DE102016225701A1 - Method for operating an EUV lithography system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage, umfassend: Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Belichtungs-Betriebszustand, bei dem eine EUV-Strahlungsquelle der EUV-Lithographieanlage eingeschaltet ist und EUV-Strahlung erzeugt, wobei im Strahlengang der EUV-Strahlung eine Mehrzahl von reflektierenden optischen Elementen (9, 10) angeordnet ist, die durch die EUV-Strahlung aufgeheizt werden, sowie Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Pausen-Betriebszustand, bei dem die EUV-Strahlungsquelle ausgeschaltet ist, wobei in dem Pausen-Betriebszustand mindestens eines der reflektierenden optischen Elemente (9, 10) auf eine Heiz-Temperatur (TH) aufgeheizt wird, die größer ist als die Umgebungstemperatur (TU) des reflektierenden optischen Elements (9, 10), insbesondere größer als Raumtemperatur.The invention relates to a method for operating an EUV lithography system, comprising: operating the EUV lithography system in an exposure operating state, in which an EUV radiation source of the EUV lithography system is turned on and generates EUV radiation, wherein in the beam path of the EUV radiation a plurality of reflective optical elements (9, 10) are arranged, which are heated by the EUV radiation, and operating the EUV lithography system in a pause mode, in which the EUV radiation source is turned off, wherein in the pause mode at least one of the reflective optical elements (9, 10) is heated to a heating temperature (TH) which is greater than the ambient temperature (TU) of the reflective optical element (9, 10), in particular greater than room temperature.
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage, umfassend: Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Belichtungs-Betriebszustand, bei dem eine EUV-Strahlungsquelle der EUV-Lithographieanlage eingeschaltet ist und EUV-Strahlung erzeugt, wobei im Strahlengang der EUV-Strahlung eine Mehrzahl von reflektierenden optischen Elementen angeordnet ist, die durch die EUV-Strahlung aufgeheizt werden.The invention relates to a method for operating an EUV lithography system, comprising: operating the EUV lithography system in an exposure operating state, in which an EUV radiation source of the EUV lithography system is turned on and generates EUV radiation, wherein in the beam path of the EUV radiation a plurality of reflective optical elements are arranged, which are heated by the EUV radiation.
EUV-Lithographieanlagen werden mit einer EUV-Lichtquelle betrieben, die EUV-Strahlung mit einer hohen Strahlungsleistung von ggf. mehreren hundert Watt erzeugt. Insbesondere die ersten reflektierenden optischen Elemente, die im Strahlengang auf die EUV-Strahlungsquelle folgen, sind hohen thermischen Lasten durch die EUV-Strahlung ausgesetzt. Diese reflektierenden optischen Elemente werden typischer Weise aktiv mit Hilfe eines Kühlmediums gekühlt, um zu hohe Betriebstemperaturen an den optischen Oberflächen der reflektierenden optischen Elemente und damit einhergehende Schäden an deren reflektierender Beschichtung zu vermeiden. Bei zukünftigen EUV-Lithographieanlagen wird die Leistung der EUV-Strahlungsquelle und damit auch die Wärmelast an den optischen Elementen ggf. zunehmen, so dass ggf. zukünftig Kühlmittel, beispielsweise Kühlflüssigkeiten, eingesetzt werden, deren Kühlmittel-Temperatur deutlich unter der Raumtemperatur liegt.EUV lithography systems are operated with an EUV light source that generates EUV radiation with a high radiation power of perhaps several hundred watts. In particular, the first reflective optical elements that follow in the beam path to the EUV radiation source are exposed to high thermal loads by the EUV radiation. These reflective optical elements are typically actively cooled by means of a cooling medium to avoid excessive operating temperatures at the optical surfaces of the reflective optical elements and concomitant damage to their reflective coating. In future EUV lithography systems, the power of the EUV radiation source and thus also the heat load on the optical elements may increase, so that in the future, if necessary, coolant, for example cooling liquids, whose coolant temperature is significantly below the room temperature.
Die Einstellung der Temperatur an optischen Elementen während des Betriebs einer EUV-Lithographieanlage ist in mehreren Dokumenten beschrieben:
In der
In the
Aus der
In der
Aus der
In der
In der
Es hat sich herausgestellt, dass sich mit abnehmender Temperatur die Adsorption von kontaminierenden Stoffen an den optischen Oberflächen von reflektierenden optischen Elementen, die typischer Weise eine reflektierende Mehrlagen-Beschichtung aufweisen, deutlich erhöht. Dies ist insbesondere relevant für oxidierende Restgasspezies wie Wasser und Sauerstoff. Als Konsequenz daraus ist die Oxidationsrate beim Start des Belichtungs-Betriebszustands, bei dem die Temperatur der reflektierenden optischen Elemente gering ist, drastisch erhöht. Eine Tiefenschädigung der reflektierenden Beschichtung durch Oxidation ist durch in-situ Reinigung, beispielsweise mit aktiviertem Wasserstoff bzw. mit Wasserstoff-Radikalen, nicht vollständig reversibel, so dass die Schädigung bei jedem weiteren Oxidations-Zyklus weiter zunimmt.It has been found that with decreasing temperature, the adsorption of contaminants on the optical surfaces of reflective optical elements, which typically have a reflective multilayer coating, significantly increased. This is especially relevant for residual oxidizing species such as water and oxygen. As a consequence, the oxidation rate at the start of the exposure operation state where the temperature of the reflective optical elements is low is drastically increased. In-situ cleaning, for example with activated hydrogen or with hydrogen radicals, does not completely reversibly damage the reflective coating by oxidation, so that the damage continues to increase with each further oxidation cycle.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer EUV-Lithographieanlage anzugeben, welches es ermöglicht, die Oxidationsrate an den optischen Oberflächen von optischen Elementen der EUV-Lithographieanlage zu senken sowie insbesondere die Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften durch transiente thermale Effekte nach dem Einschalten der EUV-Lithographieanlage möglichst gering zu halten.The object of the invention is to specify a method for operating an EUV lithography system, which makes it possible to reduce the oxidation rate at the optical surfaces of optical elements of the EUV lithography system and In particular, to minimize the impairment of the imaging properties due to transient thermal effects after switching on the EUV lithography system.
