DE102024203044A1

DE102024203044A1 - Verfahren zum Verbessern einer Abbildungsqualität einer Anordnung optischer Elemente und entsprechende Anordnung optischer Elemente

Info

Publication number: DE102024203044A1
Application number: DE102024203044.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Link; Sebastian Fuchs; Dominik Christiansen; Joachim Fischbach; Simon Rittmeyer; Florian Spreitler; Christoph Petri; Daniel Golde
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2024-04-03
Filing date: 2024-04-03
Publication date: 2025-10-09
Also published as: WO2025209746A1

Abstract

Verfahren zum Verbessern einer Abbildungsqualität einer Anordnung optischer Elemente (23-28), insbesondere für den Einsatz in einer Anlage der Halbleitertechnologie (20), wobei ein erstes optisches Element (23) der Anordnung optischer Elemente (23-28) im Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung unterliegt. Die erwartete Veränderung ist geeignet, eine optische Eigenschaft (W) der Anordnung zu beeinflussen. Erfindungsgemäße werden die nachfolgenden Schritte ausgeführt:
- Bestimmen eines erwarteten Zeitverlaufs der erwarteten Veränderung;
- Ausstatten von wenigstens einem der optischen Elemente (23-28) mit einem Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a), der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt.
Der Zeitverlauf der absichtsvollen Veränderung und der erwartete Zeitverlauf der erwarteten Veränderung weisen eine gegenläufige Auswirkung auf die optische Eigenschaft (W) der Anordnung auf. Durch die gegenläufige Auswirkung kann die erwartete Veränderung ggf. vollständig ausgeglichen werden oder aber ein Wartungsintervall deutlich verlängert werden.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbessern einer Abbildungsqualität einer Anordnung optischer Elemente, insbesondere für den Einsatz in einer Anlage der Halbleitertechnologie, und eine entsprechende Anordnung optischer Elemente.
Mikrolithografie wird bei der Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise, verwendet. Der Mikrolithografieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche ein Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (auch „Retikel“) wird hierbei mit Hilfe des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (sog. „Photoresist“) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystems angeordnetes Substrat, bspw. einen Siliziumwafer, projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. In nachfolgenden Herstellungsschritten wird die übertragene Struktur in dem Substrat umgesetzt, bspw. durch Ätzen oder Materialdeposition.
Anlagen der Halbleitertechnologie wie beispielsweise Projektionsbelichtungsanlagen, Maskeninspektionsanlagen oder Waferinspektionsanlagen müssen aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung im Halbleiterbereich sowie dem Übergang der Wellenlänge bei der Belichtung von DUV (bspw. 193 nm) zur EUV (bspw. 13,5 nm) eine hohe Abbildungsqualität aufweisen. Bei Projektionsbelichtungsanlagen im EUV-Bereich (5-20 nm) werden zur Abbildung einer Maske in der Objektebene auf ein Substrat in der Bildebene, bspw. mit einem Verkleinerungsfaktor von 8:1, dabei ausschließlich reflektive optische Elemente verwendet. Entsprechende reflektive optische Elemente umfassen in der Regel ein Substrat, auf dessen Oberfläche zumindest in den als eigentliche Spiegelfläche vorgesehenen Bereichen eine Schicht oder Mehrschicht-Anordnung aufgebracht ist, die zur Reflexion der Strahlung in der für die Belichtung vorgesehenen Wellenlänge (wie bspw. 13,5 nm) oder einem entsprechenden Wellenlängenbereich ausgestaltet ist.
Um eine hohe Abbildungsqualität zu erreichen, ist es neben einer möglichst genauen Ausrichtung der optischen Elemente erforderlich, dass die optischen Oberflächen der einzelnen optischen Elemente möglichst genau ihrer jeweiligen Sollform entsprechen. Das Substrat eines reflektiven optischen Elements ist vor dem Aufbringen mit der eigentlich reflektierenden Beschichtung zumindest im Bereich der eigentlichen Spiegelfläche grundsätzlich mit sehr hohen Genauigkeiten und sehr geringen Toleranzen gefertigt. Auch das Aufbringen der reflektierenden Beschichtung geschieht in der Regel hochpräzise.
Trotz der hochpräzisen Fertigung kann es im Zeitverlauf zu Formveränderungen der reflektiven optischen Elemente und somit zu Abweichungen von der idealen Sollform kommen, die trotz geringer Größe dennoch zu einer deutlichen Verschlechterung der Abbildungsqualität eines optischen Elements oder einer aus mehreren optischen Elementen zusammengesetzten Projektionsvorrichtung führen können.
Um altersbedingte Veränderungen der optischen Elemente gering zu halten, ist es aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, auf das optische Element gezielt einzuwirken, um optische Veränderungen im Zeitverlauf zu vermeiden. Bekannt ist es beispielsweise aus der DE 10 2018 211 596 A1 , eine Schutzschicht zu erzeugen, die die Formstabilität des optischen Elements im Zeitverlauf verbessern soll. Bekannt ist es grundsätzlich auch, eine künstliche Voralterung, beispielsweise durch einen gezielten Wärmeeintrag in das optische Element, zu bewirken, um Formveränderungen möglichst vorwegzunehmen. Auch wenn dadurch eine gewisse Formstabilisierung erreicht werden kann, können Veränderungen eines optischen Elements im Zeitverlauf nicht gänzlich vermieden werden.
Die unvermeidbaren Veränderungen der optischen Elemente können im Zeitverlauf zu einer Verschlechterung der Abbildungsqualität eines Projektionssystems führen, so dass dieses sich nicht mehr für den vorgesehenen Zweck eignet. Es bleibt dann nur noch die Möglichkeit, eines oder mehrere optische Elemente durch eine Nachbearbeitung oder ggf. eine erneute Justierung zu korrigieren oder, sofern das nicht möglich ist, eines oder mehrere optische Elemente auszutauschen. Die damit einhergehenden Wartungsarbeiten sind allerdings sehr zeit- und kostenintensiv.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbessern einer Abbildungsqualität einer Anordnung optischer Elemente sowie eine entsprechende Anordnung optischer Elemente bereitzustellen, durch das bzw. durch die die vorstehend erläuterten Nachteile vermieden werden oder zumindest in einem geringeren Umfang auftreten. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Demnach betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbessern einer Abbildungsqualität einer Anordnung optischer Elemente, insbesondere für den Einsatz in einem Projektionssystem für die Mikrolithografie. Ein erstes optisches Element der Anordnung optischer Elemente unterliegt im Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung, wobei die erwartete Veränderung geeignet ist, eine optische Eigenschaft der Anordnung zu beeinflussen. Erfindungsgemäß werden die nachfolgenden Schritte ausgeführt:

- Bestimmen eines erwarteten Zeitverlaufs der erwarteten Veränderung;
- Ausstatten von wenigstens einem der optischen Elemente mit einem Kompensationsbereich, der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt, wobei der Zeitverlauf der absichtsvollen Veränderung und der erwartete Zeitverlauf der erwarteten Veränderung eine gegenläufige Auswirkung auf die optische Eigenschaft der Anordnung aufweisen.

