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EP4124210A1 - Vorrichtung zur erfassung einer temperatur, anlage zur herstellung eines optischen elementes und verfahren zur herstellung eines optischen elementes - Google Patents

Vorrichtung zur erfassung einer temperatur, anlage zur herstellung eines optischen elementes und verfahren zur herstellung eines optischen elementes

Info

Publication number
EP4124210A1
EP4124210A1 EP20837950.3A EP20837950A EP4124210A1 EP 4124210 A1 EP4124210 A1 EP 4124210A1 EP 20837950 A EP20837950 A EP 20837950A EP 4124210 A1 EP4124210 A1 EP 4124210A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical element
temperature
radiation
heating
thermal radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20837950.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Stolz
Timo Laufer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of EP4124210A1 publication Critical patent/EP4124210A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
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    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891—Temperature
    • G—PHYSICS
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    • G01J2005/0077—Imaging
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
    • G21K1/062—Devices having a multilayer structure

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting a temperature, a system for producing an optical element and a method for producing an optical element.
  • Projection exposure systems for microlithography for the EUV wavelength range from 1-120 nm are dependent on the reflective optical elements used for imaging a mask in an image plane having a high level of surface accuracy.
  • masks, as reflective optical elements for the EUV wavelength range should have a high level of precision in their surface shape, since their replacement is reflected in a not inconsiderable way in the operating costs of a projection exposure system.
  • Methods for correcting the surface shape of optical elements are in particular from US 6844272 B2, US 6849859 B2, DE 10239859 A1, US 6821 682 B1, US 20040061868 A1, US 20030006214 A1, US 200300081722 A1, US 6898 011 B2, US 7083290 B2, US 7 189655 B2, US 20030058986 A1, DE 102007051 291 A1, EP 1 521 155 A2 and US 4298247 are known.
  • correction methods listed in the documents mentioned are based on locally condensing the substrate material of optical elements by irradiation. This results in a change in the surface shape of the optical element in the vicinity of the irradiated areas.
  • Other methods are based on a direct surface removal of the optical element.
  • Still others of the methods mentioned make use of the thermal or electrical deformability of Materials in order to impress spatially extended surface shape changes on the optical elements.
  • DE 102011084117 A1 and WO 2011/020655 A1 disclose methods of adding to the reflective optical element, in addition to correcting the surface shape, before long-term compaction (hereinafter referred to as “compaction”) in the order of a few vol.% Or aging of the substrate material to protect against EUV radiation.
  • compaction long-term compaction
  • the surface of the reflecting optical element is subjected to radiation homogeneously and thus compressed and / or coated with a protective layer. Both methods prevent the EUV radiation from penetrating the substrate material. In this way, in the long term, impermissible surface deformations caused by the compaction of the material by the EUV radiation can be prevented.
  • the reason for the compaction or aging of substrate materials is assumed to be that at the high manufacturing temperatures of the substrate material a thermodynamic imbalance state is frozen, which changes into a thermodynamic basic state with EUV irradiation.
  • coatings from SiO2 can be produced which do not show any such compaction, since with an appropriately chosen coating method these layers are produced at significantly lower temperatures than the substrate material.
  • the compaction decreases over time, which in turn changes the surface shape.
  • This decrease in compaction which is also referred to below as decompactation, is presumably based on a relaxation of the defect states generated in the material by the irradiation.
  • the changes in the surface shape caused over time by decompacting during operation at the customer's can be anticipated by tempering the optical Elemen tes during production. As a result, the possibly remaining decompacting and the resulting changes to the surface during operation at the customer's site are reduced to a minimum.
  • the optical element is heated homogeneously or locally over a longer period of time to temperatures above the normal operating temperature, which is equivalent to an acceleration and thus an anticipation of the decompacting that takes place over time.
  • the disadvantage of the known tempering methods is that the temperature on the surface of the optical element, in particular a temperature profile, can only be measured indirectly.
  • the optical element can have recesses from the side surfaces or, in the case of a mirror, from the rear, into which temperature sensors are let. These record the temperature at the end of the recess, which is a few mm away from the surface.
  • the surface temperature can be determined indirectly by simulating the heat flow in the optical element. This method has the disadvantage that the temperature measurement is delayed and makes it difficult to regulate the heating power for heating the surface.
  • the object of the present invention is to provide a device and a method which eliminate the disadvantages of the prior art described above.
  • Another object of the invention is to provide an improved system for producing an optical element.
  • the element is arranged in such a way that the majority of the intensity of the thermal radiation detected by the temperature recording device and reflected by reflection on the surface of the optical element is emitted by the element
  • the proportion of the intensity of the thermal radiation detected by the temperature recording device and reflected by reflection on the surface of the optical element can be more than 70%, preferably more than 80%, particularly preferably more than 90%.
  • a filter in particular a polarization filter, can be arranged in front of the temperature recording device for filtering interfering radiation or for further improving the measurement.
  • the thermal radiation reflected on the surface of the element is usually not polarized when incident on the optical element, but can be polarized at suitable angles when reflecting on the optical surface.
  • the polarization filter can then be arranged in such a way that the radiation which is at least partially polarized by reflection and which is not desired for the measurement is filtered out. This reduces the portion of the parasitic thermal radiation of the element reaching the temperature recording device compared to the portion of the thermal radiation to be measured from the surface of the optical element, such as a mirror, which is to be recorded to determine the surface temperature.
  • the filter can be set up to be rotated about its own axis.
  • a known frequency can be impressed on the intensity of the reflected, polarized thermal radiation detected by the temperature device.
  • the signal component that is due to reflected (and un- desired) radiation declines easily identified and taken into account when determining the surface temperature of the optical element.
  • the surface of the optical element can comprise a coating with an emissivity for the wavelength range detected by the temperature recording device of greater than 0.05, preferably greater than 0.4 and particularly preferably greater than 0.95.
  • the surfaces of the optical element usually have coatings for the reflection of electromagnetic radiation with a wavelength between 1 nm and 400 nm. It can therefore be an additional layer, which does not reduce the reflectivity in the range from 1 nm to 400 nm and the emissivity of the surface for a
  • Wavelength from 1 pm to 15 pm can increase to the values described above, can be formed on the surface.
  • the layer can only be applied temporarily during tempering for measurement or control purposes, that is to say removed again after the tempering process and before the optical element is used, for example in a projection exposure system.
  • the surface of the element can be designed in such a way that the emissivity for the wavelength range detected by the temperature recording device is less than 0.4, preferably less than 0.2 and particularly preferably less than 0.05.
  • the element can also be coated, in which case a functional layer, as in the case of the optical element for semiconductor lithography, does not have to be taken into account.