Gegenstand der ErfindungSubject of the invention
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, weiter umfassend: Betreiben der EUV-Lithographieanlage in einem Pausen-Betriebszustand, bei dem die EUV-Lichtquelle abgeschaltet ist, wobei in dem Pausen-Betriebszustand mindestens eines der reflektierenden optischen Elemente auf eine Heiz-Temperatur aufgeheizt wird, die größer ist als die Umgebungstemperatur des reflektierenden optischen Elements, insbesondere größer als Raumtemperatur (d.h. größer als ca. 22°C).This object is achieved by a method of the aforementioned type, further comprising: operating the EUV lithography system in a pause mode in which the EUV light source is switched off, wherein in the pause mode of operation at least one of the reflective optical elements to a heating Is heated, which is greater than the ambient temperature of the reflective optical element, in particular greater than room temperature (ie greater than about 22 ° C).
Wie weiter oben beschrieben wurde, werden reflektierende optische Elemente und Strukturen insbesondere im Beleuchtungssystem eines EUV-Lithographie-Scanners in der Regel aktiv gekühlt, um eine thermische Beschädigung der Mehrlagen-Beschichtung während des Belichtungs-Betriebszustands bzw. um eine thermische Drift durch das Aufheizen der jeweiligen Struktur zu verhindern. Sofern keine Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, sinkt die Temperatur der Mehrlagen-Beschichtung während des Pausen-Betriebszustands ab und erreicht typischer Weise die Umgebungstemperatur, die z.B. der Raumtemperatur (ca. 22°C) entsprechen kann. Je nach Kühlleistung, die zur Kompensation der absorbierten Leitung im Bestrahlungs- bzw. Belichtungsbetrieb eingesetzt wird, kann die Temperatur jedoch auch deutlich unter Raumtemperatur, ggf. deutlich unter 0°C liegen.As has been described above, reflective optical elements and structures, in particular in the illumination system of an EUV lithography scanner, are generally actively cooled in order to prevent thermal damage to the multilayer coating during the exposure operating state or thermal drift due to the heating of the multilayer coating to prevent each structure. Unless countermeasures are taken, the temperature of the multilayer coating decreases during the pause mode of operation and typically reaches the ambient temperature, e.g. room temperature (about 22 ° C). Depending on the cooling capacity, which is used to compensate for the absorbed line in the irradiation or exposure operation, but the temperature can also be well below room temperature, possibly well below 0 ° C.
Während des Standard-Belichtungs-Betriebszustands wird zudem ein erheblicher Anteil der optischen Elemente des Beleuchtungssystems in der Regel nicht vollständig von der EUV-Strahlung ausgeleuchtet bzw. die Oberflächen der optischen Elemente sind in bestimmten Teilbereichen nicht im Strahlengang der EUV-Strahlung angeordnet. Welche Teilbereiche der optischen Elemente nicht im Strahlengang angeordnet sind, hängt von den jeweils für den Belichtungsbetrieb vorgegebenen Beleuchtungs-Einstellungen (z.B. Dipol-Beleuchtung, Quadrupol-Beleuchtung etc.) ab. Die nicht von der EUV-Strahlung beleuchteten Teilbereiche der optischen Elemente sind auch während des Belichtungs-Betriebs „kalt“, d.h. diese weisen in der Regel eine deutlich niedrigere Temperatur auf als die von der EUV-Strahlung getroffenen Teilbereiche der optischen Elemente.In addition, during the standard exposure operating state, a considerable portion of the optical elements of the illumination system is generally not completely illuminated by the EUV radiation, or the surfaces of the optical elements are not arranged in the beam path of the EUV radiation in certain subregions. Which partial areas of the optical elements are not arranged in the beam path depends on the respective illumination settings (for example dipole illumination, quadrupole illumination etc.) which are predetermined for the exposure mode. The portions of the optical elements not illuminated by the EUV radiation are also "cold" during exposure operation, i. these generally have a significantly lower temperature than the portions of the optical elements hit by the EUV radiation.
