren beschriebenen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die sich für eine vorgegebene Leistung einer in einem optischen System eingesetz ten Lichtquelle (z.B. der EUV-Lichtquelle 501 aus Fig. 5 oder der DUV-Licht- quelle 602 aus Fig. 6) die im Betrieb des optischen Systems zu erwartenden (und sich insbesondere während der Startphase nach Einschalten der Licht quelle zeitlich ändernden) thermisch induzierten Kippwinkeländerungen der Spiegelelemente einer Spiegelanordnung (z.B. des Feldfacettenspiegels 503 aus Fig. 5 oder einer in der Projektionsbelichtungsanlage 600 aus Fig. 6 einge setzten Spiegelanordnung) ermittelt werden. Auf Basis dieser Ermittlung erfolgt dann eine Modifikation der über den jeweiligen Spiegelelementen zugeordnete Aktoren tatsächlich eingestellten Kippwinkel, so dass besagte, durch die ther misch induzierte Deformation bewirkten Kippwinkeländerungen entsprechend kompensiert werden.

Fig. 1a-1d dienen zur Erläuterung des dem erfindungsgemäßen Verfahren zu grundeliegenden Konzepts anhand schematischer Darstellungen des möglichen Aufbaus einer Spiegelanordnung 100 in Form eines Facettenspiegels.

Die Spiegelanordnung 100 weist gemäß Fig. 1a eine Mehrzahl von Spiegel elementen 110 auf, von denen jedes Spiegelelement 110 eine optische Wirk fläche 111 besitzt und über eine Gelenkanordnung 112 an eine Basis 113 mechanisch angebunden ist. Die Basis 113 von jedem der Spiegelelemente 110 ist auf einer für alle Spiegelelemente 110 gemeinsamen, ersten T rägerplatte 105 befestigt. Des Weiteren ist auf der der optischen Wirkfläche 111 abgewandten Rückseite jedes Spiegelelements 110 ein Stößel 114 befestigt, welcher an seinem dem Spiegelelement 110 entgegengesetzten Ende an einem Magneten 115 fixiert ist.

Jedem der Spiegelelemente 110 ist ferner eine Antriebs- und Sensoreinheit 130 zugeordnet, wobei die Antriebs- und Sensoreinheiten 130 wiederum auf einer gemeinsamen zweiten Trägerplatte 125 befestigt sind. Jede Antriebs- und Sensoreinheit 130 weist (z.B. insgesamt vier) Elektromagnete 131 sowie (nicht dargestellte) Sensoren auf. Über geeignete Ansteuerung der Elektromagnete 131 kann infolge der auf den jeweils zugeordneten Magneten 115 wirkenden Magnetkraft der jeweilige Magnet 115 und damit das über den Stößel 114 ange bundene Spiegelelement 110 in eine gewünschte Position verkippt werden, wobei die Position über die jeweils zugeordneten Sensoren jeder Antriebs- und Sensoreinheit 130 kontrolliert wird. Die Ansteuerung der Elektromagnete 131 der Antriebs- und Sensoreinheiten 130 erfolgt über eine Steuerungseinheit 140. Dieser Steuerungseinheit 140 werden Sollpositions-Daten 141 (Soll-Kippwinkel) für die einzelnen Spiegelelemente 110 zugeführt, und die Steuerungseinheit 140 übermittelt entsprechende Ansteuerungssignale 142 an die Antriebs- und Sensoreinheiten 130.

Im Betrieb des die Spiegelanordnung 100 aufweisenden optischen Systems führt die auftreffende elektromagnetische Strahlung zu einer thermisch induzier ten Deformation sowohl der die Spiegelelemente 110 tragenden ersten Träger platte 105 als auch der die Antriebs- und Sensoreinheiten 130 tragenden zweiten Trägerplatte 125.

Fig. 1 b zeigt ebenfalls schematisch und beispielhaft einen infolge dieser Defor mationen erreichten Zustand. Wie aus Fig. 1 b ersichtlich ist, sind infolge der thermisch induzierten Deformationen die einzelnen Spiegelelemente 110 aus ihrer ursprünglichen Position verschoben und verkippt mit der Folge, dass die Sensoren der Antriebs- und Sensoreinheiten 130 nunmehr eine Abweichung des jeweiligen Zentrums 116 eines Magneten 115 von der ebenfalls eingezeichneten Sensorachse detektieren (wobei beispielhaft, jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre, die Sollposition des Zentrums 116 als auf der jeweiligen Sensorachse befindlich angenommen wird). Der Umstand der Detek tion einer solchen Abweichung hat nun ohne die im Weiteren beschriebenen erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Folge, dass über die Steuerungseinrich tung 140 eine „Korrektur“ in den in Fig. 1c schematisch dargestellten Zustand erfolgt, in welchem die Zentren 116 der jeweiligen Magneten 115 wieder an der als korrekt angenommenen Position in Bezug zur entsprechenden Sensorachse der Antriebs- und Sensoreinheit 130 liegen.