  • the electromagnetic radiation can include heating radiation for heating the surface of the optical element.
  • This can be used, for example, for the targeted heating of the surface of the optical element, for example designed as a mirror, in order to achieve accelerated relaxation, that is to say decompacting, of the surface treated by irradiation and thereby compacted. This reduces the subsequent change in the surface of the mirror over the service life by decompacting to a minimum.
  • the invention further includes a system for producing a surface of an optical element for semiconductor lithography with an optical element with a surface irradiated by electromagnetic radiation.
  • the system comprises a first heating device, a second heating device and a device according to one of the exemplary embodiments described above.
  • the electromagnetic radiation can include thermal radiation in a wavelength range from 800 nm to 15 pm, that is, part of the infrared spectrum.
  • At least one heating device can comprise a light source.
  • the light source can be set up to provide directed electromagnetic radiation. This can mainly be in the infrared range.
  • the light source can comprise a laser or a lamp or a light-emitting diode.
  • the light source can also be used for both heating devices or both heating devices can be implemented as light sources, the first heating device emitting a constant heat output over the surface and the second heating device being able to introduce heat locally into the optical element. This can be done, for example, with a scanning laser beam.
  • the system can include at least one beam trap.
  • the beam trap can be arranged in such a way that the electromagnetic radiation reflected on the optical element is absorbed.
  • the power absorbed in the beam trap can, for example, be dissipated in a targeted manner by cooling the beam trap. In this way, an influencing of the determination of the temperature of the surface of the optical element by reflected heat radiation, for example from an enclosure of the system, can be effectively avoided.
  • a surface of the housing of the system can be designed in such a way that the emissivity for that detected by the temperature recording device Wavelength range is at least partially smaller than 0.4, preferably smaller than 0.2 and particularly preferably smaller than 0.05.
  • the surface of the housing can be coated.
  • the invention further includes a method for producing a surface of an optical element of a projection exposure system, the surface being tempered and, according to the invention, the surface temperature being detected during the tempering.
  • the surface temperature can be determined by detecting the thermal radiation emitted by the surface.
  • the parasitic thermal radiation of an element which is reflected by the temperature detection device and reflected by reflection on the surface of the optical element, can be minimized.
  • the parasitic thermal radiation of the element can be minimized by controlling the temperature of the element. If the element is cooled to a very low temperature, the radiated or emitted thermal radiation is smaller than with an element with a high temperature, depending on the wavelength. In the case of a surface of the optical element with a temperature of 100 ° Celsius, for example, the element can be cooled to a temperature of -20 ° Celsius. As a result, the ratio of the spectral radiation densities of the element and the surface of the optical element can be up to 1: 500.
  • the temperature recording device which can be designed as a thermal imaging camera, for example, can thereby determine the surface temperature of the optical element with a high degree of accuracy.
  • the parasitic thermal radiation of the element can be minimized by an emissivity of the element of less than 0.95, preferably of less than 0.4, particularly preferably less than 0.05. This can lead to a further reduction in the thermal radiation emitted by the element, which further reduces the ratio between the spectral radiation density of the element and the surface of the optically active surface.
  • the parasitic thermal radiation of the element can be minimized by filtering the thermal radiation detected by the temperature detection device. For example, the dominant vertically polarized components of the parasitic thermal radiation reflected and thereby polarized on the surface of the optical element can be filtered out.
  • the surface can be subjected to a constant slaughtering power with a first slaughtering device.
  • the temperature distribution on the irradiated surface caused by the constant heat output is not constant due to differently configured heat flows in the optical element configured, for example, as a mirror.
  • the surface at the edge of the mirror can be cooler, since the side surfaces of the mirror that are in contact with the environment create a greater heat flow. More heat is therefore carried away from the surface, which can lead to a lower temperature on the surface in the area of the edge.
  • the surface can be subjected to a second meat meat device with a variable meat output.
  • variable slaughtering performance can compensate for the described temperature differences on the surface of the mirror by targeted slaughtering in areas with a lower temperature.
  • the entire surface of the mirror does not have to be tempered. It is also possible to heat only part of the surface, for which purpose the arrangement must be adapted accordingly.
  • the meat performance of the first meat device and / or the second meat device can be based on the detected surface temperature by a control tion can be regulated.
  • the surface can be tempered at a constant temperature with an accuracy of +/- 1 K.
  • At least one of the meat meat devices can provide the meat performance using directed radiation. This has the advantage that the scattering of the radiation in the system can be reduced to a minimum and the beam trap can absorb a large part of the reflected fleece radiation.
  • the area of the optical element that is not irradiated by the meat-cutting devices can be cooled.
  • This has the advantage that temperature-sensitive components, such as the connections for manipulators for positioning and aligning the optical element or functional surfaces, are not exposed to the same temperature as on the surface of the optical element.
  • the system can be divided into two areas, with a first area being able to include the fusing devices, jet traps and the device for detecting the surface temperature.
  • the interface to the second area can run at the edge of the irradiated surface and be designed in such a way that other environmental conditions can be set in the second area than in the first area.
  • the cooling can be brought about by forced convection and can be implemented, for example, by gas cooling of the second area.
  • Figure 1 shows a basic structure of a system in which the invention can be implemented
  • FIG. 2 shows a detailed view of a device for measuring the temperature on a mirror surface
  • FIG. 3 shows a diagram in which radiation densities are shown over wavelengths
  • FIG. 4 shows a diagram in which the relationship between two radiation densities is shown over the wavelength.
  • FIG. 1 shows a system 1 for decompacting optical elements for semiconductor lithography, in particular a mirror 14 which is arranged in a housing 2 of the system 1.
  • the housing 2 is divided into two areas by a partition 3.
  • the mirror 14 is arranged in the partition 3 in such a way that the part 16 of the surface 15 of the mirror 14, on which the optically active surface is formed and which is referred to below as the irradiated surface 16, is in the upper region of the housing 2, which is designed as an irradiation device 4, is arranged.
  • the partition 3 can be dispensed with.
  • the cooling device 13 is cooled by a forced convection indicated by the arrows 27.
  • the irradiation device 4 comprises a constant light source 5 designed as an LED array, which irradiates the optically active area and its surroundings, which are to be decompacted, with a constant heating power by means of directed heating light 7.
  • the front side 15 of the mirror 14 is heated by absorption, with the temperature on the irradiated surface 16 not being constant despite the constant heating power introduced due to different heat flows in the mirror 14.
  • variable light source 6 designed as a scanning laser with directed system heating light 8.
  • the two light sources 5, 6 can alternatively also be designed as a lamp or any other light source with directed radiation.