Da die Oxidationsrate an reflektierenden optischen Elementen mit Mehrlagen-Beschichtungen deutlich mit der Temperatur des reflektiven optischen Elements skaliert, ist die Oxidationsrate nach einem Pausen-Betriebszustand, während dessen oxidierende Restgasspezies auf den thermisch nicht belasteten (kälteren) optischen Elementen akkumulieren, bzw. nach einem Umschalten zwischen zwei unterschiedlichen Beleuchtungs-Einstellungen (z.B. zwischen Dipol-Beleuchtung und Quadrupol-Beleuchtung etc.) auf denjenigen Spiegel-Elementen eines segmentierten oder facettierten Spiegels bzw. auf denjenigen Flächen- bzw. Teilbereichen eines flächigen Spiegels, die in einem vorhergehenden Belichtungs-Betriebszustand nicht von der EUV-Strahlung getroffen wurden, besonders hoch. Auch vergleichsweise kurze Belichtungs-Betriebsdauern von zu Beginn der Belichtungsdauer kälteren optischen Elementen oder kälteren Flächenbereichen der optischen Elemente können daher die reflektierende Beschichtung irreversibel beschädigen, was ggf. zu einem unplanmäßigen Stillstand und Austausch der betroffenen Optik führen kann. Zudem kann das Aufheizen zuvor kalter Spiegelsegmente – insbesondere bei facettierten Spiegeln – zu einer Drift in der Spiegelposition und -orientierung führen. Insbesondere bei aktiv in der Position und Orientierung geregelten Spiegelelementen kann eine Temperaturveränderung des Positionssensors zu einer fehlerhaften Positionsregelung und damit zu verschlecherten und driftenden Abbildungseigenschaften führen.Since the oxidation rate of reflective optical elements having multilayer coatings scales well with the temperature of the reflective optical element, the oxidation rate is after a pause mode during which residual oxidizing species accumulate on the thermally unstressed (colder) optical elements Switching between two different illumination settings (eg between dipole illumination and quadrupole illumination, etc.) on those mirror elements of a segmented or faceted mirror or on those surface regions or areas of a planar mirror that are in a preceding exposure operating state not hit by the EUV radiation, especially high. Even comparatively short exposure periods of operation of optical elements which are colder at the beginning of the exposure time or colder surface regions of the optical elements can therefore irreversibly damage the reflective coating, which may possibly lead to an unscheduled standstill and replacement of the affected optics. In addition, heating up previously cold mirror segments - especially with faceted mirrors - can lead to drift in the mirror position and orientation. Especially with mirror elements that are actively controlled in position and orientation, a temperature change of the position sensor can lead to a faulty position regulation and thus to deteriorated and drifting imaging properties.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Temperatur zumindest der für die Oxidation besonders relevanten reflektierenden optischen Elemente, genauer gesagt die Temperatur an deren optischen Oberflächen, auch während des Pausen-Betriebszustands auf einem hohen Temperaturniveau zu halten. Zu diesem Zweck wird eine Heizquelle verwendet, die in der Regel nur während des Pausen-Betriebszustands aktiviert wird, um den Ausfall der Heizung durch die EUV-Strahlungsquelle zu kompensieren. Durch die erhöhte Temperatur der reflektierenden optischen Elemente im Pausen-Betriebszustand kann die Oxidationsrate im nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand gering gehalten bzw. stark abgeschwächt werden.According to the invention, it is therefore proposed to keep the temperature of at least the reflective optical elements which are particularly relevant for the oxidation, more precisely the temperature at their optical surfaces, also at a high temperature level during the pause operating state. For this purpose, a heat source is used, which is usually activated only during the pause mode to compensate for the failure of the heater by the EUV radiation source. Due to the elevated temperature of the reflective optical elements in the pause operating state, the oxidation rate in the subsequent exposure operating state can be kept low or greatly attenuated.
Das weiter oben im Zusammenhang mit einer EUV-Lithographieanlage beschriebene Betriebsverfahren kann grundsätzlich auch bei anderen optischen Vorrichtungen eingesetzt werden, die eine Strahlungsquelle aufweisen, die energiereiche Strahlung erzeugt und bei denen das Problem der Oxidation bzw. der Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften durch eine thermische Drift bzw. durch transiente thermale Effekte besteht. Beispielsweise kann das Verfahren auch bei Inspektionssystemen zur Inspektion von Masken oder von Wafern eingesetzt werden, insbesondere wenn diese zur Verwendung für die EUV-Lithographie vorgesehen sind.The operating method described above in connection with an EUV lithography system can in principle also be used with other optical devices which have a radiation source which generates high-energy radiation and in which the problem of oxidation or deterioration of the optical properties is caused by thermal drift due to transient thermal effects. For example, the method can also be used in inspection systems for inspecting masks or wafers, especially if they are intended for use in EUV lithography.
Bei einer Variante wird das reflektierende optische Element sowohl in dem Belichtungs-Betriebszustand als auch in dem Pausen-Betriebszustand mit einem Kühlmedium gekühlt. Die Kühlung mit dem Kühlmedium wird typischer Weise während des Pausen-Betriebszustands aufrechterhalten, da ein Ausschalten und nachfolgendes Einschalten der Kühlung die Dauer des Pausen-Betriebszustands typischer Weise erhöhen würde. Die Oxidationsrate nimmt drastisch zu, sofern Niedertemperatur-Kühlmittel verwendet werden, d.h. Kühlmittel, deren Kühlmittel-Temperatur ggf. deutlich kleiner als die Raumtemperatur ist. Die Temperatur der reflektierenden optischen Elemente kann sich in diesem Fall im Pausen-Betriebszustand ggf. bis auf die Kühlmittel-Temperatur reduzieren, d.h. deutlich unter die Raumtemperatur, ggf. auch deutlich unter 0°C. In a variant, the reflective optical element is cooled both in the exposure mode and in the pause mode with a cooling medium. The cooling with the cooling medium is typically maintained during the pause mode of operation, as turning off and then turning on the cooling would typically increase the duration of the pause mode of operation. The oxidation rate increases drastically if low-temperature coolant is used, ie coolant whose coolant temperature may be significantly lower than the room temperature. In this case, the temperature of the reflective optical elements may be reduced to the coolant temperature in the pause operating state, ie, well below the room temperature, and possibly even well below 0 ° C.
Eine höhere Kühlleistung durch Niedertemperatur-Kühlmittel wird gegebenenfalls benötigt, wenn die Leistung der EUV-Strahlungsquelle sich erhöht, beispielsweise wenn die Leistung bei mehr als ca. 500 W liegt. Die Heizung von reflektierenden optischen Elementen auch während des Pausen-Betriebszustands ist in diesem Fall besonders vorteilhaft, da dies deutlich höhere Kühlleistungen und somit mehr Flexibilität in den mechanischen Design-Optionen ermöglicht.Higher cooling performance by low-temperature coolant may be needed if the output of the EUV radiation source increases, for example if the power is greater than about 500W. The heating of reflective optical elements even during the pause mode of operation is particularly advantageous in this case, as this allows significantly higher cooling capacities and thus more flexibility in the mechanical design options.