Zunächst werden einige im Rahmen der vorliegenden Offenbarung verwendete Begriffe erläutert. Der Begriff Anordnung optischer Elemente ist insofern weit zu verstehen, dass die Anordnung auch aus einem einzigen optischen Element bestehen kann. Vorzugsweise umfasst die Anordnung eine Mehrzahl optischer Elemente. Die Anzahl optischer Elemente der Anordnung kann beispielsweise zwischen 2 und 20 liegen. Die Anordnung optischer Elemente kann reflektive, refraktive oder diffraktive optische Elemente umfassen. Wenn ein optisches Element im Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung unterliegt, bedeutet dies, dass sich eine optische Eigenschaft des optischen Elements im Zeitverlauf auf erwartete Weise ändert. Die sich verändernde optische Eigenschaft kann beispielsweise die Form einer optischen Oberfläche sein. Es kann also aufgrund der erwarteten Veränderung zu einer entsprechenden Formveränderung der optischen Oberfläche kommen. Eine solche Formveränderung wird vorliegend auch als Veränderung der Passe des optischen Elements bezeichnet. Bei einem refraktiven optischen Element kann die sich verändernde optische Eigenschaft beispielsweise auch ein lokaler Brechungsindex sein.
Dass optische Elemente sich im Zeitverlauf verändern können, ist aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Beispielsweise ist es bekannt, dass der mit der Belichtung durch EUV-Strahlung einhergehende kumulierte Wärmeeintrag in ein reflektierendes optisches Element im Laufe der Zeit (also unabhängig von einer kurzzeitigen Wärmeausdehnung) zu einer Formveränderung der optischen Oberfläche und somit zu einer Passe-Veränderung führen kann. Zudem können im Laufe der Zeit Volumenveränderungen an bestimmten Bereichen des Substrats und/oder innerhalb eines auf das Substrat aufgebrachten Schichtsystems zu einer Beeinflussung der optischen Oberfläche führen. Auch die Gravitation kann im Zeitverlauf zu einer Änderung der Passe führen. Zudem wurde beobachtet, dass die optischen Oberflächen bei bestimmten Typen von optischen Elementen im Zeitverlauf Formveränderungen unterliegen, deren Ursache zwar bisher nicht abschließend geklärt wurde, die jedoch reproduzierbar und somit grundsätzlich vorhersagbar sind.
Um den Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung zu bestimmen, kann beispielsweise auf zuvor empirisch gesammelte Daten bzw. bereits existierende theoretische Modelle zurückgegriffen werden, die anhand vergleichbarer optischer Elemente gewonnen wurden und aus denen die erwartete Veränderung abgeleitet werden kann. Möglich ist auch, für ein konkretes erstes optisches Element eine Versuchsreihe durchzuführen, die eine Vorhersage über den erwarteten Zeitverlauf der erwarteten Veränderung ermöglicht. Die erwartete Veränderung kann insbesondere durch eine Änderung der Form der Oberfläche des ersten optischen Elements gegeben sein, die sich durch bekannte Maßnahmen zur Formstabilisierung nicht vermeiden lässt.
Bei der optischen Eigenschaft der Anordnung kann es sich insbesondere um einen oder mehrere Wellenfrontparameter eines Ausgangsstrahlengangs der Anordnung optischer Elemente handeln, wobei sich der Ausgangsstrahlengang aus einem vorgegebenen Eingangsstrahlengang ergibt, der die Anordnung optischer Elemente auf definierte Weise durchlaufen hat. Die Ermittlung eines oder mehrerer Wellenfrontparameter einer Anordnung optischer Elemente kann auf aus dem Stand der Technik bekannte Weise erfolgen und muss daher vorliegend nicht näher erläutert werden. Eine Abbildungsqualität der Anordnung ist verbessert, wenn eine optische Eigenschaft der Anordnung näher an einen Optimalwert der optischen Eigenschaft gebracht wurde.
Indem wenigstens eines der optischen Elemente mit einem Kompensationsbereich ausgestattet wird, der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt, wird eine völlig neue Möglichkeit geschaffen, einer Verschlechterung der Abbildungsqualität der Anordnung entgegenzutreten. Während bisherige Ansätze insbesondere darauf abzielten, Formveränderungen der optischen Elemente durch gezielte Maßnahmen so weit wie möglich zu vermeiden, wird nun bewusst zumindest eines der optischen Elemente mit einem sich im Zeitverlauf absichtsvoll verändernden Kompensationsbereich ausgestattet. Dieser ist so beschaffen, dass eine Auswirkung des Kompensationsbereichs auf eine optische Eigenschaft der Anordnung im Zeitverlauf gegenläufig ist zu einer Auswirkung der erwarteten Änderung des ersten optischen Elements. Durch die im Zeitverlauf gegenläufige Auswirkung wird eine potenzielle Verschlechterung der Abbildungsqualität der Anordnung, die ohne den Kompensationsbereich durch die erwartete Veränderung stattgefunden hätte, im Zeitverlauf zumindest teilweise kompensiert. Einer Verschlechterung der Abbildungsqualität wird also aktiv entgegengewirkt, so dass die Abbildungsqualität über einen längeren Zeitraum nachhaltig verbessert werden kann. Ein Austausch oder eine Korrektur eines optischen Elements ist daher erst deutlich später oder - bestenfalls - innerhalb einer vorgesehenen Nutzungsdauer gar nicht mehr erforderlich.
Es ist möglich, dass das erste optische Element mit einem Kompensationsbereich ausgestattet wird. In diesem Fall findet eine Kompensation der erwarteten Veränderung innerhalb des optischen Elements statt, das der erwarteten Veränderung unterliegt. Es ist in diesem Fall nicht zwingend erforderlich, dass die Anordnung eine Mehrzahl optischer Elemente aufweist, vielmehr kann das Verfahren bereits realisiert werden, wenn die Anordnung optischer Elemente nur ein einziges optisches Element (nämlich das erste optische Element) umfasst. Beispielsweise kann die erwartete Veränderung derart ausgestaltet sein, dass sich wenigstens ein Teil der optischen Oberfläche des ersten optischen Elementes im Zeitverlauf in senkrechter Richtung nach oben bewegt, sofern kein Kompensationsbereich vorhanden ist. Der Kompensationsbereich kann in diesem Fall unterhalb des sich bewegenden Teils der optischen Oberfläche derart erzeugt werden, dass er im Zeitverlauf einer Volumenverringerung (nachfolgend auch als Kompaktierung bezeichnet) unterliegt, um eine gegenläufige nach unten gerichtete Bewegung zu erzeugen, die die nach oben gerichtete Bewegung zumindest teilweise kompensiert oder sogar vollständig ausgleicht. Die optische Oberfläche des ersten optischen Elements weicht in diesem Fall im Zeitverlauf weniger stark von einer Sollform ab oder entspricht sogar während einer gesamten geplanten Nutzungsdauer der Sollform.
Alternativ dazu kann auch ein vom ersten optischen Element verschiedenes optisches Element mit einem Kompensationsbereich ausgestattet werden. In diesem Fall wird die Veränderung des ersten optischen Elements in Kauf genommen und die Auswirkung dieser Veränderung dadurch kompensiert, dass ein anderes optisches Element mit einem Kompensationsbereich ausgestattet wird. Möglich ist auch, dass sowohl das erste optische Element als auch eines oder mehrere andere optische Elemente mit einem Kompensationsbereich ausgestattet werden. Wenn mehrere optische Elemente einen Kompensationsbereich aufweisen, addieren sich die vom jeweiligen Kompensationsbereich ausgeübten Auswirkungen auf die optische Eigenschaft der Anordnung, wobei dann eine kumulierte Gesamtauswirkung der Kompensationsbereiche im Zeitverlauf gegenläufig ist zu der Auswirkung der erwarteten Veränderung auf die optische Eigenschaft.
