用于加热微光刻投射曝光设备中的光学元件的方法以及光学系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于加热微光刻投射曝光设备中光学元件的方法以及一种光学系统。在用于加热微光刻投射曝光设备中光学元件的方法中，使用加热装置(25)将加热功率引入光学元件中，其中基于设定点值来调节所述加热功率，并且其中所述设定点值在投射曝光设备(1)的操作期间随时间变化，加热功率的设定点值的变化包括基于光学元件的热行为的模型来模拟加热功率相较于其实际值的变化的效应。率相较于其实际值的变化的效应。率相较于其实际值的变化的效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加热微光刻投射曝光设备中的光学元件的方法以及光学系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2021年2月10日提交的德国专利申请DE 10 2021 201 258.2的优先权。该DE申请的内容通过引用并入本申请文本。


[0003]本专利技术涉及一种用于加热微光刻投射曝光设备中的光学元件的方法，并且涉及一种光学系统。

技术介绍

[0004]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。
[0005]在被设计用于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，由于缺乏合适可用的透光折射材料，反射镜被用作成像过程的光学部件。
[0006]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不利影响。
[0007]已知有各种方法来避免由输入EUV反射镜的热量引起的表面变形以及与之相关的光学像差。
[0008]众所周知，尤其是使用具有超低热膨胀的材料(“超低膨胀材料”)，例如康宁公司(Corning Inc.)出售的名为ULE
TM
的硅酸钛玻璃，作为反射镜基底材料，并且在光学有效表面附近的区域中设定所谓的过零温度。在该过零温度(例如对于ULE
TM
，该过零温度θ大约＝30℃)下，热膨胀系数的温度依赖性具有过零点，在该过零点附近，镜基底材料不发生热膨胀或者仅发生可忽略的热膨胀。
[0009]用于避免由输入EUV反射镜的热量引起的表面变形的可能的进一步方法包括使用加热装置，例如使用基于红外辐射的加热装置。利用这种加热装置，在EUV使用辐射的相对较低的吸收阶段可发生主动反射镜加热，所述主动反射镜加热随着EUV使用辐射的吸收的增加而相应减少。在这种情况下，可以将一个或多个温度传感器附接至EUV反射镜，基于在相关温度传感器的位置处获得的温度的设定点值来控制由加热装置引入相应EUV反射镜中的加热功率。
[0010]然而，在实践中，由于使用了在反射镜的光学有效表面上存在强度变化的照明设定，并且还由于在各个传感器位置处测得的温度“滞后于”实际表面温度的情况，在各个温度传感器位置处测得的温度不同于EUV反射镜的光学有效表面上的最终相关温度的这一效应会产生进一步的问题，因此，上述加热功率的控制最终不足以避免不期望的热量输入以
及随之而来的表面变形或光学像差。
[0011]关于现有技术，仅作为示例，参考DE 10 2017 207 862 A1、DE 10 2013204 427A1和DE 10 2017 205 405 A1。