Bei einer weiteren Variante wird das reflektierende optische Element auf eine Heiz-Temperatur von mindestens 30°C, von mindestens 60°C, ggf. von mindestens 80°C oder mindestens 100°C aufgeheizt. Insbesondere kann das reflektierende optische Element, genauer gesagt dessen optische Oberfläche, auch im Pausen-Betriebszustand auf eine Temperatur aufgeheizt werden, die der Betriebstemperatur im Belichtungs-Betriebszustand entspricht. Auf diese Weise können thermische Drifts der reflektierenden optischen Elemente, die sich auf die optische Performance auswirken, beim Einschalten der EUV-Lithographieanlage bzw. am Beginn eines Belichtungs-Betriebszustands vermieden werden. Beim Beginn des Belichtungs-Betriebszustands ohne die oben beschriebene Heizung kann beispielsweise am ersten optischen Element im Strahlengang eines Beleuchtungssystems die Temperatur um ca. 100 Kelvin zunehmen. Wird die Temperatur eines jeweiligen reflektierenden optischen Elements auch im Pausen-Betriebszustand auf der Betriebstemperatur gehalten, kann die EUV-Lithographieanlage bzw. können deren reflektierende optischen Elemente in einem stationären Temperaturzustand gehalten werden, der sich auch im Pausen-Betriebszustand nicht verändert.In a further variant, the reflective optical element is heated to a heating temperature of at least 30 ° C, of at least 60 ° C, optionally of at least 80 ° C or at least 100 ° C. In particular, the reflective optical element, more precisely its optical surface, can also be heated in the pause mode of operation to a temperature which corresponds to the operating temperature in the exposure operating state. In this way, thermal drifts of the reflective optical elements which have an effect on the optical performance can be avoided when the EUV lithography system is switched on or at the beginning of an exposure operating state. At the beginning of the exposure operating state without the above-described heating, for example, the temperature at the first optical element in the beam path of an illumination system may increase by approximately 100 Kelvin. If the temperature of a respective reflective optical element is maintained at the operating temperature even in the pause operating state, the EUV lithography system or its reflective optical elements can be kept in a stationary temperature state, which does not change even in the pause operating state.
Die Heizquelle zum Aufheizen der reflektierenden optischen Elemente kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein, beispielsweise kann diese einen oder mehrere elektrische Heizdrähte aufweisen, welche das optische Element z.B. an dessen Rückseite oder ggf. im Volumen des Substrats erwärmen.The heating source for heating the reflective optical elements may be formed in different ways, for example, it may comprise one or more electric heating wires, which comprise the optical element, e.g. at the rear or possibly in the volume of the substrate to heat.
Bei einer Variante umfasst das Aufheizen des optischen Elements das Einstrahlen von Heizstrahlung einer Heiz-Strahlungsquelle auf das mindestens eine optische Element. Die Heiz-Strahlungsquelle kann die Heizstrahlung ggf. auf die Rückseite des optischen Elements einstrahlen, d.h. auf diejenige Seite des optischen Elements, die nicht mit einer reflektierenden Beschichtung versehen ist.In a variant, the heating of the optical element comprises the irradiation of heating radiation of a heating radiation source onto the at least one optical element. If necessary, the heating radiation source can radiate the heating radiation onto the rear side of the optical element, i. on the side of the optical element that is not provided with a reflective coating.
Bei einer bevorzugten Variante wird die Heizstrahlung auf die optische Oberfläche des optischen Elements eingestrahlt. Unter der optischen Oberfläche wird im Sinne dieser Anmeldung eine Oberfläche des optischen Elements verstanden, an der die EUV-Strahlung reflektiert wird. Um dies zu ermöglichen, weist das reflektierende optische Element an der optischen Oberfläche eine reflektierende Beschichtung auf. Wird das optische Element unter normalem Einfall, d.h. bei Einfallswinkeln von typischer Weise weniger als ca. 45° zur Flächennormalen von der EUV-Strahlung getroffen, handelt es sich bei der reflektierenden Beschichtung in der Regel um eine Mehrlagen-Beschichtung, die Paare von Einzelschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes aufweist. Wird das optische Element unter streifendem Einfall von der EUV-Strahlung getroffen, d.h. bei Einfallswinkeln von typischer Weise mehr als ca. 60° zur Flächennormalen der optischen Oberfläche, ist ggf. eine reflektierende Beschichtung mit einer einzigen Schicht aus einem z.B. metallischen Material ausreichend, das eine geringe Absorption sowie einen geringen Brechungsindex für die unter streifendem Einfall auftreffende EUV-Strahlung aufweist.In a preferred variant, the heating radiation is irradiated onto the optical surface of the optical element. For the purposes of this application, the optical surface means a surface of the optical element on which the EUV radiation is reflected. To make this possible, the reflective optical element has a reflective coating on the optical surface. When the optical element is under normal incidence, i. at angles of incidence typically less than about 45 ° to the surface normal of the EUV radiation, the reflective coating is typically a multilayer coating having pairs of single layers with different refractive indices. If the optical element is struck by the EUV radiation in a grazing incidence, i. at angles of incidence typically greater than about 60 ° to the surface normal of the optical surface, a reflective coating having a single layer of e.g. sufficient metallic material, which has a low absorption and a low refractive index for the incident grazing incidence EUV radiation.