Es ist nicht ausgeschlossen, dass neben dem ersten optischen Element noch weitere optische Elemente einer unvermeidbaren erwarteten Veränderung unterliegen, die ebenfalls mit Hilfe des vorliegend beschriebenen Verfahrens kompensiert werden kann, um die Abbildungsqualität der Anordnung weiter zu verbessern.
In einer Ausführungsform wird aus der erwarteten Veränderung des ersten optischen Elements eine hypothetische zeitliche Veränderung der optischen Eigenschaft der Anordnung ermittelt. Die hypothetische zeitliche Veränderung der optischen Eigenschaft der Anordnung kann ermittelt werden, indem die Änderung der optischen Eigenschaft für den Fall ermittelt wird, dass kein Kompensationsbereich vorgesehen wird. Die hypothetische zeitliche Veränderung der optischen Eigenschaft kann verwendet werden, um Anforderungen an die absichtsvolle Veränderung des Kompensationsbereichs zu ermitteln. Wenn die erwarteten Auswirkungen der erwarteten Veränderung auf die optische Eigenschaft der Anordnung bekannt sind, kann daraus insbesondere abgeleitet werden, welchen Einfluss der oder die Kompensationsbereiche im Zeitverlauf auf die optische Eigenschaft haben müssen, damit es zu einer Kompensation - und somit zu einer Verbesserung der Abbildungsqualität - kommt.
Wie vorstehend bereits erwähnt kann das erste optische Element insbesondere eine reflektierende optische Oberfläche aufweisen. Die erwartete Veränderung kann dazu geeignet sein, eine Formveränderung der reflektierenden optischen Oberfläche zu bewirken.
Das mit dem Kompensationsbereich ausgestattete optische Element kann ein Substrat und ein darauf aufgebrachtes Beschichtungssystem aufweisen, wobei wenigstens ein Teil des Beschichtungssystems eine reflektierende optische Oberfläche bildet. Die absichtsvolle Veränderung des Kompensationsbereichs kann insbesondere eine Formveränderung des Kompensationsbereichs umfassen, durch die eine Form der optischen Oberfläche beeinflusst wird.
Beispielsweise kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Kompensationsbereich innerhalb des Substrats erzeugt wird. Die Erzeugung des Kompensationsbereichs kann eine Bestrahlung des Substrats mit einem Teilchenstrahl umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Erzeugung des Kompensationsbereichs eine Bestrahlung des Substrats mit elektromagnetischer Strahlung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Erzeugung des Kompensationsbereichs eine Erwärmung des Substrats oder eines Teilbereichs des Substrats umfassen. Aus dem Stand der Technik (siehe beispielsweise DE 10 2018 211 596 A1 ) ist grundsätzlich bekannt, dass mit Hilfe der vorstehend genannten Verfahren innerhalb des Substrats eine Formveränderung, insbesondere eine Kompaktierung oder Dekompaktierung (Volumenvergrößerung) erreicht werden kann. Allerdings wurde für solche Verfahren bisher vorgeschlagen, eine statische Veränderung der optischen Oberfläche zu erreichen, wobei stets in Betracht gezogen wurde, im Zeitverlauf erfolgende Formveränderungen des Substrats so weit wie möglich zu vermeiden. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird hingegen vorgeschlagen, die genannten Verfahren zur Behandlung des Substrats bewusst auszunutzen, um einen Kompensationsbereich zu schaffen, der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kompensationsbereich innerhalb des Beschichtungssystems erzeugt wird. Beispielsweise kann dem Beschichtungssystem bewusst eine Schicht hinzugefügt werden, von der bekannt ist, dass sie im Zeitverlauf einer gewissen Formveränderung unterliegt. Alternativ kann wenigstens ein Teilbereich eines vorhandenen Beschichtungssystems (auf grundsätzlich bekannte Weise) derart bearbeitet werden, dass der Teilbereich im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt.
In einer Ausführungsform wird die Abbildungsqualität der Anordnung optischer Elemente dadurch verbessert, dass eine Anordnung, die das wenigstens eine mit dem Kompensationsbereich ausgestattete optische Element enthält, neu geschaffen wird. Insbesondere kann bei der Planung und Auslegung der optischen Elemente in einem oder mehreren der optischen Elemente ein Kompensationsbereich vorgesehen werden, durch den die Auswirkung der erwarteten Veränderung mit Hilfe des gegenläufigen Zeitverlaufs wenigstens teilweise kompensiert wird.
Möglich ist auch, die Abbildungsqualität der Anordnung optischer Elemente dadurch zu verbessern, dass das wenigstens eine mit dem Kompensationsbereich ausgestattete optische Element ein bereits in einer Anordnung vorhandenes optisches Element ersetzt. Auf diese Weise kann eine bereits vorhandene optische Anordnung mit einem optischen Element nachgerüstet werden, das einen auf die erwartete Veränderung abgestimmten Kompensationsbereich aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein mit dem Kompensationsbereich ausgestattetes optisches Element während einer ohnehin erforderlichen Wartung der optischen Anordnung in die optische Anordnung eingebracht wird, um eines der optischen Elemente zu ersetzen. Dabei kann das eingebrachte optische Element das der erwarteten Veränderung unterliegende erste optische Element oder ein anderes der optischen Elemente ersetzen.
Beim Erzeugen des Kompensationsbereichs kann es vorkommen, dass zusätzlich zu der im Zeitverlauf absichtsvollen Veränderung eine unmittelbare statische Veränderung der optischen Oberfläche auftritt. Beispielsweise kann eine Teilchenbestrahlung eines Substratbereichs dazu führen, dass der Substratbereich ohne Zeitverzug kompaktiert, wobei sich an die initiale Kompaktierung im Zeitverlauf eine Relaxation anschließt, die mit einer Dekompaktierung einhergeht. Während die Dekompaktierung im Rahmen der Erfindung ausgenutzt werden kann, um die absichtsvolle Veränderung zu erreichen, kann die initiale Kompaktierung unerwünscht sein. In einer Ausführungsform des hier beschriebenen Verfahrens wird daher wenigstens eines der optischen Elemente mit einem Vorhalt ausgestattet. Durch einen Vorhalt wird eine optische Eigenschaft des optischen Elements auf statische Weise verändert. Dies bedeutet, dass die Änderung der optischen Eigenschaft unmittelbar auftritt und keine sich im Zeitverlauf ändernde Komponente aufweist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass durch den Vorhalt eine beim Herstellen des Kompensationsbereichs erzeugte statische Veränderung des optischen Elements wenigstens teilweise ausgeglichen wird. Der Vorhalt kann in demselben optischen Element, in dem auch der Kompensationsbereich erzeugt wird, oder in einem anderen der optischen Elemente vorgesehen sein.
In bestimmten Fällen gelingt es trotz Kompensationsbereich nicht, über eine gesamte geplante Nutzungsdauer die erwartete Veränderung vollständig zu kompensieren. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein bestimmter Typ optischer Elemente einer erwarteten Veränderung unterliegt, die im Zeitverlauf zu einer im Wesentlichen linearen Änderung einer optischen Eigenschaft führt, wobei andererseits mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Maßnahmen zur Erzeugung eines Kompensationsbereichs in vielen Fällen lediglich im Zeitverlauf degressive absichtsvolle Veränderungen erreicht werden, bei denen also die Veränderung der optischen Eigenschaft im Zeitverlauf abnimmt. Dieses Szenario kann dazu führen, dass die erwartete Veränderung nicht über einen beliebig langen Zeitraum kompensiert werden kann. Die optische Eigenschaft der Anordnung kann in diesem Fall trotz Kompensationsbereich einer zeitlichen Drift unterliegen.