  • the constant 9 and variable secondary light 10 reflected by the mirror 14, that is to say the light which is not absorbed by the mirror, is captured in beam traps 11, 12 which are also arranged in the irradiation device 4. This largely prevents the housing 2 from heating up, which simplifies the temperature measurement of the irradiated surface 16.
  • the temperature of the irradiated area 16 can be set to be constant over the entire area.
  • the surface temperature of the irradiated area 16 is determined with a device 20.
  • a device 20 This comprises a temperature recording device designed as an infrared camera 21, an element designed as a background element 22 and a controller 24.
  • the controller 24 is connected to the device 20 for determining the surface temperature, the irradiation device 4 and the cooling device 13.
  • the background element 22 is arranged in the irradiation device 4 in such a way that the thermal radiation 25 from the background element 22 is detected by the infrared camera 21 via a reflection on the irradiated surface 16.
  • the infrared camera 21 only sees the heat radiation emitted by the irradiated surface 16 (not shown) and the heat radiation 25 emitted by the background element 22 and reflected by that of the irradiated area 16 -20 ° Celsius is tempered, the ratio of the heat radiation emitted by the surface of the mirror 14, which is relevant for determining the temperature of the irradiated surface 16, and the heat radiation 25 emitted by the background element 22 is so great that the determination of the The surface temperature of the irradiated area is possible with sufficient accuracy of less than ⁇ 0.5 ° K and, in the optimum, less than 0.1 K.
  • This ratio can be further increased by setting the emissivities of the background element 22 and the irradiated area 16 for the wavelength range detected by the infrared camera 21.
  • the emissivity for the background element 22 is reduced and that of the irradiated surface 16 is increased, which is described below with reference to FIGS. 2, 3 and 4.
  • FIG. 2 shows a device 4 for determining the surface temperature of the irradiated area 16.
  • the heat radiation 25.1 emitted by the background element 22 is initially not polarized.
  • the thermal radiation 25.2 arriving at the infrared camera 21 and reflected at the mirror, which is emitted by the background element 22, is therefore oriented primarily perpendicular to the plane of incidence of the radiation on the mirror 14. This is always the case when the reflection of the thermal radiation 25 takes place with a reflection angle close to the Brewster angle.
  • the filter 23 arranged in front of the infrared camera 21 blocks the perpendicular polarization direction, so that only the parallel polarization direction, that is to say the components of the thermal radiation 25.2 oriented parallel to the plane of incidence, strike the infrared camera 21.
  • the ratio of thermal radiation 25.2 from background element 22 and thermal radiation 26 from mirror 14 is further reduced in addition to the temperature differences between the surfaces of mirror 14 and background element 22, and the determination of the temperature of irradiated area 16 is simplified as a result.
  • FIG. 3 shows a diagram in which the spectral radiation density (W / (m 2 mSr)), hereinafter referred to only as radiation density, is plotted logarithmically over the wavelength (m).
  • the wavelength is plotted on the abscissa and the radiation intensities on the ordinate.
  • the range delimited on the abscissa with points A and B represents the wavelength range in which the infrared camera detects thermal radiation, which in principle can be in the range from 1pm to 15pm, but in this example is between 2pm and 5pm.
  • Curve I shows the radiation intensity of the background element 22 heated to -20 ° Celsius and shown in FIGS. 1 and 2.
  • Curves II and III show the radiation intensity of the irradiated surface 16 heated to 100 ° Celsius and shown in FIGS. 1 and 2 Curve II represents the radiation intensity for an emissivity of 0.4 and curve III the radiation intensity for an emissivity of 1.0, i.e. for a blackbody.
  • FIG. 4 shows a diagram in which the relationship between the curves I and II shown in FIG. 3 is also plotted logarithmically.
  • the wavelength is again plotted on the abscissa and the ratio of the radiation intensities on the ordinate.
  • the ratio is between 12 and 1500.
  • the emissivity for the irradiated area 16 is at values of 0.05, as is usual with non-optimized coatings, the ratio of the radiation densities is from irradiated Area 16 and Background element 22 is still more than 450, which is sufficient for determining the surface temperature of the irradiated area with an accuracy of +/- GK.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (20) zur Erfassung einer Temperatur auf einer Oberfläche (15) eines optischen Elementes (14) für die Halbleiterlithographie mit - einem optischen Element (14) mit einer mit elektromagnetischer Strahlung (7, 8, 43) bestrahlten Fläche (16), - einer Temperaturaufnahmevorrichtung (21) und - einem Element (22), wobei das Element (22) dazu eingerichtet ist, temperiert zu werden. Erfindungsgemäß ist das Element (22) derart angeordnet, dass der überwiegende Anteil der Intensität der von der Temperaturaufnahmevorrichtung (21) erfassten durch Reflektion an der Oberfläche (15) des optischen Elementes (14) reflektierten Wärmestrahlung (25.2) von dem Element (22) emittiert wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage (1) zur Herstellung einer Oberfläche (15) eines optischen Elementes (14) für die Halbleiterlithographie sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche (15) eines optischen Elementes (14) einer Projektionsbelichtungsanlage (30), wobei die Oberfläche (15) getempert wird und die Oberflächentemperatur erfindungsgemäß beim Tempern erfasst wird.

Description

Vorrichtung zur Erfassung einer Temperatur, Anlage zur Herstellung eines optischen Elementes und Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes
Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 102020 203750.7 vom 24.03.2020 in Anspruch, deren Inhalt hierin durch Bezug nahme vollumfänglich aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Temperatur, eine Anlage zur Herstellung eines optischen Elementes und ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elementes.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie für den EUV- Wellenlängenbereich von 1-120 nm sind darauf angewiesen, dass die zur Abbildung einer Maske in eine Bildebene genutzten reflektiven optischen Elemente eine hohe Genauigkeit ihrer Oberflächenform aufweisen. Ebenso sollten Masken als reflektive optische Elemente für den EUV-Wellenlängenbereich eine hohe Genauigkeit ihrer Oberflächenform aufweisen, da ihr Ersatz sich in nicht unerheblicher Weise in den Betriebskosten einer Projektionsbelichtungsanlage niederschlägt.
Methoden zur Korrektur der Oberflächenform von optischen Elementen sind insbe sondere aus US 6844272 B2, US 6849859 B2, DE 10239859 A1 , US 6821 682 B1 , US 20040061868 A1 , US 20030006214 A1 , US 200300081722 A1 , US 6898 011 B2, US 7083290 B2, US 7 189655 B2, US 20030058986 A1 , DE 102007051 291 A1 , EP 1 521 155 A2 und US 4298247 bekannt.