Bei einer Variante wird die optische Oberfläche des mindestens einen reflektierenden optischen Elements von der Heizstrahlung homogen bestrahlt. Eine (im Wesentlichen) über die optische Oberfläche homogene Bestrahlung, d.h. eine Bestrahlung mit im Wesentlichen gleicher Heizleistung der Heizstrahlung an jeder Position der optischen Oberfläche ist insbesondere vorteilhaft, um ein möglichst gleichmäßiges bzw. homogenes Temperaturprofil an der optischen Oberfläche zu erzeugen.In one variant, the optical surface of the at least one reflective optical element is homogeneously irradiated by the heating radiation. A (substantially) homogeneous radiation over the optical surface, i. Irradiation with essentially the same heating power of the heating radiation at each position of the optical surface is particularly advantageous in order to produce the most uniform or homogenous temperature profile on the optical surface.
Bei einer alternativen Variante wird die optische Oberfläche des mindestens einen reflektierenden optischen Elements von der Heizstrahlung inhomogen bestrahlt. Eine inhomogene Bestrahlung ist günstig, wenn unterschiedliche Flächenbereiche der optischen Oberfläche unterschiedliche Temperaturen aufweisen sollen oder wenn eine unterschiedliche Temperatur in unterschiedlichen Flächenbereichen der optischen Oberfläche nach einem vorausgegangenen Belichtungs-Betriebszustand ausgeglichen werden soll, indem kältere Flächenbereiche einer stärkeren Heizleistung ausgesetzt werden als wärmere Flächenbereiche.In an alternative variant, the optical surface of the at least one reflective optical element is irradiated inhomogeneously by the heating radiation. Inhomogeneous irradiation is favorable if different surface areas of the optical surface are to have different temperatures or if a different temperature in different surface areas of the optical surface is to be compensated after a previous exposure operating state by colder surface areas be exposed to a higher heat output than warmer surface areas.
Bei einer weiteren Variante wird beim Einstrahlen die Position, an der die Heizstrahlung auf die optische Oberfläche auftrifft, verändert. Bei dieser Variante trifft die Heizstrahlung nur in einem Teilbereich, z.B. in der Art eines Heiz-Spots, auf die optische Oberfläche auf. Die Position des Teilbereichs kann variiert werden, beispielsweise indem die Heiz-Strahlungsquelle selbst geeignet im Raum ausgerichtet oder eine geeignete Zuführung der Heiz-Strahlung vorgenommen wird. Insbesondere kann bei dieser Variante die Heizstrahlung auf eine scannende Art und Weise oder auch schrittweise über die optische Oberfläche bewegt werden.In a further variant, the position at which the heating radiation impinges on the optical surface is changed during irradiation. In this variant, the heating radiation strikes only in a partial area, e.g. in the manner of a heating spot, on the optical surface. The position of the partial area can be varied, for example by the heating radiation source itself being suitably aligned in space or by a suitable supply of the heating radiation being undertaken. In particular, in this variant, the heating radiation can be moved in a scanning manner or also stepwise over the optical surface.
In einer Weiterbildung wird bei der inhomogenen Bestrahlung mindestens ein erster Flächenbereich der optischen Oberfläche, der in einem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand außerhalb des Strahlengangs der EUV-Strahlung angeordnet war, mit höherer Heizleistung bestrahlt als ein zweiter Flächenbereich, der in dem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand in dem Strahlengang der EUV-Strahlung angeordnet war. Bei dieser Variante dient die Heizstrahlung dazu, vorzugsweise denjenigen Flächenbereich bzw. diejenigen Flächenbereiche der optischen Oberfläche zu bestrahlen, die im vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand nicht im Strahlengang der EUV-Lithographieanlage angeordnet waren.In a further development, in the case of inhomogeneous irradiation, at least one first surface area of the optical surface, which was arranged in a preceding exposure operating state outside the beam path of the EUV radiation, is irradiated with a higher heating power than a second area area, which in the preceding exposure operating state in FIG the beam path of the EUV radiation was arranged. In this variant, the heating radiation serves to irradiate preferably those surface area or those surface areas of the optical surface which were not arranged in the beam path of the EUV lithography system in the preceding exposure operating state.
Insbesondere kann es sich bei den mit höherer Heizleistung bestrahlten Flächenbereichen um Segmente oder Einzelspiegel eines segmentierten oder facettierten Spiegels handeln, wie er in einem Beleuchtungssystem der EUV-Lithographieanlage verwendet wird. In diesem Fall werden typischer Weise diejenigen Spiegelsegmente oder Einzelspiegel, die bei dem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand nicht von der EUV-Strahlung getroffen wurden, mit einer höheren Heizleistung beaufschlagt, um einen bevorstehenden Wechsel der Beleuchtungs-Einstellungen vorzubereiten und auf diese Weise die Standzeit zwischen zwei aufeinander folgenden Belichtungs-Betriebszuständen zu minimieren. Es versteht sich, dass bei dieser Variante nicht zwingend alle Facetten-Elemente oder Segmente, die bei dem vorausgehenden Belichtungs-Betriebszustand außerhalb des EUV-Strahlengangs angeordnet waren, mit einer höheren Heizleistung bestrahlt werden müssen.In particular, the surface areas irradiated with higher heating power may be segments or individual mirrors of a segmented or faceted mirror, as used in an illumination system of the EUV lithography system. In this case, typically, those mirror segments or individual mirrors which were not struck by the EUV radiation in the preceding exposure mode will be subjected to a higher heating power to prepare for an imminent change in the lighting settings and thus the life between two to minimize successive exposure operating conditions. It is understood that in this variant, not necessarily all facet elements or segments that were arranged in the preceding exposure operating state outside the EUV beam path, must be irradiated with a higher heat output.