Wie ebenfalls aus Fig. 1c ersichtlich ist, zeigen jedoch die einzelnen Spiegel elemente 110 bzw. deren optische Wirkflächen nun nicht mehr in die eigentlich gewünschte Richtung. Vielmehr entspricht die tatsächlich gemäß Fig. 1c erfol gende Ausrichtung der Spiegelelemente 110 derjenigen, welche von der Steue rungsanordnung 140 fälschlicherweise (nämlich ohne angemessene Berück sichtigung der erfolgten thermischen Deformation) als korrekte Ausrichtung angenommen wurde.

Erfindungsgemäß erfolgt nun eine Berücksichtigung der besagten thermisch induzierten Deformationen in solcher Weise, dass die entsprechenden Soll positionen (d.h. Kippwinkel-Sollwerte) der einzelnen Spiegelfacetten in geeigne ter Weise modifiziert werden, wie im Weiteren noch unter Bezugnahme auf Fig. 2-4 näher erläutert wird. Im Ergebnis bewirken dann gemäß Fig. 1d die Antriebs und Sensoreinheiten 130 eine modifizierte - und vom vorstehenden Szenario von Fig. 1c abweichende - Aktuierung der einzelnen Spiegelelemente 110 mit der Folge, dass im Ergebnis die jeweiligen optischen Wirkflächen 111 der Spiegelelement 110 unter Berücksichtigung thermisch induzierter Deformatio nen wieder in die gewünschte Richtung zeigen.

Des Weiteren ist gemäß Fig. 1d wenigstens ein Temperatursensor 144 an geeig neter Position an der Spiegelanordnung 100 bzw. an der ersten T rägerplatte 105 angebracht. Die im Weiteren beschriebene dynamische Anpassung der Kipp winkel-Sollwerte im Betrieb des optischen Systems kann dann zusätzlich auch auf Basis der von dem Temperatursensor 144 an die Steuerungseinheit 140 übermittelten Signale 143 erfolgen. Erfindungsgemäß wird somit in dem in Fig. 1d gezeigten Zustand eine auch unter Berücksichtigung der thermisch induzierten Deformationen der Träger platten 105, 125 korrekte Ausrichtung der Spiegelelemente 110 bzw. deren op tischer Wirkflächen 111 erzielt. Hierzu werden wie erläutert die zur Verkippung der Spiegelelemente 110 der Spiegelanordnung 100 ohnehin vorhandenen Aktoren (welche im konkreten Ausführungsbeispiel durch die Antriebs- und Sensoreinheiten 130 in Zusammenwirken mit den Magneten 115 gebildet wer den) genutzt, so dass insoweit kein zusätzlicher konstruktiver Aufwand erforder lich ist.

Zur Ermittlung der geeigneten Ansteuerungssignale 142, anhand derer die Aktuierung der einzelnen Spiegelelemente 110 über die Antriebs- und Sensor einheiten 130 erfolgt, bestehen erfindungsgemäß unterschiedliche Möglich keiten, wie im Weiteren unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme von Fig. 2 bis Fig. 4 erläutert wird. Diesen Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die sich für eine vorgegebene Leistung der im jeweiligen optischen System eingesetzten Lichtquelle die im Betrieb des optischen Systems zu erwartenden (und sich ins besondere während der Startphase nach Einschalten der Lichtquelle zeitlich ändernden) thermisch induzierten Kippwinkeländerungen ermittelt werden. Auf Basis dieser Ermittlung erfolgt dann eine Modifikation der über die den jeweiligen Spiegelelementen 110 zugeordneten Aktoren bzw. die Antriebs- und Sensorein heiten 130 tatsächlich eingestellten Kippwinkel, so dass die besagten, zu erwar tenden und durch die thermisch induzierte Deformation bewirkten Kippwinkel änderungen entsprechend kompensiert werden.

In einer Ausführungsform kann gemäß dem Flussdiagramm von Fig. 2 die Er mittlung der zu erwartenden thermisch induzierten Kippwinkeländerungen im Wege einer Simulation (z.B. anhand der Finite-Elemente-Methode) erfolgen. Hierbei können auf Basis der im Schritt S210 vorgegebenen Leistung der Licht quelle auf Basis eines thermischen Modells die sich im Bereich der Spiegel anordnung 100 ergebende Temperaturverteilung sowie das aus dieser Tempe raturverteilung resultierende Deformationsmuster vorhergesagt werden. Eine solche modellbasierte Simulation wird gemäß Fig. 2 im Schritt S220 durch geführt.

