[发明专利]用于确定光学系统中光学元件的加热状态的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于确定光学系统中、更具体地说是微光刻投射曝光系统中的光学元件的加热状态的方法和装置，其中，在光学系统的操作期间，电磁辐射撞击光学元件(400)的入射表面(401)，其中，通过使用校准参数，基于通过位于距入射表面(401)一定距离处的至少一个温度传感器(420)执行的温度测量来估计入射表面处的平均温度，并且其中，根据光学系统中设定的照明设置来不同地选择所述校准参数。

本申请要求2021年1月19日提交的德国专利申请DE 10 2021 100 995.2的优先权。该DE申请的内容通过引用结合在本申请文本中

技术领域

本发明涉及一种用于确定光学系统中、特别是微光刻投射曝光设备中的光学元件的加热状态的方法和装置。

背景技术

微光刻用于生产微结构部件，例如集成电路或液晶显示器。微光刻工艺在所谓的投射曝光设备中进行，该投射曝光设备具有照明装置和投射镜头。在这种情况下，通过照明装置照明的掩模(＝掩模母版)的图像通过投射镜头投射到衬底(例如硅晶片)上，该衬底涂覆有光敏层(光致抗蚀剂)并布置在投射镜头的像平面中，从而将掩模结构转印到衬底的光敏涂层上。

在设计用于EUV范围的投射镜头中，也就是说在例如大约13nm或大约7nm的波长处，由于缺乏可用的适当透光折射材料，反射镜被用作成像过程的光学部件。实践中出现的一个问题是，除了其他原因之外，由于吸收了EUV光源发射的辐射，EUV反射镜变热并经历相关的热膨胀或变形，这又会对光学系统的成像特性产生负面影响。

考虑到这种效应的一种已知方法是使用具有超低热膨胀的材料(“超低膨胀材料”)作为反射镜衬底材料，例如由康宁公司(Corning Inc.)出售的名为ULE^TM的硅酸钛玻璃，并且在光学有效表面附近的区域中设定所谓的零交叉温度。例如对于ULE^TM来说，该零交叉温度位于大约θ＝30℃处，在该零交叉温度下，热膨胀系数在其温度依赖性中具有零交叉点，在该零交叉点附近，反射镜衬底材料不发生热膨胀或者仅发生可忽略的热膨胀。

然而，实践中，在此出现的问题是，在微光刻投射曝光设备的操作期间，EUV反射镜暴露于入射电磁辐射的变化的强度，特别是局部地(因为例如使用了强度在各个EUV反射镜的光学有效表面上变化的照明设置)并且暂时地变化的强度，其中，相关的EUV反射镜通常特别是在微光刻曝光过程开始时、从相对较低的温度变热至光刻过程中达到的其操作温度。

在此并且在下文中，“照明设置”被理解为意指光学系统的光瞳平面中的强度分布。微光刻投射曝光设备中设定的典型照明设置例如是偶极照明设置或四极照明设置。

克服上述问题、特别是避免由输入到EUV反射镜中的变化的热量引起的表面变形和与这种变形相关的光学像差的方法包括：例如，主动冷却或使用预热器(在EUV使用辐射的相对较低的吸收阶段使用这种预热器能够实现主动反射镜加热，并且该加热能够随着EUV使用辐射的吸收的增加而相应地减少)。

为了保持反射镜温度尽可能恒定(通常是上述零交叉温度)，对这种预热器的操作进行闭环控制，这需要知道在每种情况下入射到相关反射镜上的辐射功率，从而允许相应地调整预热功率。为此(除了红外相机之外，由于安装空间的原因，红外相机并不总是实用的)，通常可以将温度传感器附接在距相应反射镜的光学有效表面适当距离处的反射镜的背面。

然而，实际上，在这种情况下会出现另一个问题，即：如果在反射镜的体积上设置的三维温度分布在空间上不均匀，则由这种温度传感器测量的温度值敏感地依赖于相应的传感器位置。

图5a-5d示出了说明该问题的示意图，其中，反射镜形式的光学元件的光学有效表面用“501”表示，温度传感器用“520”表示。此外，“TS”表示由温度传感器520测量的温度，而“T”是入射表面501处寻求的平均温度。在每种情况下，阴影线表示在光学元件内是假设均匀的温度分布还是不均匀的温度分布。