Beruhend auf dieser Erkenntnis ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass wenigstens eines der optischen Elemente mit einem Vorhalt ausgestattet wird, durch den die optische Eigenschaft der Anordnung derart verschoben wird, dass sie zu Beginn einer geplanten Nutzungsdauer einen suboptimalen Wert aufweist, wobei die optische Eigenschaft während der geplanten Nutzungsdauer aufgrund der zeitlichen Drift ausgehend von dem suboptimalen Wert einen Optimalwert der optischen Eigenschaft durchläuft. Durch diese Maßnahme kann ein Zeitraum, während dem die optische Eigenschaft sich in der Nähe des Optimalwerts befindet (und insbesondere eine maximal erlaubte Abweichung vom Optimalwert nicht überschreitet), deutlich verlängert werden. Wäre hingegen die optische Eigenschaft bereits zu Beginn der geplanten Nutzungsdauer optimal, würde sich der Wert der optischen Eigenschaft aufgrund der zeitlichen Drift während der geplanten Nutzungsdauer innerhalb einer deutlich kürzeren Zeit vom Optimalwert entfernen, so dass eine maximal erlaubte Abweichung der optischen Eigenschaft innerhalb einer kürzeren Zeitspanne überschritten würde. Ein Wartungsintervall, nach dessen Ablauf eine Korrektur oder ein Austausch von optischen Elementen erforderlich ist, weil eine maximal erlaubte Abweichung der optischen Eigenschaft überschritten wurde, kann auf diese Weise weiter verlängert werden.
Eine Größe des Vorhalts kann unter Berücksichtigung einer während einer geplanten Nutzungsdauer erwarteten Gesamtveränderung der optischen Eigenschaft der Anordnung ermittelt werden. Die Gesamtveränderung ergibt sich durch eine Addition der Auswirkungen der erwarteten Veränderung und der absichtsvollen Veränderung auf die optische Eigenschaft. Der Vorhalt kann derart ausgewählt werden, dass seine Auswirkung auf die optische Eigenschaft einen Anteil zwischen 30% und 70%, insbesondere zwischen 40% und 60% der durch die Gesamtveränderung bewirkten Auswirkung auf die optische Eigenschaft beträgt.
Die Idee, einen Vorhalt vorzusehen, durch den die optische Eigenschaft der Anordnung derart verschoben wird, dass sie zu Beginn einer geplanten Nutzungsdauer einen suboptimalen Wert aufweist, wobei die optische Eigenschaft während der geplanten Nutzungsdauer aufgrund einer zeitlichen Drift ausgehend von dem suboptimalen Wert einen Optimalwert der optischen Eigenschaft durchläuft, weist eigenständigen erfinderischen Gehalt auf. Es ist in diesem Fall also nicht zwangsläufig erforderlich, eines der optischen Elemente mit einem Kompensationsbereich auszustatten, der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt.
Der Vorhalt kann hergestellt werden durch eine Bestrahlung des optischen Elements mit einem Teilchenstrahl und/oder durch eine Bestrahlung des optischen Elements mit elektromagnetischer Strahlung und/oder durch eine gezielte Erwärmung wenigstens eines Teilbereichs des optischen Elements und/oder durch Anwenden einer abtragenden Behandlung auf eine optische Oberfläche des wenigstens einen optischen Elements.
In einer Ausführungsform ist der wenigstens eine Kompensationsbereich derart auf die erwartete Veränderung abgestimmt, dass die optische Eigenschaft innerhalb der geplanten Nutzungsdauer einen Extremwert annimmt, in dem eine Änderungsrate der optischen Eigenschaft ihr Vorzeichen umkehrt. Die optische Eigenschaft nähert sich also in einer zum Extremwert unmittelbar benachbarten ersten Zeitspanne dem Optimalwert an, wobei sie sich innerhalb einer zum Extremwert unmittelbar benachbarten zweiten Zeitspanne vom Optimalwert entfernt. Wenn genau ein Extremwert vorhanden ist, kann dieser in etwa in die Mitte des geplanten Benutzungszeitraums fallen. Beispielsweise kann der Extremwert ausgehend vom geplanten Benutzungsbeginn nach Ablauf einer Zeit angenommen werden, die zwischen 20% und 80%, vorzugsweise zwischen 30% und 70% der geplanten Nutzungsdauer liegt. Auch durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass die optische Eigenschaft über einen möglichst langen Zeitraum eine maximal erlaubte Abweichung nicht überschreitet.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Anordnung optischer Elemente, insbesondere für den Einsatz in einer Anlage der Halbleitertechnologie. Die Anordnung umfasst ein erstes optisches Element, das im Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung unterliegt, wobei die erwartete Veränderung geeignet ist, eine optische Eigenschaft der Anordnung zu beeinflussen. Erfindungsgemäß weist eines der optischen Elemente einen Kompensationsbereich auf, der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt, wobei der Zeitverlauf der absichtsvollen Veränderung und der erwartete Zeitverlauf der erwarteten Veränderung eine gegenläufige Auswirkung auf die optische Eigenschaft der Anordnung aufweisen. Die Anordnung kann insbesondere mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt sein. Die Anordnung kann durch weitere der vorstehend in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmale fortgebildet werden. Die oben in Verbindung mit dem Verfahren beschriebenen Vorteile ergeben sich gleichermaßen für die erfindungsgemäße Anordnung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Mikrolithografie mit diversen optischen Elementen;
2A: eine schematische seitliche Schnittansicht eines beispielhaften optischen Elements zu einem ersten Zeitpunkt;
2B: eine schematische seitliche Schnittansicht des beispielhaften optischen Elements der 2A zu einem zweiten Zeitpunkt;
3A: eine schematische seitliche Schnittansicht eines alternativen optischen Elements, das mit einem Kompensationsbereich ausgestattet ist, zu einem ersten Zeitpunkt;
3B: eine schematische seitliche Schnittansicht des alternativen optischen Elements der 3A zu einem zweiten Zeitpunkt;
4: eine Darstellung des Zeitverlaufs eines Passeparameters P des in 3 gezeigten optischen Elements sowie der Beiträge verschiedener Teilbereiche des optischen Elements zum Passeparameter;
5A: eine schematische seitliche Schnittansicht einer Anordnung von zwei optischen Elementen zu einem ersten Zeitpunkt;
5B: eine schematische seitliche Schnittansicht der Anordnung von zwei optischen Elementen der 5A zu einem zweiten Zeitpunkt;
6A: eine schematische seitliche Schnittansicht einer alternativen Anordnung von zwei optischen Elementen zu einem ersten Zeitpunkt;
6B: eine schematische seitliche Schnittansicht der Anordnung von zwei optischen Elementen der 6A zu einem zweiten Zeitpunkt;
7: eine Darstellung des Zeitverlaufs einer Abweichung eines Wellenfrontparameters von einem Optimalwert, ermittelt aus der in 1 gezeigten Anordnung, in die die optischen Elemente der 6 integriert sind;
8A: eine schematische seitliche Schnittansicht einer alternativen Anordnung von zwei optischen Elementen zu einem ersten Zeitpunkt;
8B: eine schematische seitliche Schnittansicht der Anordnung von zwei optischen Elementen der 8A zu einem zweiten Zeitpunkt;
9: eine Darstellung des Zeitverlaufs einer Abweichung eines Wellenfrontparameters von einem Optimalwert, ermittelt aus der in 1 gezeigten Anordnung, in die die optischen Elemente der 8 integriert sind;
10: eine Darstellung des Zeitverlaufs einer Abweichung eines Wellenfrontparameters von einem Optimalwert, ermittelt aus der in 1 gezeigten Anordnung, in die eine alternative Anordnung optischer Elemente integriert ist.