Bevorzugt wird die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle derart gewählt, dass die Temperatur der optischen Oberfläche des optischen Elements beim Übergang vom Pausen-Betriebszustand zum nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand im Wesentlichen konstant bleibt, d.h. die Temperatur der optischen Oberfläche am Ende des Pausen-Betriebszustands stimmt im Wesentlichen mit der stationären Betriebstemperatur des optischen Elements überein. Unter dem Begriff „im Wesentlichen konstant“ wird hierbei eine maximale Abweichung der (lokalen) Temperatur der optischen Oberfläche am Ende des Pausen-Betriebszustands von der stationären Betriebstemperatur von weniger als ca. 5 K verstanden.Preferably, the heating power of the heating radiation source is selected such that the temperature of the optical surface of the optical element remains substantially constant at the transition from the pause mode to the subsequent mode of exposure, i. E. the temperature of the optical surface at the end of the pause mode of operation substantially coincides with the steady-state operating temperature of the optical element. The term "essentially constant" is understood to mean a maximum deviation of the (local) temperature of the optical surface at the end of the pause operating state from the steady-state operating temperature of less than approximately 5 K.
Bei dieser Variante können insbesondere nur diejenigen Spiegelsegmente oder -facetten mit Hilfe der Heizstrahlung aufgeheizt werden, die im unmittelbar nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand im Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle angeordnet sind. Die spätere, betriebsbedingte Temperaturverteilung insbesondere an bezüglich thermaler Drift besonders sensitiven Stellen bzw. Flächenbereichen des optischen Elements kann in diesem Fall bereits während des Pausen-Betriebszustands, d.h. vor dem Wechsel bzw. Übergang in den Belichtungs-Betriebszustand, eingestellt bzw. möglichst gut angenähert werden.In this variant, in particular only those mirror segments or facets can be heated by means of the heating radiation, which are arranged in the immediately following exposure operating state in the beam path of the EUV radiation source. The later, operational temperature distribution, in particular with respect to areas of the optical element which are particularly sensitive to thermal drift, can in this case already during the pause operating state, i. before the change or transition into the exposure operating state, adjusted or approximated as well as possible.
Bei einer Weiterbildung wird die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle in dem Pausen-Betriebszustand an die Strahlungs-Leistung der EUV-Strahlung der EUV-Strahlungsquelle in dem nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand angepasst. Die Anpassung der Heizleistung an die Strahlungs-Leistung der EUV-Strahlungsquelle kann insbesondere ortsabhängig erfolgen, so dass sich an einer jeweiligen optischen Oberfläche eine gewünschte ortsabhängige Temperaturverteilung einstellt, wie dies weiter oben beschrieben ist. Für die Anpassung der Heizleistung kann auf in einer Datenbank hinterlegte Werte zurückgegriffen werden, in der die zu erwartende (stationäre) Betriebstemperatur des optischen Elements bzw. der optischen Elemente bei jeweils unterschiedlichen Beleuchtungs-Einstellungen (ggf. ortsabhängig) hinterlegt ist. Da die im nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand verwendeten Beleuchtungs-Einstellungen typischer Weise bereits im vorhergehenden Pausen-Betriebszustand bekannt sind, kann die Heizleistung der Heiz-Strahlungsquelle geeignet angepasst werden.In a further development, the heating power of the heating radiation source in the pause operating state is adapted to the radiation power of the EUV radiation of the EUV radiation source in the subsequent exposure operating state. The adaptation of the heating power to the radiation power of the EUV radiation source can in particular be location-dependent, so that adjusts a desired location-dependent temperature distribution at a respective optical surface, as described above. For adjusting the heating power, it is possible to fall back on values stored in a database in which the expected (stationary) operating temperature of the optical element or of the optical elements is stored at respectively different illumination settings (if necessary depending on location). Since the lighting settings used in the subsequent exposure mode are typically already known in the previous pause mode of operation, the heating power of the heater radiation source can be suitably adjusted.
Bei einer weiteren Variante wird die Heizstrahlung von der Heiz-Strahlungsquelle über eine Umlenkeinrichtung in den Strahlengang der EUV-Strahlung eingestrahlt, die in dem Pausen-Betriebszustand in den Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle eingebracht wird. Die Umlenkeinrichtung dient dazu, die Heizstrahlung in den Strahlengang der EUV-Lithographieanlage einzukoppeln, so dass diese zu derjenigen optischen Oberfläche gelangen kann, die mit Hilfe der Heizstrahlung aufgeheizt werden soll. Bei der Zuführungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Umlenkspiegel handeln, aber auch andere (umlenkende) optische Einrichtungen können zu diesem Zweck verwendet werden. Der Umlenkspiegel kann im Pausen-Betriebszustand in den Strahlengang der EUV-Strahlung eingebracht, beispielsweise eingeschwenkt, werden, und in dem Belichtungs-Betriebszustand aus dem EUV-Strahlengang herausgeschwenkt werden. Die Umlenkeinrichtung in Form des Umlenkspiegels kann ggf. zusätzliche Freiheitsgrade aufweisen, beispielsweise zwei Rotationsfreiheitsgrade, um den Umlenkspiegel in der Art eines Scannerspiegels zu verkippen und auf diese Weise die Heizstrahlung an unterschiedliche Orte an der optischen Oberfläche auszurichten, so dass dort eine gewünschte Wärmelast in das optische Element eingebracht wird.In a further variant, the heating radiation is radiated by the heating radiation source via a deflection device in the beam path of the EUV radiation, which is introduced in the pause operating state in the beam path of the EUV radiation source. The deflection device serves to couple the heating radiation into the beam path of the EUV lithography system, so that it can reach the optical surface which is to be heated with the aid of the heating radiation. The supply device may be, for example, a deflection mirror, but also other (redirecting) optical Facilities can be used for this purpose. The deflection mirror can be introduced into the beam path of the EUV radiation in the pause operating state, for example pivoted in, and be swiveled out of the EUV beam path in the exposure operating state. The deflecting device in the form of the deflecting mirror may possibly have additional degrees of freedom, for example two rotational degrees of freedom to tilt the deflecting mirror in the manner of a scanner mirror and in this way align the heating radiation at different locations on the optical surface, so that there is a desired heat load in the optical element is introduced.