Die Aktuierung der Spiegelelemente erfolgt sodann im Schritt S230 unter dyna mischer Anpassung der Kippwinkel-Sollwerte mit der Folge, dass die Spiegel elemente 110 wie vorstehend anhand von Fig. 1d erläutert unter Berücksichti gung der erfolgten thermisch induzierten Deformationen in die gewünschte Rich tung zeigen.

In einem optionalen Schritt S240 kann zu einem geeigneten Zeitpunkt (z.B. wäh rend einer Betriebspause des optischen Systems etwa zum Wechseln eines Wafers) eine Nachkalibrierung der Positionen der Spiegelelemente 110 erfol gen, so dass dann sämtliche Spiegelelemente 110 bzw. deren optische Wirk flächen 111 in die gewünschte Richtung weisen und hierbei ein über die bislang vergangene Zeit bzw. Einschaltdauer der Lichtquelle aufgesammelter Fehler nachkorrigiert wird.

Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 2 dadurch, dass die Ermittlung der (z.B. zu unter schiedlichen Zeitpunkten nach dem Einschalten der Lichtquelle) zu erwartenden thermisch induzierten Kippwinkeländerungen für die Spiegelelemente anhand der Durchführung einer Mehrzahl von Messungen der betreffenden thermisch induzierten Kippwinkeländerungen in einer Vorab-Kalibrierung erfolgt. Eine auf diese Weise erstellte Nachschlagtabelle kann dann in analoger Weise zu der Ausführungsform von Fig. 2 anschließend im tatsächlichen Betrieb des opti schen Systems zur dynamischen Anpassung der Kippwinkel-Sollwerte genutzt werden.

Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von denjenigen aus Fig. 2 und Fig. 3 dadurch, dass zusätzlich (d.h. nach zuvor im Schritt S420 er folgter Ermittlung der zu erwartenden thermisch induzierten Kippwinkeländerungen nach Vorgabe einer Lichtquellenleistung im Schritt S410) eine Temperaturmessung an wenigstens einer Position im optischen System durchgeführt wird. Hierzu kann gemäß Fig. 1d wenigstens ein Temperatursensor 144 an geeigneter Position z.B. auf der Spiegelanordnung 100 angebracht sein. Die anschließend im Schritt S440 und analog zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erfolgende dynamische Anpassung der Kippwinkel-Soll- werte im Betrieb des optischen Systems kann dann zusätzlich auch auf Basis des Ergebnisses dieser Temperaturmessung erfolgen. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auch unerwünschte Dosisschwankungen der Lichtquelle und/oder Schwankungen in der Effizienz einer vorhandenen Kühlung sowie auch ggf. stattfindende Absorptionseffekte in einer Restgasatmosphäre im optischen System zumindest näherungsweise berücksichtigt werden können, da zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Vorab-Simulation bzw. Kalibrierung auch eine tat sächliche Temperaturmessung im Bereich der Spiegelanordnung 100 erfolgt.

In weiteren Ausführungsformen kann zusätzlich oder alternativ zur vorstehend genannten Temperaturmessung auch eine Messung des jeweiligen Abstandes zwischen Magnet 115 und Antriebs- und Sensoreinheit 130 erfolgen, wobei dieser Abstand wiederum als indirektes Maß für die aktuelle Temperatur des betreffenden Spiegelelements 110 herangezogen werden kann.