In 1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie in einem schematischen Meridionalschnitt dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst dabei ein Beleuchtungssystem 10 und ein Projektionssystem 20.
Mithilfe des Beleuchtungssystems 10 wird ein Objektfeld 11 in einer Objektebene bzw. Retikelebene 12 beleuchtet. Das Beleuchtungssystem 10 umfasst dazu eine Belichtungsstrahlungsquelle 13, die im dargestellten Ausführungsbeispiel Beleuchtungsstrahlung zumindest umfassend Nutzlicht im EUV-Bereich, also insbesondere mit einer Wellenlänge zwischen 5 nm und 30 nm, insbesondere von 13,5 nm, abgibt.
Die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 ausgehende Beleuchtungsstrahlung wird zunächst in einem Kollektor 14 gebündelt.
Nach dem Kollektor 14 propagiert die Beleuchtungsstrahlung durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 15. Sollte das Beleuchtungssystem 10 in modularer Bauweise aufgebaut werden, kann die Zwischenfokusebene 15 grundsätzlich für die - auch strukturelle - Trennung des Beleuchtungssystems 10 in ein Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Belichtungsstrahlungsquelle 13 und den Kollektor 14, und der nachfolgend beschriebenen Beleuchtungsoptik 16 herangezogen werden. Bei einer entsprechenden Trennung bilden Strahlungsquellenmodul und Beleuchtungsoptik 16 dann gemeinsam ein modular aufgebautes Beleuchtungssystem 10.
Die Beleuchtungsoptik 16 umfasst einen Umlenkspiegel 17. Bei dem Umlenkspiegel 17 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 17 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt.
Mit dem Umlenkspiegel 17 wird die von der Belichtungsstrahlungsquelle 13 stammende Strahlung auf einen ersten Facettenspiegel 18 umgelenkt. Sofern der erste Facettenspiegel 18 dabei - wie vorliegend - in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 16 angeordnet ist, die zur Retikelebene 12 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Bei dem ersten Facettenspiegel 18 handelt es sich um ein mikroelektromechanisches System (MEMS-System) mit einer Vielzahl von individuell verschwenkbaren Mikrospiegeln 18', wie es bspw. auch in der DE 10 2008 009 600 A1 beschrieben ist.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 16 ist dem ersten Facettenspiegel 18 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 19 (auch „Pupillenfacettenspiegel“ genannt), sodass sich ein doppelt facettiertes System ergibt, dessen Grundprinzip auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet wird. Auch der zweite Facettenspiegel 19 umfasst- wie dargestellt - ein mikroelektromechanisches System mit einer Vielzahl von individuell verschwenkbaren Mikrospiegeln 19'.
Die Facetten des ersten Facettenspiegels 18 werden jeweils von einer zugeordneten Facette des zweiten Facettenspiegels 19 einander überlagernd zur möglichst homogenen Ausleuchtung des Objektfeldes 11 abgebildet.
Durch Auswahl der letztendlich verwendeten Beleuchtungskanäle, was durch geeignete Einstellung der Mikrospiegel 18' des ersten Facettenspiegels 18 problemlos möglich ist, kann weiterhin die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille des nachfolgend beschriebenen Projektionssystems 20 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Mithilfe des Projektionssystems 20 wird das Objektfeld 11 in der Retikelebene 12 auf das Bildfeld 21 in der Bildebene 22 übertragen. Das Projektionssystem 20 umfasst dafür eine Mehrzahl von optischen Elementen, die als Spiegel 23-28 ausgebildet sind. Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 20 sechs Spiegel 23-28. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel 27 und der letzte Spiegel 28 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung, womit es sich bei dem dargestellten Projektionssystem 20 um eine doppelt obskurierte Optik handelt. Das Projektionssystem 20 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,3, und die auch größer sein kann als 0,6, und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Die Reflexionsflächen der Spiegel 23-28 können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Die Spiegel 23-28 können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 16, Reflexionsbeschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung aufweisen. Diese Reflexionsbeschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Durch das Beleuchtungssystem 10 belichtet und durch das Projektionssystem 20 auf die Bildebene 22 übertragen wird ein im Objektfeld 11 angeordnetes Retikel 30 (auch Maske genannt). Das Retikel 30 ist von einem Retikelhalter 31 gehalten. Der Retikelhalter 31 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 32 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Scanrichtung in y-Richtung.
Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 30 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 21 in der Bildebene 22 angeordneten Wafers 35. Der Wafer 35 wird von einem Waferhalter 36 gehalten. Der Waferhalter 36 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 37 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 30 über den Retikelverlagerungsantrieb 32 und andererseits des Wafers 35 über den Waferverlagerungsantrieb 37 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
Die Spiegel 23-28 bilden eine erfindungsgemäße Anordnung optischer Elemente. Eine Abbildungsqualität der Anordnung kann auf grundsätzlich bekannte Weise ermittelt werden, indem beispielsweise ein definierter Eingangsstrahlengang in die Anordnung eingestrahlt wird und ein Ausgangsstrahlengang der Anordnung vermessen wird. Durch die Vermessung des Ausgangsstrahlengangs können ein oder mehrere Wellenfrontparameter der Anordnung ermittelt werden, die im Rahmen der vorliegenden Offenbarung optische Eigenschaften der Anordnung darstellen können. Eine solche Vermessung ist im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und wird daher vorliegend nicht im Detail erläutert. Die Anordnung weist für einen Wellenfrontparameter jeweils einen Optimalwert auf. Wenn ein Wellenfrontparameter von seinem Optimalwert abweicht, beeinträchtigt dies die Abbildungsqualität der Anordnung optischer Elemente.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend zunächst anhand der 2A der Aufbau des Spiegels 23 erläutert. Der Spiegel 23 unterliegt im Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung, die sich aus einem Vergleich der 2A und 2B ergibt. Die 2A zeigt den Spiegel 23 zu einem Zeitpunkt t0 und die 2B zeigt den Spiegel 23 zu einem späteren Zeitpunkt t1. Der Spiegel 23 umfasst ein Substrat 50, das fest mit einer Unterkonstruktion 52 verbunden ist. Auf das Substrat 50 ist ein Beschichtungssystem 51 aufgebracht. Wenigstens ein Teil des Beschichtungssystems 51 bildet eine optische Oberfläche 53, welche in 2A als Planfläche gezeigt ist. Es wird der Einfachheit halber angenommen, dass die optische Oberfläche 53 in 2A, also zum Zeitpunkt t0, Ihrer Sollform entspricht.
In 2B ist zu sehen, dass der Spiegel 23 im Zeitverlauf, also beim Übergang vom Zeitpunkt t0 zum Zeitpunkt t1, in einem Teilbereich 55 einer Veränderung unterlag. Die Veränderung besteht vorliegend darin, dass sich die optische Oberfläche 53 im Teilbereich 55 nach oben bewegt hat und es zu einer entsprechenden Passe-Veränderung gekommen ist. Es wird hier beispielhaft angenommen, dass die Veränderung durch eine Formveränderung der Unterkonstruktion 52 verursacht wurde, durch die das Substrat 50 und die darauf befindliche Beschichtung 51 im Teilbereich 55 entsprechend nach oben verschoben wurden, was in 2B schematisch angedeutet ist.