Einige der in den genannten Schriften aufgeführten Korrekturmethoden basieren darauf, das Substratmaterial von optischen Elementen durch Bestrahlung lokal zu verdichten. Hierdurch wird eine Veränderung der Oberflächenform des optischen Elements in der Nähe der bestrahlten Bereiche erzielt. Andere Methoden basieren auf einem direkten Oberflächenabtrag des optischen Elements. Wiederum andere der genannten Methoden nutzen die thermische oder elektrische Verformbarkeit von Materialien, um den optischen Elementen räumlich ausgedehnte Oberflächenform änderungen aufzuprägen.
Die DE 102011084117 A1 und die WO 2011 /020655 A1 offenbaren Methoden, um das reflektierende optische Element zusätzlich zur Korrektur der Oberflächenform vor einer langfristigen Verdichtung (nachfolgend als „Kompaktierung“ bezeichnet) in der Größenordnung von einigen Vol.-% bzw. Alterung des Substratmaterials auf grund von EUV-Strahlung zu schützen. Dazu wird die Oberfläche des reflektieren den optischen Elementes homogen mit Strahlung beaufschlagt und damit verdichtet und/oder mit einer Schutzschicht beschichtet. Beide Verfahren verhindern das Eindringen der EUV-Strahlung in das Substratmaterial. Dadurch können langfristig unzulässige Oberflächenverformungen durch Kompaktierung des Materials durch die EUV-Strahlung verhindert werden.
Als Ursache der Kompaktierung bzw. Alterung von Substratmaterialien, wie zum Beispiel Zerodur® von der Schott AG oder ULE® von Corning Inc. mit einem Anteil von mehr als 40 Vol.-% Si02, wird angenommen, dass bei den hohen Herstelltem peraturen des Substratmaterials ein thermodynamischer Ungleichgewichtszustand eingefroren wird, welcher bei EUV Bestrahlung in einen thermodynamischen Grund zustand übergeht. Passend zu dieser Hypothese lassen sich Beschichtungen aus Si02 hersteilen, die keine solche Kompaktierung zeigen, da bei entsprechend gewählter Beschichtungsmethode diese Schichten bei wesentlich niedrigeren Temperaturen als das Substratmaterial hergestellt werden.
Die Kompaktierung geht über die Zeit zurück, wodurch sich die Oberflächenform wiederum verändert. Dieser Rückgang der Kompaktierung, der im Folgenden auch als Dekompaktierung bezeichnet wird, beruht vermutlich auf einer Relaxation der durch die Bestrahlung im Material erzeugten Defektzustände. Die über die Zeit durch die Dekompaktierung während des Betriebs beim Kunden verursachten Veränderungen der Oberflächenform können durch Tempern des optischen Elemen tes während der Fertigung vorweggenommen werden. Dadurch werden die möglich erweise verbleibende Dekompaktierung und die daraus folgenden Veränderungen der Oberfläche während des Betriebes beim Kunden auf ein Minimum reduziert. Dazu wird das optische Element homogen oder lokal über einen längeren Zeitraum auf Temperaturen über der normalen Betriebstemperatur erwärmt, was einer Be schleunigung und dadurch einer Vorwegnahme der über die Zeit stattfindenden Dekompaktierung gleich kommt. Nachteilig an den bekannten Tempermethoden ist es, dass die Temperatur an der Oberfläche des optischen Elementes, insbesondere ein Temperaturprofil nur indirekt gemessen werden kann. Beispielsweise kann das optische Element von den Seitenflächen oder, im Fall eines Spiegels, von der Rückseite her Aussparungen aufweisen, in denen Temperaturfühler eingelassen sind. Diese erfassen die Temperatur am Ende der Aussparung, die einige mm von der Oberfläche entfernt liegt. Über eine Simulation des Wärmeflusses im optischen Element kann die Oberflächentemperatur indirekt bestimmt werden. Diese Methode hat den Nachteil, dass die Temperaturmessung zeitverzögert ist und eine Regelung der Heizleistung zur Erwärmung der Oberfläche erschwert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Anlage zur Herstellung eines optischen Elementes anzugeben.
Diese Aufgaben werden gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen angege benen Vorrichtungen und Verfahren. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung einer Temperatur auf einer Oberfläche eines optischen Elementes für die Halbleiterlithographie umfasst ein optisches Element mit einer mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlten Fläche, eine Temperaturaufnahmevorrichtung und ein Element, wobei das Element dazu eingerichtet ist, temperiert zu werden. Erfindungsgemäß ist das Element derart angeordnet, dass der überwiegende Anteil der Intensität der von der Temperatur aufnahmevorrichtung erfassten und durch Reflektion an der Oberfläche des opti schen Elementes reflektierten Wärmestrahlung von dem Element emittiert wird Dabei kann der Anteil der Intensität der von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfassten und durch Reflektion an der Oberfläche des optischen Elementes reflek tierten Wärmestrahlung mehr als 70%, bevorzugt mehr als 80%, besonders bevor zugt mehr als 90% betragen.
Dadurch wird erreicht, dass Strahlung, die die Temperaturaufnahmevorrichtung erreicht und die nicht direkt von der - für die Messung interessierende - Oberfläche des optischen Elementes stammt, zumindest von einem Element emittiert wird, dessen Temperatur und damit dessen Wärmestrahlung kontrollierbar ist. Der Fehlerbeitrag von an der Oberfläche des optischen Elementes reflektierter Wärme strahlung lässt sich mit der erfindungsgemäßen Maßnahme besser als nach dem Stand der Technik bisher möglich beherrschen.
Insbesondere kann vor der Temperaturaufnahmevorrichtung zur Filterung störender Strahlung beziehungsweise zur weiteren Verbesserung der Messung ein Filter, insbesondere ein Polarisationsfilter angeordnet sein.
Die an der Oberfläche des Elementes reflektierte Wärmestrahlung ist beim Einfall auf das optische Element üblicherweise nicht polarisiert, kann aber bei der Reflekti on an der optischen Oberfläche unter geeigneten Winkeln polarisiert werden. Der Polarisationsfilter kann dann derart angeordnet sein, dass die durch Reflexion mindestens teilweise polarisierte, für die Messung nicht erwünschte Strahlung herausgefiltert wird. Dies reduziert den die Temperaturaufnahmevorrichtung errei chenden Anteil der parasitären Wärmestrahlung des Elementes gegenüber dem zu messenden Anteil der Wärmestrahlung der Oberfläche des optischen Elementes, wie beispielsweise eines Spiegels, welche zur Bestimmung der Oberflächentempe ratur erfasst werden soll.