Gemäß weiteren Aspekten der Offenbarung kann eine Ermittlung geeigneter Modifikationen der Kippwinkel-Sollwerte im Betrieb der Spiegelanordnung bzw. des optischen Systems auch dadurch erfolgen, dass die Spiegelelemente suk zessive von der aktuellen (Soll-)Position auf eine Messposition „umgeschaltet“ werden, in welcher das auf das betreffende Spiegelelement auftreffende Licht dann in Richtung zu einem Detektor (z.B. einer CCD-Kamera) gelenkt wird, mit welchem die resultierende Positionsabweichung bestimmt wird. Hierbei wird je doch in Kauf genommen, dass während dieser Messung der Positionsabwei chung das für die Messung genutzte Licht nicht für die eigentliche Waferbelich tung zur Verfügung steht. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich auch eines der Spiegelelemente bzw. ein an geeigneter Position (typischerweise an einer Position mit vergleichsweise hoher thermischer Deformation) befindlicher reflektierender Bereich zur Ablenkung eines Messlichtstrahls genutzt werden, wobei die Positionsänderung dieses Messlichtstrahls dann wiederum auf einem Detektor gemessen und als indirektes Maß für die Temperatur bzw. die thermisch induzierte Deformation genutzt werden kann. In weiteren Ausgestal- tungen kann auch eine aktive Überwachung der jeweiligen Position sämtlicher Spiegelelemente über ein geeignetes externes Sensorsystem durchgeführt werden.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alterna tive Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merk malen 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 be schränkt ist.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems für die Mikrolithographie, wobei das optische System eine Lichtquelle sowie eine Spiegelanordnung (100) mit einer Mehrzahl von an eine Tragstruktur mechanisch angebunde nen Spiegelelementen (110) aufweist, und wobei diese Spiegelelemente (110) über den Spiegelelementen jeweils zugeordnete Aktoren um unabhän gig voneinander einstellbare Kippwinkel zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung des von der Spiegelanordnung (100) ausgehenden Lichtes verstellbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Ermitteln von für unterschiedliche thermische Zustände des optischen Systems zu erwartenden, thermisch induzierten Kippwinkeländerun gen für die Spiegelelemente (110); b) Modifizieren der über die den jeweiligen Spiegelelementen zugeord neten Aktoren im Betrieb des optischen Systems eingestellten Kipp winkel in Abhängigkeit von der Ermittlung in Schritt a) derart, dass die zu erwartenden Kippwinkeländerungen wenigstens teilweise kompen siert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die unterschied lichen thermischen Zustände des optischen Systems unterschiedlichen Ein schaltdauern der Lichtquelle entsprechen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln von zu erwartenden, thermisch induzierten Kippwinkeländerungen für unterschiedliche Werte der Leistung der Lichtquelle erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln im Schritt a) die Durchführung einer Simulation auf Basis eines thermischen Modells umfasst.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ermitteln im Schritt a) die Durchführung einer Mehrzahl von Messungen thermisch induzierter Kippwinkeländerungen für die Spiegel elemente in einer Vorab-Kalibrierung umfasst.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass während einer vorübergehenden Unterbrechung des Betriebs des optischen Systems eine Nachkalibrierung der jeweiligen Einstellungen der Spiegelelemente erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass dieses ferner den Schritt aufweist:

- Durchführen einer Temperaturmessung an wenigstens einer Position im optischen System unter Verwendung wenigstens eines Temperatur sensors (144); wobei das Modifizieren der eingestellten Kippwinkel im Schritt b) ferner in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Temperaturmessung erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass dieses ferner den Schritt aufweist:

- Durchführen einer Abstandsmessung an wenigstens einer Position im optischen System; wobei das Modifizieren der eingestellten Kippwinkel im Schritt b) ferner in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Abstandsmessung erfolgt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass dieses ferner den Schritt aufweist:

- Nutzung von Betriebsparametern und/oder Sensordaten von an wenigs tens einer Position im optischen System vorhandenen Sensoren zum Anlernen eines Algorithmus des Maschinellen Lernens, wobei das Modifizieren der eingestellten Kippwinkel im Schritt b) ferner in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses angelernten Algorithmus erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor aus der Gruppe ausgewählt ist, die Energiesensoren, Tempera tursensoren, Beschleunigungssensoren, bildgebende Sensoren und Abstandsensoren enthält.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Spiegelanordnung (100) ein Feldfacettenspiegel ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das optische System eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage ist.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das optische System für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 250nm, insbesondere weniger als 200nm, ausgelegt ist.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das optische System für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt ist.

15. Optisches System für die Mikrolithographie, zur Durchführung eines Verfah rens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit

• einer Lichtquelle;

• einer Spiegelanordnung (100) mit einer Mehrzahl von an eine Trag struktur mechanisch angebundenen Spiegelelementen (110), wobei diese Spiegelelemente (110) über den Spiegelelementen jeweils zu geordnete Aktoren um unabhängig voneinander einstellbare Kipp winkel zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung des von der Spiegelanordnung (100) ausgehenden Lichtes verstellbar sind; und • einer Steuerungsanordnung (140), welche auf Basis von der Steuerungsanordnung (140) zugeführten Soll-Kippwinkeln (141) Ansteuerungssignale (142) an die den Spiegelelementen (110) jeweils zugeordneten Aktoren übermittelt, · wobei diese Steuerungsanordnung (140) dazu konfiguriert ist, die

Ansteuerungssignale (142) auf Basis von im Betrieb des optischen Systems zu erwartenden, thermisch induzierten Kippwinkeländerun gen dynamisch anzupassen.