Die Passe-Veränderung des Spiegels 23 hätte innerhalb der in 1 gezeigten Anordnung von Spiegeln 23-28 eine Abweichung eines Wellenfrontparameters der Anordnung verursacht, die zu einer Verschlechterung der Abbildungsqualität geführt hätte. Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, mit denen eine solche Verschlechterung der Abbildungsqualität verhindert werden kann.
Die 3A und 3B zeigen schematische, seitliche Schnittansichten eines alternativen optischen Elements, das zur Durchführung des Verfahrens mit einem Kompensationsbereich ausgestattet wurde. Bereits in Verbindung mit den 2A und 2B beschriebene Elemente tragen in den 3A und 3B dieselben Bezugszeichen. Analog zu den 2A und 2B zeigen auch die 3A und 3B den Spiegel zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t0 und t1. Der Teilbereich 52a unterliegt ebenso wie in Verbindung mit 2 beschrieben einer Veränderung, durch die die darüber liegenden Bereiche 50a und 51a des Substrats 50 bzw. des Beschichtungssystems 51 im Zeitverlauf nach oben verschoben werden. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 2 wird vor dem Zeitpunkt t0 ein Kompensationsbereich erzeugt, indem das Substrat 50 im Teilbereich 55 mit einem Teilchenstrahl behandelt wird. Es kommt dadurch zu einer Kompaktierung eines Bereichs 50a des Substrats 50 (siehe 3A).
Um zu verhindern, dass der Bereich 50a im Zeitverlauf wieder dekompaktiert, wird der Bereich 50a zusätzlich mit elektromagnetischer Strahlung behandelt, um eine Schutzschicht zu erzeugen, durch die die kompaktierte Form des Bereichs 50a stabilisiert werden kann. Darüber hinaus wird ein oberhalb des kompaktierten Bereichs 50a befindlicher Bereich 51a der Beschichtung 51 mit einer größeren Schichtdicke und unter Verwendung eines Materials erzeugt, das auf vorhersagbare Weise im Zeitverlauf einer Kompaktierung unterliegt. Es kommt zu einer absichtsvollen Kompaktierung des Bereichs 51a derart, dass die Formveränderung des Bereichs 52a der Unterkonstruktion 52 vollständig kompensiert wird. Zum Zeitpunkt t1 entspricht die optische Oberfläche 53 daher noch immer ihrer Sollform und eine Passe-Veränderung wurde vermieden. Der Bereich 51a kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch als Kompensationsbereich bezeichnet werden. Eine Auswirkung des Bereichs 51a auf einen Wellenfrontparameter ist im Zeitverlauf gegenläufig zu einer Auswirkung der Formveränderung des Bereichs 52a.
Um die Abbildungsqualität der Anordnung von Spiegeln 23-28 zu verbessern, kann der vorstehend beschriebene Spiegel 23 bereits bei der Herstellung der in 1 gezeigten Anordnung in diese integriert werden. Möglich ist auch, einen in der Anordnung bereits vorhandenen Spiegel durch den mit dem Kompensationsbereich 51a ausgestatteten Spiegel 23 zu ersetzen.
In 4 ist ein Graph gezeigt, in dem ein Passeparameter P sowie die Beiträge der Bereiche 51a und 52a zu dem Passeparameter P des Spiegels 23 gegen die Zeit t aufgetragen sind. Zudem ist ein Sollwert P₀ des Passeparameters dargestellt. Wenn der Passeparameter P vom Sollwert P₀ abweicht, bedeutet dies, dass die optische Oberfläche im Teilbereich 55 in senkrechter Richtung von ihrer Sollform abweicht. Die Beiträge der Bereiche 51a und 52a werden in der 4 mit ΔP(51a) bzw. ΔP(52a) bezeichnet. Der Beitrag ΔP(52a) steigt im Zeitverlauf degressiv an, während der Beitrag ΔP(51a) im Zeitverlauf regressiv abfällt. In der Summe addieren sich die Beiträge ΔP(51a) und ΔP(52a) zu jedem Zeitpunkt derart, dass die Gesamtpasse P des optischen Elements im Teilbereich 55 im betrachteten Zeitfenster konstant dem Sollwert P₀ entspricht (siehe die horizontale gestrichelte Linie in 4).
Anhand der 5A und 5B wird nachfolgend eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Die 5A und 5B zeigen eine schematische seitliche Schnittansicht einer Anordnung von zwei Spiegeln 23 und 24 zu zwei verschiedenen Zeitpunkten t0 und t1. Der Spiegel 23 entspricht dem bereits in Verbindung mit 2 beschriebenen Spiegel 23. Zusätzlich zu den Spiegeln 23, 24 sind zwei Teilstrahlen 81, 82 eines Strahlengangs illustriert. Die Teilstrahlen 81, 82 werden am Spiegel 23 reflektiert und treffen anschließend auf den Spiegel 24, um daran erneut reflektiert zu werden.
Wie vorstehend bereits in Verbindung mit 2 beschrieben umfasst der Spiegel 23 einen Teilbereich 55, in dem es im Zeitverlauf aufgrund einer Formveränderung der Unterkonstruktion 52 zu einer Passe-Veränderung kommt, die dazu geeignet ist, einen Wellenfrontparameter der Anordnung der Spiegel im Laufe der Zeit zu verändern und die Abbildungsqualität so zu beeinträchtigen. Im Unterschied zu dem anhand von 3 beschrieben Verfahren wird die Passe-Veränderung des Spiegels 23 nicht auf dem Spiegel 23 selbst korrigiert, sondern es wird innerhalb des Spiegels 24 ein Kompensationsbereich 62a erzeugt, der im Zeitverlauf einer Kompaktierung unterliegt. Der Bereich 62a umfasst ebenso wie der in Verbindung mit 3 beschriebene Bereich 51a ein Material, das auf vorhersagbare Weise im Zeitverlauf einer Kompaktierung unterliegt. Es kommt somit zu einer absichtsvollen Formveränderung des Bereichs 62a derart, dass die Formveränderung des Bereichs 52a der Unterkonstruktion 52 vollständig kompensiert wird. Eine Auswirkung der Formveränderung des Bereichs 52a auf einen Wellenfrontparameter ist vorliegend gegenläufig zu der Auswirkung der Formveränderung des Bereichs 62a auf den Wellenfrontparameter, so dass der betrachtete Wellenfrontparameter unverändert bleibt oder sich zumindest im Zeitverlauf weniger stark ändert.
Anhand von 6 wird eine weitere alternative Ausführungsform des Verfahrens beispielhaft illustriert. Die Darstellungen der 6A und 6B entsprechen denen der 5A und 5B, wobei bereits in Verbindung mit den 5A und 5B erläuterte Elemente in den 6A und 6B dieselben Bezugszeichen tragen. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zur Ausführungsform der 5A und 5B erläutert. In der Ausführungsform der 6 umfasst der Spiegel 23 eine Unterkonstruktion 52 mit einem Teilbereich 52b, der im Zeitverlauf einer Formveränderung unterliegt, durch die die optische Oberfläche 53 senkrecht nach unten bewegt wird (siehe 6B). Um einer Veränderung eines Wellenfrontparameters und einer damit einhergehenden Verschlechterung der Abbildungsqualität entgegenzuwirken, wird in der Ausführform der 6 im Spiegel 24 eine Teilchenbestrahlung auf einen Bereich 60b des Substrats angewendet, wodurch eine Kompaktierung des Bereichs 60b erzielt wird (siehe 6A). Um zum Zeitpunkt t0 eine Abweichung der optischen Oberfläche 63 von ihrer Sollform zu vermeiden, wird eine Schichtdicke der Beschichtung 62 im Bereich 62b bei der Herstellung des Spiegels 24 vergrößert. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 5 unterliegt die Beschichtung 62 im Bereich 62b keiner Formveränderung.