In einer besonders bevorzugten Variante ist die Umlenkeinrichtung derart ausgeführt, dass sie sich in den Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle einführen lässt, dass sich das im (nachfolgenden) Belichtungs-Betrieb erste reflektierende optische Element im Strahlengang der EUV-Strahlungsquelle mit Hilfe der Umlenkeinrichtung vollflächig ausleuchten lässt und dass weitere, im Strahlengang nachfolgende reflektierende optische Elemente entsprechend des bereits eingestellten Beleuchtungs-Einstellungen über die Reflektion der Heizstrahlung an den im Strahlengang vorausgehenden reflektierenden optischen Elementen temperiert werden. In diesem Fall ist es ausreichend, nur das erste reflektierende optische Element im Strahlengang der EUV-Strahlung, beispielsweise den ersten EUV-Spiegel des Beleuchtungssystems, mit der Heizstrahlung zu beaufschlagen. Wie weiter oben beschrieben wurde, werden in diesem Fall die Beleuchtungs-Einstellungen im nachfolgenden Belichtungs-Betriebszustand bereits währen des Pausen-Betriebszustands eingestellt.In a particularly preferred variant, the deflection device is embodied such that it can be inserted into the beam path of the EUV radiation source such that the first reflecting optical element in the beam path of the EUV radiation source illuminates the entire surface in the beam path of the EUV radiation source by means of the deflection device leaves and that further, in the beam path subsequent reflective optical elements are tempered according to the already set illumination settings on the reflection of the heating radiation to the preceding in the beam path reflective optical elements. In this case, it is sufficient to apply only the first reflective optical element in the beam path of the EUV radiation, for example the first EUV mirror of the illumination system, with the heating radiation. As described above, in this case, the illumination settings in the subsequent exposure mode are already set during the pause mode of operation.
Die Umlenkeinrichtung kann auch ausgebildet sein, die Heizstrahlung wahlweise, d.h. je nach der Ausrichtung der Umlenkeinrichtung, auf die optischen Oberflächen von reflektierenden optischen Elementen einzustrahlen, die im Strahlengang vor oder im Strahlengang nach der Umlenkeinrichtung angeordnet sind. Beispielsweise kann die Umlenkeinrichtung zu diesem Zweck in der Nähe des Zwischenfokus zwischen dem Strahlformungssystem und dem Beleuchtungssystem angeordnet sein und je nach Ausrichtung entweder die Heizstrahlung zu den reflektierenden optischen Elementen des Beleuchtungssystems oder zu dem in dem Strahlformungssystem angeordneten Kollimator in Form eines Kollektor-Spiegels umlenken.The deflection device can also be designed to selectively control the heating radiation, i. Depending on the orientation of the deflection, to irradiate the optical surfaces of reflective optical elements, which are arranged in the beam path in front of or in the beam path after the deflection device. For example, for this purpose, the deflection device may be arranged in the vicinity of the intermediate focus between the beam-shaping system and the illumination system and deflect either the heating radiation to the reflective optical elements of the illumination system or to the arranged in the beam shaping system collimator in the form of a collector mirror depending on the orientation.
Alternativ zur Verwendung einer Umlenkeinrichtung, die in den Strahlengang der EUV-Strahlung eingebracht wird, kann die Heizstrahlung auch auf die optische Oberfläche eingestrahlt werden, ohne dass zu diesem Zweck eine Umlenkeinrichtung in den Strahlengang eingebracht wird. Die Heizstrahlung kann beispielsweise in Freistrahlpropagation von der Heiz-Strahlungsquelle in den Strahlengang eingestrahlt werden oder ggf. mit Hilfe von Glasfasern zu einer Stelle in der Nähe des Strahlengangs geführt werden, an der die Heizstrahlung aus den Glasfasern austritt.As an alternative to using a deflecting device, which is introduced into the beam path of the EUV radiation, the heating radiation can also be irradiated onto the optical surface without a deflecting device being introduced into the beam path for this purpose. The heating radiation can be radiated into the beam path, for example, in free jet propagation from the heating radiation source or, if necessary, guided by means of glass fibers to a location in the vicinity of the beam path at which the heating radiation emerges from the glass fibers.
Bei einer weiteren Variante wird als Heiz-Strahlungsquelle zur Erzeugung der Heizstrahlung eine Infrarot-Strahlungsquelle, eine DUV-Strahlungsquelle oder eine Kombination mehrerer Strahlungsquellen verwendet. Bei der Heiz-Strahlungsquelle kann es sich beispielsweise um einen Infrarotlaser oder um eine breitbandige IR-Strahlungsquelle, beispielsweise eine Infrarotlampe, handeln, welche Heizstrahlung mit einer geeigneten Heizleistung erzeugt. Es versteht sich, dass ggf. auch Strahlung bei anderen Wellenlängen als im IR-Wellenlängenbereich als Heizstrahlung verwendet werden kann. Beispielsweise kann eine DUV-Strahlungsquelle als Heizstrahlungsquelle verwendet werden, d.h. eine Strahlungsquelle, die Heizstrahlung im DUV-Wellenlängenbereich mit Wellenlängen von weniger als 300 nm erzeugt. Des Weiteren kann mittels einer gezielten Kombination von mehreren Strahlungsquellen, die typischerweise unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, die Reflektivität und Absorption der Heizstrahlung an den ersten optischen Elementen so angepasst werden, dass die später mit der EUV Strahlung deponierte Wärmelast auf diesen ersten optischen Elementen bestmöglich nachgebildet wird.In a further variant, an infrared radiation source, a DUV radiation source or a combination of a plurality of radiation sources is used as the heating radiation source for generating the heating radiation. The heating radiation source can be, for example, an infrared laser or a broadband IR radiation source, for example an infrared lamp, which generates heating radiation with a suitable heat output. It is understood that, if necessary, radiation at wavelengths other than in the IR wavelength range can be used as heating radiation. For example, a DUV radiation source may be used as the radiant heat source, i. a radiation source that generates heat radiation in the DUV wavelength range with wavelengths less than 300 nm. Furthermore, the reflectivity and absorption of the heating radiation at the first optical elements can be adjusted by means of a specific combination of a plurality of radiation sources, which typically have different wavelengths, so that the heat load later deposited with the EUV radiation is emulated optimally on these first optical elements.