Insbesondere kann der Filter dazu eingerichtet sein, um seine eigene Achse rotiert zu werden. Dadurch kann der von der Temperaturvorrichtung erfassten Intensität der reflektierten, polarisierten Wärmestrahlung eine bekannte Frequenz aufgeprägt werden. Auf diese Weise kann der Signalanteil, der auf reflektierte (und uner- wünschte) Strahlung zurückgeht leicht identifiziert und bei der Bestimmung der Oberflächentemperatur des optischen Elementes berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Oberfläche des optischen Elementes eine Beschichtung mit einem Emissionsgrad für den von der Temperatur- aufnahmevorrichtung erfassten Wellenlängenbereich von größer als 0,05, bevorzugt größer 0,4 und besonders bevorzugt von größer als 0,95 umfassen. Die Oberflächen des optischen Elementes weisen üblicherweise Beschichtungen für die Reflektion von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 1nm bis 400nm auf. Es kann daher eine zusätzliche Schicht, welche die Reflektivität im Bereich von 1 nm bis 400nm nicht mindert und den Emissionsgrad der Oberfläche für eine
Wellenlänge von 1 pm bis 15pm auf die weiter oben beschriebenen Werte erhöhen kann, auf der Oberfläche ausgebildet werden. Ebenso kann die Schicht nur für Mess- beziehungsweise Regelungszwecke beim Tempern temporär aufgebracht, also nach dem Tempervorgang und vor der Verwendung des optischen Elementes beispielsweise in einer Projektionsbelichtungsanlage wieder entfernt werden.
Weiterhin kann die Oberfläche des Elementes derart ausgebildet sein, dass der Emissionsgrad für den von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfassten Wellen längenbereich kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,2 und besonders bevorzugt kleiner 0,05 ist. Das Element kann ebenfalls beschichtet werden, wobei hierbei eine funktionelle Schicht, wie bei dem optischen Element für die Halbleiterlithographie, nicht berücksichtigt werden muss.
Daneben kann die elektromagnetische Strahlung eine Heizstrahlung zur Erwärmung der Oberfläche des optischen Elementes umfassen. Diese kann beispielsweise zur gezielten Erwärmung der Oberfläche des beispielsweise als Spiegel ausgebildeten optischen Elementes verwendet werden, um eine beschleunigte Relaxation, also eine Dekompaktierung, der durch Bestrahlung behandelten und dadurch kompaktier- ten Oberfläche, zu erreichen. Dies reduziert die danach noch eintretende Verände rung der Oberfläche des Spiegels über die Lebensdauer durch Dekompaktierung auf ein Minimum. Die Erfindung schließt weiterhin eine Anlage zur Herstellung einer Oberfläche eines optischen Elementes für die Halbleiterlithographie mit einem optischen Element mit einer durch elektromagnetische Strahlung bestrahlten Fläche ein. Die Anlage umfasst eine erste Heizvorrichtung, eine zweite Heizvorrichtung und eine Vorrich- tung nach einem der weiter oben beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die elektro magnetische Strahlung kann Wärmestrahlung in einem Wellenlängenbereich von 800nm bis 15 pm, also einem Teil des infraroten Spektrums, umfassen.
Weiterhin kann mindestens eine Heizvorrichtung eine Lichtquelle umfassen.
Insbesondere kann die Lichtquelle dazu eingerichtet sein, eine gerichtete elektro- magnetische Strahlung bereitzustellen. Diese kann überwiegend im infraroten Bereich liegen.
Weiterhin kann die Lichtquelle einen Laser oder eine Lampe oder eine Leuchtdiode umfassen. Die Lichtquelle kann auch für beide Heizvorrichtungen verwendet werden bzw. es können auch beide Heizvorrichtungen als Lichtquellen realisiert werden, wobei die erste Heizvorrichtung eine konstante Wärmeleistung über die Fläche emittiert und die zweite Heizvorrichtung lokal eine Wärmeleistung in das optische Element eintragen kann. Dies kann beispielsweise über einen scannenden Laser strahl realisiert werden.
Daneben kann die Anlage mindestens eine Strahlfalle umfassen. Insbesondere kann die Strahlfalle derart angeordnet sein, dass die an dem opti schen Element reflektierte elektromagnetische Strahlung absorbiert wird. Die in der Strahlfalle absorbierte Leistung kann beispielsweise durch eine Kühlung der Strahl falle gezielt abgeführt werden. Dadurch kann eine Beeinflussung der Bestimmung der Temperatur der Oberfläche des optischen Elementes durch reflektierte Wärme- Strahlung, beispielsweise von einer Umhausung der Anlage, effektiv vermieden werden.
Weiterhin kann eine Oberfläche der Umhausung der Anlage derart ausgebildet sein, dass der Emissionsgrad für den von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfassten Wellenlängenbereich mindestens bereichsweise kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,2 und besonders bevorzugt kleiner 0,05 ist. Dadurch kann zusätzlich zu der Strahlfalle die Wahrscheinlichkeit, dass von den Heizvorrichtungen emittiertes Licht durch einfache oder mehrfache Reflektion von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfasst wird, vorteilhaft reduziert werden.
Dabei kann die Oberfläche der Umhausung beschichtet sein.
Weiterhin schließt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche eines optischen Elementes einer Projektionsbelichtungsanlage ein, wobei die Oberfläche getempert wird und erfindungsgemäß die Oberflächentemperatur beim Tempern erfasst wird.
Dabei kann die Oberflächentemperatur über die Erfassung der von der Oberfläche emittierten Wärmestrahlung bestimmt werden.
Weiterhin kann die durch Reflektion an der Oberfläche des optischen Elementes reflektierte von der Temperaturerfassungsvorrichtung erfasste parasitäre Wärme- Strahlung eines Elementes minimiert werden.
Insbesondere kann die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung des Elementes durch Temperieren des Elementes bewirkt werden. Wird das Element auf eine sehr niedrige Temperatur abgekühlt, ist die abgestrahlte oder emittierte Wärmestrahlung abhängig von der Wellenlänge kleiner als bei einem Element mit einer hohen Temperatur. Im Fall einer Oberfläche des optischen Elementes mit einer Temperatur von 100° Celsius kann beispielsweise das Element auf eine Temperatur von -20° Celsius abgekühlt werden. Dadurch kann das Verhältnis der spektralen Strahlungs dichten des Elementes und der Oberfläche des optischen Elementes bis zu 1:500 betragen. Die Temperaturaufnahmevorrichtung, die beispielsweise als Wärmebild- kamera ausgebildet sein kann, kann die Oberflächentemperatur des optischen Elementes dadurch mit einer hohen Genauigkeit bestimmen.