Allerdings relaxiert die zuvor vorgenommene Kompaktierung des Substrats 60 im Bereich 60b im Zeitverlauf auf vorhersagbare Weise, was zu einer absichtsvollen Dekompaktierung des Bereichs 60b führt. Durch die Dekompaktierung des Bereichs 60b wird der Teilbereich 62b zusammen mit einem Teil 63b der optischen Oberfläche verschoben. Die Verschiebung des Teils 63b der optischen Oberfläche 63 kompensiert im Zeitverlauf einen Teil der Formveränderung der optischen Oberfläche 53.
7 zeigt einen Graphen, in dem eine Abweichung ΔW eines Wellenfrontparameters W von einem Optimalwert des Wellenfrontparameters gegen die Zeit t aufgetragen ist. Der Wellenfrontparameter kann aus der in 1 illustrierten Anordnung der Spiegel 23-28 ermittelt werden, wobei es sich bei den Spiegeln 23 und 24 um die in 6 illustrierten Spiegel handelt. Im Unterschied zu dem in 4 erläuterten Fall, unterliegt der in 6 gezeigte Bereich 52b einer linearen Veränderung, die im Zeitverlauf eine lineare Auswirkung auf den betrachteten Wellenfrontparameter hat. Diese Auswirkung ist in 7 durch den Beitrag ΔW(52b) dargestellt. Die Kompaktierung des Bereichs 62a hat im Zeitverlauf einen gegenläufigen jedoch abnehmenden (degressiven) Einfluss auf den Wellenfrontparameter, was anhand des Beitrags ΔW(60b) in 7 illustriert ist. Neben den beiden Beiträgen ΔW(52b) und ΔW(60b) ist in 7 der sich ergebende Zeitverlauf des Wellenfrontparameters ΔW illustriert. Zudem ist als horizontale gestrichelte Linie eine maximal erlaubte Abweichung ΔW_max vom Optimalwert des Wellenfrontparameters eingezeichnet. Überschreitet die Abweichung ΔW diesen Maximalwert, ist eine Korrektur oder ein Tausch eines oder mehrerer der Spiegel erforderlich.
Aufgrund des Kompensationsbereichs 60b wird die durch den Beitrag ΔW(52b) verursachte Veränderung des Wellenfrontparameters teilweise kompensiert. Ohne den Kompensationsbereich 60b würde die Abweichung ΔW den Maximalwert ΔW_max bereits zum Zeitpunkt t2 überschreiten. Aufgrund des Kompensationsbereichs 60b überschreitet der Wellenfrontparameter erst zu einem späteren Zeitpunkt t3 den Maximalwert W_max. Ein Wartungsintervall kann dadurch deutlich verlängert werden.
Anhand von 8 wird eine weitere alternative Ausführungsform des Verfahrens beispielhaft illustriert. Die Darstellungen der 8A und 8B entsprechen denen der 6A und 6B, wobei bereits in Verbindung mit den 6A und 6B erläuterte Elemente in den 8A und 8B dieselben Bezugszeichen tragen. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zur Ausführungsform der 8A und 8B erläutert. Im Unterschied zu der Ausführungsform der 6 wird der Spiegel 24 zum Zeitpunkt t0 mit einem Vorhalt ausgestattet, indem zum Zeitpunkt t0 bewusst zugelassen wird, dass ein Teilabschnitt 63b der optischen Oberfläche 63 von seiner Sollform abweicht (siehe 8A). Erst im Zeitverlauf nähert sich der Teilabschnitt 63b der optischen Oberfläche aufgrund der Dekompaktierung des Teilbereichs 62b seiner Sollform an, wobei er zum Zeitpunkt t1 der Sollform entspricht (siehe 8B).
9 zeigt einen Graphen, in dem eine Abweichung ΔW eines Wellenfrontparameters W von einem Optimalwert des Wellenfrontparameters gegen die Zeit t aufgetragen ist. Der Wellenfrontparameter kann aus der in 1 illustrierten Anordnung der Spiegel 23-28 ermittelt werden, wobei es sich bei den Spiegeln 23 und 24 um die in 8 illustrierten Spiegel handelt. Der Verlauf der in 9 gezeigten Beiträge ΔW(52b) und ΔW(60b) entspricht dem bereits in 7 dargestellten Verlauf. Der im Bereich 62b eingebrachte Vorhalt führt zu einem zusätzlichen im Zeitverlauf konstanten Beitrag ΔW(62b) zum Wellenfrontparameter. Die Gesamtabweichung ΔW des Wellenfrontparameters ergibt sich aus einer Addition der Beiträge ΔW(52b), ΔW(60b) und ΔW(62b). Es ist ersichtlich, dass der Wellenfrontparameter im Unterschied zu dem in 7 illustrierten Fall zum Zeitpunkt t=0 vom Optimalwert (ΔW=0) abweicht und sich in einem Zeitraum zwischen t=0 und t4 dem Optimalwert annähert, wobei der Optimalwert zum Zeitpunkt t4 durchschritten wird. Erst zum Zeitpunkt t3 überschreitet der Wellenfrontparameter die maximal erlaubte Abweichung ΔW_max. Durch den Vorhalt kann ein Wartungsintervall somit weiter verlängert werden.