Als Heiz-Strahlungsquelle kann insbesondere ein Infrarot-Laser verwendet werden, der einen IR-Laserstrahl erzeugt, die in dem Strahlformungssystem auf ein Target-Material z.B. in Form eines Zinn-Tröpfchens fokussiert wird, um dieses in einen Plasma-Zustand überzuführen und auf diese Weise EUV-Strahlung zu erzeugen. Der IR-Laserstrahl wird zu diesem Zweck über eine Strahlführung in die Kammer des Strahlformungssystems geleitet, in der auch der Kollimator in Form eines Kollektor-Spiegels angeordnet ist. Durch das Einbringen einer geeigneten Umlenkeinrichtung in die Kammer des Strahlformungssystems kann während des Pausen-Betriebszustands der IR-Laserstrahl zur optischen Oberfläche des Kollektor-Spiegels umgelenkt werden, um diese auf die Heiz-Temperatur aufzuheizen bzw. um diese auf der Heiz-Temperatur zu halten.In particular, an infrared laser can be used as the heating radiation source, which generates an IR laser beam which, in the beam-shaping system, is irradiated onto a target material, e.g. is focused in the form of a tin droplet, in order to convert this into a plasma state and in this way to produce EUV radiation. The IR laser beam is passed for this purpose via a beam guide in the chamber of the beam-forming system, in which the collimator is arranged in the form of a collector mirror. By introducing a suitable deflecting device into the chamber of the beam-forming system, the IR laser beam can be deflected to the optical surface of the collector mirror during the pause operating state in order to heat it to the heating temperature or to keep it at the heating temperature ,
Bei einer weiteren Variante wird die Heizstrahlung gepulst auf die optische Oberfläche des reflektierenden optischen Elements eingestrahlt, um kontaminierende Stoffe von der optischen Oberfläche des reflektierenden optischen Elements abzulösen. Bei dieser Variante werden kurze Pulse der Heizstrahlung, beispielsweise im IR-Wellenlängenbereich, auf die optische Oberfläche eingestrahlt, um kontaminierende, insbesondere oxidierende Stoffe von der optischen Oberfläche zu desorbieren bzw. abzulösen. Auf diese Weise kann beim Umschalten in den Belichtungs-Betriebszustand die Oxidationsrate reduziert werden, die aufgrund einer ggf. langen Lagerungsdauer der optischen Elemente bei niedrigen Temperaturen ansonsten zu Beginn des Belichtungs-Betriebszustands sehr groß ist. Es versteht sich, dass alternativ die Heizstrahlung kontinuierlich auf die optische Oberfläche eingestrahlt werden kann, wenn eine solche Desorption nicht erforderlich ist.In a further variant, the heating radiation is pulsed on the optical surface of the reflective optical element in order to detach contaminants from the optical surface of the reflective optical element. In this variant, short pulses of the heating radiation, for example in the IR wavelength range, are irradiated onto the optical surface in order to desorb or detach contaminating, in particular oxidizing, substances from the optical surface. This way, when switching in the exposure operating state, the oxidation rate can be reduced, which is very large due to a possibly long storage life of the optical elements at low temperatures otherwise at the beginning of the exposure operating state. It is understood that, alternatively, the heating radiation can be continuously irradiated onto the optical surface, if such a desorption is not required.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can be realized individually for themselves or for several in any combination in a variant of the invention.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigtEmbodiments are illustrated in the schematic drawing and will be explained in the following description. It shows
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference numerals are used for identical or functionally identical components.
In
Die im Strahlformungssystem
Um die beiden reflektierenden optischen Elemente
Im Belichtungs-Betriebszustand wird nach einer kurzen Aufwärmphase ein stationärer Betriebszustand erreicht, bei dem die optischen Elemente
Wird die EUV-Lithographieanlage
Im Pausen-Betriebszustand kühlen sich die beiden reflektierenden optischen Elemente
Wie in
Um die Oxidationsrate möglichst klein zu halten, werden im Pausen-Betriebszustand die reflektierenden optischen Elemente
Nachfolgend wird anhand von
Bei dem in
Bei dem in
Auf diese Weise kann an dem zweiten Spiegel
Um die Heizstrahlung
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
Der Pausen-Betriebszustand kann beispielsweise dazu verwendet werden, eine Reinigung der EUV-Lithographieanlage
Bei dem ersten Spiegel
Die Facetten-Elemente des Pupillen-Facettenspiegel
Es ist daher günstig, die ersten Flächenbereiche des Pupillen-Facettenspiegels
Die Heizstrahlung
Die Heizstrahlung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (14)
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| DE102016225701.3A DE102016225701A1 (en) | 2016-12-21 | 2016-12-21 | Method for operating an EUV lithography system |
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Publications (1)
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| DE102016225701A1 true DE102016225701A1 (en) | 2017-03-02 |
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Family Applications (1)
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