Weiterhin kann die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung des Elementes durch einen Emissionsgrad des Elementes von kleiner als 0,95, bevorzugt von kleiner als 0,4, besonders bevorzugt von kleiner als 0,05 bewirkt werden. Dies kann zu einerweiteren Reduzierung der von dem Element emittierten Wärmestrahlung führen, was das Verhältnis zwischen der spektralen Strahlungsdichte des Elementes und der Oberfläche der optisch aktiven Fläche noch weiter verkleinert. Daneben kann die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung des Elementes durch Filtern der von der durch die Temperaturerfassungseinrichtung erfassten Wärmestrahlung bewirkt werden. Es können beispielsweise die dominierenden senkrecht polarisierten Anteile der an der Oberfläche des optischen Elementes reflektierten und dabei polarisierten parasitären Wärmestrahlung herausgefiltert werden.
In einer Variante der Erfindung kann die Oberfläche mit einer ersten Fleizvorrichtung mit einer konstanten Fleizleistung beaufschlagt werden. Die durch die konstante Fleizleistung verursachte Temperaturverteilung auf der bestrahlten Oberfläche ist auf Grund von unterschiedlich ausgebildeten Wärmeströmen im beispielsweise als Spiegel ausgebildeten optischen Element nicht konstant. Beispielsweise kann die Oberfläche am Rand des Spiegels kühler sein, da sich durch die mit der Umgebung in Kontakt stehenden Seitenflächen des Spiegels ein größerer Wärmestrom ausbil det. Es wird daher mehr Wärme von der Oberfläche weggeführt, was zu einer niedrigeren Temperatur an der Oberfläche im Bereich des Randes führen kann. Daneben kann die Oberfläche mit einer zweiten Fleizvorrichtung mit einer variablen Fleizleistung beaufschlagt werden. Die variable Fleizleistung kann erfindungsgemäß die beschriebenen Temperaturunterschiede auf der Oberfläche des Spiegels durch gezieltes Fleizen in Bereichen mit niedrigerer Temperatur ausgleichen. Dabei muss nicht die ganze Oberfläche des Spiegels getempert werden. Es kann auch nur ein Teil der Fläche getempert werden, wobei dazu die Anordnung entsprechend ange passt werden muss.
Insbesondere kann die Fleizleistung der ersten Fleizvorrichtung und/oder der zweiten Fleizvorrichtung auf Basis der erfassten Oberflächentemperatur durch eine Steue- rung geregelt werden. Dadurch kann die Oberfläche mit einer konstanten Tempera tur mit einer Genauigkeit von +/- 1 K temperiert werden.
In einerweiteren Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Fleizvor- richtungen die Fleizleistung unter Verwendung einer gerichteten Strahlung bereitstel- len. Dies hat den Vorteil, dass die Streuung der Strahlung in der Anlage auf ein Minimum reduziert werden kann und die Strahlfalle einen Großteil der reflektierten Fleizstrahlung absorbieren kann.
Weiterhin kann der nicht von den Fleizvorrichtungen bestrahlte Bereich des opti schen Elementes gekühlt werden. Dies hat den Vorteil, dass temperatursensible Bauteile, wie die Anbindungen für Manipulatoren zur Positionierung und Ausrichtung des optischen Elementes oder Funktionsflächen nicht der gleichen Temperatur wie an der Oberfläche des optischen Elementes ausgesetzt werden. Die Anlage kann dazu in zwei Bereiche unterteilt sein, wobei ein erster Bereich die Fleizvorrichtun gen, Strahlfallen und die Vorrichtung zur Erfassung der Oberflächentemperatur umfassen kann. Die Schnittstelle zum zweiten Bereich kann am Rand der bestrahl ten Oberfläche verlaufen und derart ausgebildet sein, dass im zweiten Bereich andere Umgebungsbedingungen eingestellt werden können als im ersten Bereich.
Insbesondere kann die Kühlung durch eine erzwungene Konvektion bewirkt werden und beispielsweise durch eine Gaskühlung des zweiten Bereiches realisiert sein. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 ein prinzipieller Aufbau einer Anlage, in der die Erfindung verwirklicht werden kann,
Figur 2 eine Detailansicht einer Vorrichtung zur Messung der Temperatur auf einer Spiegeloberfläche,
Figur 3 ein Diagramm, in dem Strahlungsdichten über Wellenlängen dargestellt sind, und Figur 4 ein Diagramm, in dem das Verhältnis zweier Strahlungsdichten über die Wellenlänge dargestellt ist.
Figur 1 zeigt eine Anlage 1 zur Dekompaktierung von optischen Elementen für die Halbleiterlithographie, insbesondere von einem Spiegel 14, der in einem Gehäuse 2 der Anlage 1 angeordnet ist. Das Gehäuse 2 ist durch eine Trennwand 3 in zwei Bereiche unterteilt. Dabei ist der Spiegel 14 derart in der Trennwand 3 angeordnet, dass der Teil 16 der Oberfläche 15 des Spiegels 14, auf dem die optisch aktive Fläche ausgebildet ist und der im Folgenden als bestrahlte Fläche 16 bezeichnet wird, im oberen Bereich des Gehäuses 2, welcher als Bestrahlungsvorrichtung 4 ausgebildet ist, angeordnet ist. Es sind grundsätzlich auch Anwendungsfälle denk bar, in welchen auf die Trennwand 3 verzichtet werden kann. Die weiteren Bauteile des Spiegels 14, wie beispielsweise der Grundkörper 17 mit einer Anbindung an die Mechanik 18 und einer Funktionsfläche 19, sind in dem zweiten Bereich, welcher als Kühlvorrichtung 13 ausgebildet ist, angeordnet. Die Kühlvorrichtung 13 wird durch eine durch die Pfeile 27 angedeutete erzwungene Konvektion gekühlt. Die Bestrah lungsvorrichtung 4 umfasst eine als LED Array ausgebildete Konstantlichtquelle 5, welche den optisch aktiven Bereich und dessen Umgebung, die dekompaktiert werden sollen, mit einer konstanten Heizleistung durch gerichtetes Heizlicht 7 bestrahlt. Durch Absorption wird die Vorderseite 15 des Spiegels 14 erwärmt, wobei auf Grund von unterschiedlichen Wärmeströmen im Spiegel 14 die Temperatur auf der bestrahlten Fläche 16 trotz der konstant eingebrachten Heizleistung nicht konstant ist. Zur Kompensation der Temperaturunterschiede über die