Anhand der 10 wird eine weitere beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens illustriert. 10 zeigt einen Graphen, in dem eine Abweichung ΔW eines Wellenfrontparameters W von einem Optimalwert des Wellenfrontparameters gegen die Zeit t aufgetragen ist. Der Wellenfrontparameter W kann aus der in 1 illustrierten Anordnung der Spiegel 23-28 ermittelt werden, wobei die Spiegel 23-28 gemäß einer alternativen Ausführungsform ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform unterliegt ein erster Spiegel 23 einer im Zeitverlauf erwarteten Veränderung, die den in 10 illustrierten Beitrag ΔW1 auf den Wellenfrontparameter liefert. Der Beitrag ΔW1 steigt im Zeitverlauf an. Weiterhin umfasst einer der Spiegel 23-28 einen Teilbereich, der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt, die den in 10 illustrierten Beitrag ΔW2 auf den Wellenfrontparameter liefert. Zum Zeitpunkt t=0 führt der Beitrag ΔW2 zu einer Veränderung ΔW₀ des Wellenfrontparameters, wobei der Beitrag ΔW2 im Zeitverlauf abnimmt und asymptotisch gegen Null geht. Zudem wurde in einem der optischen Elemente ein statischer Vorhalt erzeugt, der sich durch den im Zeitverlauf konstanten Beitrag ΔW3 = -ΔW₀ auf den Wellenfrontparameter auswirkt. Der Vorhalt ist derart auf den Teilbereich, der der absichtsvollen Veränderung unterliegt, abgestimmt, dass sich die Beiträge ΔW2 und ΔW3 zum Zeitpunkt t=0 vollständig aufheben. Da auch die erwartete Veränderung des ersten Spiegels 23 zum Zeitpunkt t=0 noch keinen Beitrag zur Veränderung des Wellenfrontparameters liefert (ΔW1=0 zum Zeitpunkt t=0), nimmt der Wellenfrontparameter W zum Zeitpunkt t=0 seinen Optimalwert an. Der Einfluss der beiden Beiträge ΔW1 und ΔW2 führt anschließend bis zu einem Zeitpunkt t* dazu, dass der Wellenfrontparameter sich von seinem Optimalwert entfernt, wobei er sich zwischen den Zeitpunkten t* und t** dem Optimalwert wieder annähert und den Optimalwert zum Zeitpunkt t** erreicht. Zum Zeitpunkt t* nimmt die optische Eigenschaft also einen Extremwert, vorliegend ein Minimum an. Vorliegend beginnt die geplante Nutzungsdauer der Anordnung optischer Elemente 23-28 zum Zeitpunkt t=0. Das Minimum wird nach etwa 30% der geplanten Nutzungsdauer angenommen. Indem sich der Wellenfrontparameter zunächst vom Optimalwert entfernt und sich anschließend wieder annähert, kann die Abweichung ΔW des Wellenfrontparameters vom Optimalwert insgesamt über einen längeren Zeitraum geringgehalten werden. Ein Wartungsintervall, nach dessen Ablauf eine erneute Justage oder ein Austausch von optischen Elementen erforderlich ist, kann so verlängert werden. Bestenfalls kann erreicht werden, dass innerhalb der geplanten Nutzungsdauer keine Wartung mehr erforderlich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10 2018 211 596 A1 [0006, 0021]
DE 10 2008 009 600 A1 [0039]

Claims

Verfahren zum Verbessern einer Abbildungsqualität einer Anordnung optischer Elemente (23-28), insbesondere für den Einsatz in einer Anlage der Halbleitertechnologie (20), wobei ein erstes optisches Element der Anordnung optischer Elemente (23-28) im Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung unterliegt, wobei die erwartete Veränderung geeignet ist, eine optische Eigenschaft (W) der Anordnung zu beeinflussen, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bestimmen eines erwarteten Zeitverlaufs der erwarteten Veränderung; - Ausstatten von wenigstens einem optischen Element der Anordnung optischer Elemente (23-28) mit einem Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a), der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt, wobei der Zeitverlauf der absichtsvollen Veränderung und der erwartete Zeitverlauf der erwarteten Veränderung eine gegenläufige Auswirkung auf die optische Eigenschaft (W) der Anordnung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste optische Element der Anordnung optischer Elemente (23-28) mit einem Kompensationsbereich (51a) ausgestattet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der optischen Elemente der Anordnung optischer Elemente (23-28), das von dem ersten optischen Element verschieden ist, mit einem Kompensationsbereich (60b, 62a) ausgestattet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus der erwarteten Veränderung des ersten optischen Elements der Anordnung optischer Elemente (23-28) eine hypothetische zeitliche Veränderung der optischen Eigenschaft der Anordnung ermittelt wird, wobei die hypothetische zeitliche Veränderung der optischen Eigenschaft verwendet wird, um Anforderungen an die absichtsvolle Veränderung des Kompensationsbereichs (51a, 60b, 62a) zu ermitteln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das erste optische Element der Anordnung optischer Elemente (23-28) eine reflektierende optische Oberfläche (53) aufweist, wobei die erwartete Veränderung dazu geeignet ist, eine Formveränderung der reflektierenden optischen Oberfläche (53) zu bewirken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a) ausgestattete optische Element (23, 24) ein Substrat (50, 60) und ein darauf aufgebrachtes Beschichtungssystem (51, 61) aufweist, wobei wenigstens ein Teil des Beschichtungssystems (51, 61) eine reflektierende optische Oberfläche (53, 63) bildet, wobei die absichtsvolle Veränderung des Kompensationsbereichs (51a, 60b, 62a) eine Formveränderung des Kompensationsbereichs (51a, 60b, 62a) umfasst, durch die eine Form der reflektierenden optischen Oberfläche (53, 63) beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsbereich (60b) innerhalb des Substrats (60) erzeugt wird, wobei die Erzeugung des Kompensationsbereichs (60b) vorzugsweise eine Bestrahlung des Substrats mit einem Teilchenstrahl und/oder eine Bestrahlung des Substrats mit elektromagnetischer Strahlung und/oder eine Erwärmung des Substrats oder eines Teilbereichs des Substrats umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsbereich (51a, 62a) innerhalb des Beschichtungssystems erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsqualität der Anordnung optischer Elemente (23-28) dadurch verbessert wird, dass eine Anordnung, die das wenigstens eine mit dem Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a) ausgestattete optische Element der Anordnung optischer Elemente (23-28) enthält, neu geschaffen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abbildungsqualität der Anordnung optischer Elemente (23-28) dadurch verbessert wird, dass das wenigstens eine mit dem Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a) ausgestattete optische Element der Anordnung optischer Elemente (23-28) ein bereits in der Anordnung vorhandenes optisches Element (23, 24) ersetzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der optischen Elemente (24) mit einem Vorhalt ausgestattet wird, durch den eine beim Herstellen des Kompensationsbereichs erzeugte statische Veränderung des optischen Elements (24) wenigstens teilweise ausgeglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Eigenschaft (W) der Anordnung trotz Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a) einer zeitlichen Drift unterliegt, wobei wenigstens eines der optischen Elemente (24) mit einem Vorhalt ausgestattet wird, durch den die optische Eigenschaft (W) der Anordnung derart verschoben wird, dass sie zu Beginn einer geplanten Nutzungsdauer einen suboptimalen Wert aufweist, wobei die optische Eigenschaft (W) während der geplanten Nutzungsdauer aufgrund der zeitlichen Drift ausgehend von dem suboptimalen Wert einen Optimalwert der optischen Eigenschaft (W) durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorhalt hergestellt wird durch eine Bestrahlung des optischen Elements (23, 24) mit einem Teilchenstrahl und/oder durch eine Bestrahlung des optischen Elements (23, 24) mit elektromagnetischer Strahlung und/oder durch eine gezielte Erwärmung wenigstens eines Teilbereichs des optischen Elements (23, 24) und/oder durch Anwenden einer abtragenden Behandlung auf eine optische Oberfläche des wenigstens einen optischen Elements (23, 24).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a) derart auf die erwartete Veränderung abgestimmt ist, dass die optische Eigenschaft (W) innerhalb einer geplanten Nutzungsdauer einen Extremwert annimmt, in dem eine Änderungsrate der optischen Eigenschaft ihr Vorzeichen umkehrt, wobei der Extremwert ausgehend von einem geplanten Nutzungsbeginn der Anordnung optischer Elemente (23-28) vorzugsweise nach Ablauf einer Zeit angenommen wird, die zwischen 20% und 80%, weiter vorzugsweise zwischen 30% und 70% der geplanten Nutzungsdauer liegt.
Anordnung optischer Elemente (23-28), insbesondere für den Einsatz in einer Anlage der Halbleitertechnologie (20), umfassend ein erstes optisches Element (23), das im Zeitverlauf einer erwarteten Veränderung unterliegt, wobei die erwartete Veränderung geeignet ist, eine optische Eigenschaft der Anordnung zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass eines der optischen Elemente (23, 24) einen Kompensationsbereich (51a, 60b, 62a) aufweist, der im Zeitverlauf einer absichtsvollen Veränderung unterliegt, wobei der Zeitverlauf der absichtsvollen Veränderung und der erwartete Zeitverlauf der erwarteten Veränderung eine gegenläufige Auswirkung auf die optische Eigenschaft der Anordnung aufweisen.