技术实现思路

[0012]本专利技术的一个目的是提供一种用于加热微光刻投射曝光设备中的光学元件的方法，以及一种光学系统，其能够有效地避免由输入光学元件中的热量引起的表面变形以及随之而来的光学像差。
[0013]该目的分别通过根据可选的独立专利权利要求的特征的方法和光学系统来实现。
[0014]在一种用于加热微光刻投射曝光设备中的光学元件的方法中，使用加热装置将加热功率引入光学元件中，基于设定点值控制该加热功率，该设定点值在投射曝光设备的操作期间随时间变化，并且该加热功率的该设定点值的变化包括基于光学元件的热行为的模型来模拟该加热功率相较于其实际值的变化的相应效应。
[0015]本专利技术尤其基于以下概念：基于在相关投射曝光设备的操作期间随时间可变设置的设定点值，通过加热装置实现对引入微光刻投射曝光设备中的光学元件的加热功率的动态闭环控制，从而考虑光学系统或投射曝光设备的不同操作状态，或者考虑在光学系统的操作期间在这方面可用的信息。
[0016]本专利技术尤其包括以下原理：以模型辅助的方式来确定由加热装置引入光学元件中的加热功率相较于相应(实际)值的变化的效应，然后根据由此确定的效应、在光学系统的操作期间、可选地为所述闭环控制指定新的加热功率设定点值。在这种情况下，加热功率的变化的上述效应可能特别涉及光学系统的相应波前特性(例如，在微光刻投射曝光设备的投射镜头的像平面或晶片平面中提供的波前)。此外，以模型辅助的方式确定相应加热功率的变化的效应可以包括：实施相关光学系统的光学前向传播。
[0017]此外，还可以测量特定平面(例如，投射镜头的晶片平面)中由光学系统提供的波前。特别地，相应的测量结果可以用于校准前述前向传播或所述模型。
[0018]因此，根据本专利技术的加热功率的闭环控制基于在光学系统的操作期间随时间变化的设定点值，可以用于使相应加热过程动态地适应于光学系统的实际存在的并且波动的操作状态，特别地，可以执行各个情况下的热状态及其传播趋势的在线模拟。
[0019]根据一个实施例，考虑投射曝光设备中当前设定的照明设定来改变该设定点值。
[0020]根据一个实施例，考虑投射曝光设备中当前使用的掩模母版来改变该设定点值。
[0021]根据一个实施例，基于投射曝光设备的预定平面中当前存在的强度分布的测量来改变该设定点值。
[0022]根据一个实施例，考虑光学元件的材料中过零温度的已知空间分布来创建该模型。
[0023]根据一个实施例，使用人工智能方法生成该模型，在学习阶段使用多种训练数据来训练该模型，并且每种训练数据包括加热功率的值以及被分配给这些值的该投射曝光设备的波前特性。
[0024]根据一个实施例，至少部分地基于对投射曝光设备的不同操作条件下预期的波前特性的基于模型的模拟来提供这些训练数据。
[0025]根据另一实施例，至少部分地基于先前在投射曝光设备中针对不同操作条件测得的波前特性来提供这些训练数据。
[0026]根据一个实施例，以减小光学元件中温度分布的空间和/或时间变化的方式加热该光学元件。
[0027]根据一个实施例，以至少部分地补偿在投射曝光设备中其他地方引起的光学像差的方式加热该光学元件。
[0028]根据一个实施例，光学元件是反射镜。
[0029]根据一个实施例，光学元件被设计用于小于30nm、特别是小于15nm的工作波长。
[0030]本专利技术还涉及一种微光刻投射曝光设备的光学系统，该光学系统具有至少一个光学元件、用于加热该光学元件的加热装置、以及用于基于设定点值对由该加热装置引入该光学元件中的加热功率进行闭环控制的控制单元，该设定点值在光学系统的操作期间随时间变化，并且该加热功率的设定点值的变化包括基于光学元件的热行为的模型来模拟该加热功率相较于其实际值的变化的相应效应。
[0031]在一个实施例中，光学系统被配置为执行具有上述特征的方法。关于光学系统的优点和进一步优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于加热微光刻投射曝光设备中的光学元件的方法，其中，使用加热装置(25)将加热功率引入所述光学元件，并且基于设定点值来控制所述加热功率，所述设定点值在投射曝光设备的操作期间随时间变化，并且所述加热功率的设定点值的变化包括基于所述光学元件的热行为的模型来模拟所述加热功率相较于其实际值的变化的相应效应。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，考虑所述投射曝光设备(1)中当前设定的照明设定来改变所述设定点值。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，考虑所述投射曝光设备中当前使用的掩模母版(7)来改变所述设定点值。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述投射曝光设备(1)的预定平面中当前存在的强度分布的测量来改变所述设定点值。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，考虑所述光学元件的材料中过零温度的已知空间分布来创建所述模型。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用人工智能方法生成所述模型，在学习阶段使用多种训练数据来训练所述模型，并且每种训练数据包括所述加热功率的值和分配给这些值的所述投射曝光设备(1)的波前特性。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，至少部分地基于对所述投射曝光设备(1)的不同操作条件下预期的波前特性的基于模型的模拟来提供这些训练...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：