bestrahlte Fläche 16 werden bestimmte Bereiche der bestrahlten Fläche 16 zusätzlich mit einer als scannendem Laser ausgebildeten variablen Lichtquelle 6 variabel mit gerichte tem Heizlicht 8 bestrahlt. Die beiden Lichtquellen 5, 6 können alternativ auch als Lampe oder irgendeine andere Lichtquelle mit gerichteter Strahlung ausgebildet sein. Das von dem Spiegel 14 reflektierte, konstante 9 und variable Sekundarlicht 10, also das Licht, welches nicht vom Spiegel absorbiert wird, wird in Strahlfallen 11, 12 aufgefangen, die ebenfalls in der Bestrahlungsvorrichtung 4 angeordnet sind. Dadurch wird eine Erwärmung des Gehäuses 2 weitestgehend vermieden, was eine Vereinfachung der Temperaturmessung der bestrahlten Fläche 16 bewirkt. Durch das konstante 7 und variable 8 Heizlicht kann die Temperatur der bestrahlten Fläche 16 konstant über die gesamte Fläche eingestellt werden. Dazu wird die Oberflächen temperatur der bestrahlten Fläche 16 mit einer Vorrichtung 20 bestimmt. Diese umfasst eine als Infrarotkamera 21 ausgebildete Temperaturaufnahmevorrichtung, ein als Hintergrundelement 22 ausgebildetes Element und eine Steuerung 24. Die Steuerung 24 ist mit der Vorrichtung 20 zur Bestimmung der Oberflächentemperatur, der Bestrahlungsvorrichtung 4 und der Kühlvorrichtung 13 verbunden. Das Hinter grundelement 22 ist derart in der Bestrahlungsvorrichtung 4 angeordnet, dass die Wärmestrahlung 25 des Hintergrundelementes 22 über eine Reflexion an der bestrahlten Fläche 16 von der Infrarotkamera 21 erfasst wird. Mit anderen Worten sieht die Infrarotkamera 21 nur die von der bestrahlten Fläche 16 emittierte Wärme strahlung (nicht dargestellt) und die von dem Hintergrundelement 22 emittierte und von dem der bestrahlten Fläche 16 reflektierte Wärmestrahlung 25. Dadurch, dass das Hintergrundelement 22 beispielsweise auf eine Temperatur von -20°Celsius temperiert wird, ist das Verhältnis von der von der Oberfläche des Spiegels 14 emittierten Wärmestrahlung, welche für die Bestimmung der Temperatur der be strahlten Fläche 16 relevant ist und der von dem Hintergrundelement 22 emittierten Wärmestrahlung 25 so groß, dass die Bestimmung der Oberflächentemperatur der bestrahlten Fläche in ausreichender Genauigkeit von unter ± 0,5°K und im Optima len von unter 0,1 K möglich ist. Dieses Verhältnis kann durch die Einstellung der Emissionsgrade des Hintergrundelementes 22 und der bestrahlten Fläche 16 für den von der Infrarotkamera 21 erfassten Wellenlängenbereich noch vergrößert werden. Dabei wird der Emissionsgrad für das Hintergrundelement 22 verringert und der von der bestrahlten Fläche 16 vergrößert, was nachfolgend anhand der Figuren 2, 3 und 4 beschrieben wird.
Figur 2 zeigt eine Vorrichtung 4 zur Bestimmung der Oberflächentemperatur der bestrahlten Fläche 16. Die von dem Hintergrundelement 22 emittierte Wärmestrah lung 25.1 ist zunächst nicht polarisiert. Durch die Reflektion an der bestrahlten Fläche 16 des Spiegels 14 wird diese für Winkel größer 0° vorrangig senkrecht polarisiert. Die an der Infrarotkamera 21 ankommende, am Spiegel reflektierte Wärmestrahlung 25.2, die von dem Hintergrundelement 22 emittiert wird, ist also vorrangig senkrecht zur Einfallsebene der Strahlung auf dem Spiegel 14 orientiert. Dies ist immer dann der Fall, wenn die Reflektion der Wärmestrahlung 25 mit einem Reflektionswinkel nahe des Brewsterwinkels erfolgt. Der vor der Infrarotkamera 21 angeordnete Filter 23 blockiert die senkrechte Polarisationsrichtung, so dass nur die parallele Polarisationsrichtung, also die parallel zur Einfallsebene orientierten Anteile der Wärmestrahlung 25.2 auf die Infrarotkamera 21 treffen. Dadurch wird das Verhältnis von Wärmestrahlung 25.2 des Flintergrundelementes 22 und der Wärmestrahlung 26 des Spiegels 14 zusätzlich zu den Temperaturunterschieden der Oberflächen von Spiegel 14 und Flintergrundelement 22 weiter verkleinert und dadurch die Bestimmung der Temperatur der bestrahlten Fläche 16 zusätzlich vereinfacht.
Figur 3 zeigt ein Diagramm, in dem die spektrale Strahlungsdichte (W/(m2mSr)), im Folgenden nur als Strahlungsdichte bezeichnet, über die Wellenlänge (m) logarith- misch aufgetragen ist. Die Wellenlänge ist auf der Abszisse und die Strahlungsin tensitäten auf der Ordinate aufgetragen. Der auf der Abszisse mit den Punkten A und B begrenzte Bereich stellt den Wellenlängenbereich dar, in dem die Infrarotka mera Wärmestrahlung erfasst, der prinzipiell im Bereich von 1pm bis 15pm liegen kann, in diesem Beispiel aber zwischen 2pm und 5pm liegt. Die Kurve I zeigt die Strahlungsintensität des auf -20° Celsius temperierten und in Figur 1und 2 darge stellten Flintergrundelementes 22. Die Kurven II und III zeigen die Strahlungsintensi tät der auf 100° Celsius temperierten und in Figur 1 und 2 dargestellten bestrahlten Fläche 16. Dabei stellt die Kurve II die Strahlungsintensität für einen Emissionsgrad von 0,4 und die Kurve III die Strahlungsintensität für einen Emissionsgrad von 1 ,0, also für einen schwarzen Körper, dar.
Figur 4 zeigt ein Diagramm, in dem das Verhältnis der in Figur 3 dargestellten Kurven I und II ebenfalls logarithmisch aufgetragen ist. Die Wellenlänge ist wiede rum auf der Abszisse und das Verhältnis der Strahlungsintensitäten auf der Ordinate aufgetragen. Im Bereich der durch die Infrarotkamera erfassten Wellenlängen ist das Verhältnis zwischen 12 und 1500. Selbst wenn der Emissionsgrad für die bestrahlte Fläche 16 bei Werten von 0,05, wie sie bei nicht optimierten Beschichtungen üblich sind, liegen, ist das Verhältnis der Strahlungsdichten von bestrahlter Fläche 16 und Hintergrundelement 22 noch bei mehr als 450, was ausreichend für eine Bestim mung der Oberflächentemperatur der bestrahlten Fläche mit einer Genauigkeit von +/- G K ist.
Bezugszeichenliste
1 Anlage
2 Gehäuse
3 Trennwand
4 Bestrahlvorrichtung
5 Konstantlichtquelle
6 variable Lichtquelle
7 Heizlicht konstant
8 Heizlicht variabel
9 reflektiertes Sekundärlicht konstant
10 reflektiertes Sekundärlicht variabel
11 Strahlfalle Konstantlicht
12 Strahlfalle variables Licht
13 Kühlvorrichtung
14 Spiegel
15 Oberfläche
16 bestrahlte Fläche
17 Grundkörper
18 Anbindung Mechanik
19 Funktionsfläche
20 Vorrichtung
21 Infrarot-Kamera
22 Hintergrundelement
23 Filter
24 Steuerung
25 Wärmestrahlung Hintergrundelement
26 Wärmestrahlung bestrahlte Fläche
27 erzwungene Konvektion
I Strahlungsdichte Hintergrundelement
II Strahlungsdichte Spiegel Epsilon = 0,4 III Strahlungsdichte Spiegel Epsilon = 1
IV Verhältnis Strahlungsdichte Spiegel zu Hintergrundelement
A untere Grenze Wellenlängenbereich IR-Kamera
B obere Grenze Wellenlängenbereich IR-Kamera

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (20) zur Erfassung einer Temperatur auf einer Oberfläche (15) eines optischen Elementes (14) für die Halbleiterlithographie mit
- einem optischen Element (14) mit einer mit elektromagnetischer Strahlung (7,8,43) bestrahlten Fläche (16),
- einer Temperaturaufnahmevorrichtung (21) und
- einem Element (22), wobei das Element (22) dazu eingerichtet ist, tempe riert zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (22) derart angeordnet ist, dass der überwiegende Anteil der In tensität der von der Temperaturaufnahmevorrichtung (21) erfassten und durch Reflektion an der Oberfläche (15) des optischen Elementes (14) reflektierten Wärmestrahlung (25.2) von dem Element (22) emittiert wird.
2. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Intensität der von der Temperaturaufnahmevorrichtung (21 ) er fassten und durch Reflektion an der Oberfläche (15) des optischen Elementes (14) reflektierten Wärmestrahlung (25.2) mehr als 70%, bevorzugt mehr als 80%, besonders bevorzugt mehr als 90% beträgt.
3. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Temperaturaufnahmevorrichtung (21) ein Filter (23) angeordnet ist.
4. Vorrichtung (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der (23) Filter als ein Polarisationsfilter ausgebildet ist.
5. Vorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polarisationsfilter (23) dazu eingerichtet ist, um seine eigene Achse rotiert zu werden.
6. Vorrichtung (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (15) des optischen Elementes (14) eine Beschichtung mit ei nem Emissionsgrad für den von der Temperaturaufnahmevorrichtung (21) er fassten Wellenlängenbereich von größer als 0,05, bevorzugt größer 0,4 und besonders bevorzugt von größer als 0,95 umfasst.
7. Vorrichtung (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (15) des Elementes (22) derart ausgebildet ist, dass der Emis sionsgrad für den von der Temperaturaufnahmevorrichtung (21) erfassten Wellenlängenbereich kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,2 und besonders bevorzugt kleiner 0,05 ist.
8. Vorrichtung (20) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Strahlung (7,8,43) eine Heizstrahlung (7,8) zur Er wärmung der Oberfläche (15) des optischen Elementes (14) umfasst.
9. Anlage (1) zur Herstellung einer Oberfläche (15) eines optischen Elementes (14) für die Halbleiterlithographie mit
- einem optischen Element (14) mit einer durch elektromagnetische Strahlung (7,8,43) bestrahlten Fläche (16),
- einer ersten Heizvorrichtung (5),
- einer zweiten Heizvorrichtung (6), und einer Vorrichtung (20) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
10. Anlage (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Heizvorrichtung (5,6) eine Lichtquelle umfasst.
11.Anlage (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle dazu eingerichtet ist, eine gerichtete elektromagnetische Strahlung (7,8) bereitzustellen.
12. Anlage (1 ) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle einen Laser oder eine Lampe oder eine Leuchtdiode umfasst.
13. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (1) mindestens eine Strahlfalle (11,12) umfasst.
14. Anlage (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlfalle (11 ,12) so angeordnet sind, dass die an dem optischen Ele ment (14) reflektierte elektromagnetische Strahlung (7,8) absorbiert wird.
15. Anlage (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche einer Umhausung (2) der Anlage so ausgebildet ist, dass der Emissionsgrad für den von der Temperaturaufnahmevorrichtung erfassten Wellenlängenbereich kleiner als 0,4, bevorzugt kleiner als 0,2 und besonders bevorzugt kleiner 0,05 ist.
16. Anlage (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Umhausung (2) beschichtet ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Oberfläche (15) eines optischen Elementes (14) einer Projektionsbelichtungsanlage (30), wobei die Oberfläche (15) ge tempert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur beim Tempern erfasst wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächentemperatur über die Erfassung der von der Oberfläche (15) emittierten Wärmestrahlung (26) bestimmt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Reflektion an der Oberfläche (15) des optischen Elementes (14) re flektierte von der Temperaturerfassungsvorrichtung (21) erfasste parasitäre Wärmestrahlung (25.2) eines Elementes (22) minimiert wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung (25.2) des Elementes (22) durch Temperieren des Elementes (22) bewirkt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung (25.2) des Elementes (22) durch einen Emissionsgrad des Elementes (22) von kleiner als 0,95, bevor zugt von kleiner als 0,4, besonders bevorzugt von kleiner als 0,05 bewirkt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Minimierung der parasitären Wärmestrahlung (25.2) des Elementes (22) durch Filtern der von der Temperaturerfassungseinrichtung (21) erfassten Wärmestrahlung (25.2,26) bewirkt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (15) mit einer ersten Heizvorrichtung (5) mit einer konstanten Heizleistung beaufschlagt wird.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (15) mit einer zweiten Heizvorrichtung (6) mit einer variablen Heizleistung beaufschlagt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleistung der ersten Heizvorrichtung (5) und/oder der zweiten Heizvor richtung (6) auf Basis der erfassten Oberflächentemperatur durch eine Steue rung (24) geregelt wird.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Heizvorrichtungen (5,6) die Heizleistung unter Verwen dung einer gerichteten Strahlung bereitstellt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht von den Heizvorrichtungen (5,6) bestrahlte Bereich (17,18,19) des optischen Elementes gekühlt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch eine erzwungene Konvektion (27) bewirkt wird.
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