DE102021208563A1

DE102021208563A1 - DEVICE AND METHOD FOR DETERMINING A TEMPERATURE IN A LITHOGRAPHY PLANT

Info

Publication number: DE102021208563A1
Application number: DE102021208563.6A
Authority: DE
Inventors: Lars Berger; Thomas Rettenmaier
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-08-06
Filing date: 2021-08-06
Publication date: 2022-09-01

Abstract

Eine Vorrichtung (100) zum Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage (1), aufweisend:einen Wärmewiderstand (101);eine Stromquelle (102), die an dem Wärmewiderstand (101) angeschlossen ist und diesem eine Stromstärke (Ic) liefert, oder eine Spannungsquelle (103), die an dem Wärmewiderstand (101) angeschlossen ist und diesem eine Spannung (Uc) liefert; undeine Regeleinheit (104) zum Regeln der Stromstärke (Ic) der Stromquelle (102) oder zum Regeln der Spannung (Uc) der Spannungsquelle (103) derart, dass eine durch die Stromquelle (102) oder durch die Spannungsquelle (103) an den Wärmewiderstand (101) gelieferte elektrische Leistung (Pc) konstant ist.A device (100) for determining a temperature in a lithography system (1), comprising:a thermal resistor (101);a current source (102) which is connected to the thermal resistor (101) and supplies this with a current intensity (Ic), or a Voltage source (103) connected to the thermal resistor (101) and supplying a voltage (Uc) thereto; anda control unit (104) for controlling the current (Ic) of the current source (102) or for controlling the voltage (Uc) of the voltage source (103) in such a way that a through the current source (102) or through the voltage source (103) to the thermal resistance (101) supplied electrical power (Pc) is constant.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Lithographieanlage mit einer solchen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage.The present invention relates to a device for determining a temperature in a lithography system. The present invention also relates to a lithography system with such a device and a method for determining a temperature in a lithography system.

Die Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise angewendet. Der Mikrolithographieprozess wird mit einer Lithographieanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungssystem und ein Projektionssystem aufweist. Das Bild einer mittels des Beleuchtungssystems beleuchteten Maske (Retikel) wird hierbei mittels des Projektionssystems auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionssystem angeordnetes Substrat (z. B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen.Microlithography is used to produce microstructured components such as integrated circuits. The microlithography process is carried out using a lithography system which has an illumination system and a projection system. The image of a mask (reticle) illuminated by the illumination system is projected by the projection system onto a substrate (e.g. a silicon wafer) coated with a light-sensitive layer (photoresist) and arranged in the image plane of the projection system in order to project the mask structure onto the light-sensitive Transfer coating of the substrate.

Getrieben durch das Streben nach immer kleineren Strukturen bei der Herstellung integrierter Schaltungen werden derzeit EUV-Lithographieanlagen entwickelt, welche Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 0,1 nm bis 30 nm, insbesondere 13,5 nm verwenden. Bei solchen EUV-Lithographieanlagen müssen wegen der hohen Absorption der meisten Materialien von Licht dieser Wellenlänge reflektierende Optiken, das heißt Spiegel, anstelle von - wie bisher - brechenden Optiken, das heißt Linsen, eingesetzt werden.Driven by the striving for ever smaller structures in the manufacture of integrated circuits, EUV lithography systems are currently being developed which use light with a wavelength in the range from 0.1 nm to 30 nm, in particular 13.5 nm. In such EUV lithography systems, because of the high absorption of light of this wavelength by most materials, reflective optics, ie mirrors, must be used instead of—as hitherto—refractive optics, ie lenses.

In Lithographieanlagen können in unterschiedlichen Bereichen Temperatursensoren eingesetzt werden. Solche Temperatursensoren dienen beispielsweise dazu, thermische Verformungen von Spiegeln aufgrund einer Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung zu quantifizieren. Die optischen Verformungen des Spiegels können zu Beeinträchtigungen bei der Abbildung mittels des Projektionsobjektivs führen. Zum Entgegensteuern der erwähnten thermischen Verformungen ist eine hochpräzise Messung mit einer absoluten Genauigkeit von 5 bis 50 mK erwünscht.Temperature sensors can be used in different areas in lithography systems. Such temperature sensors are used, for example, to quantify thermal deformations of mirrors due to absorption of the radiation emitted by the EUV light source. The optical deformations of the mirror can lead to impairments in imaging using the projection lens. To counteract the aforementioned thermal deformations, a high-precision measurement with an absolute accuracy of 5 to 50 mK is desirable.

Es ist bekannt, zur Temperaturmessung Wärmewiderstände zu verwenden. Diese liefern einen temperaturabhängigen Widerstand, aus dem die Temperatur ableitbar ist. Zur Temperaturmessung mit solchen Wärmewiderständen werden in der Regel zwei Verfahren verwendet. Gemäß dem ersten dieser Verfahren wird der Wärmewiderstand in Reihe mit einer konstanten Stromquelle, die eine konstante Stromstärke liefert, geschaltet. Gemäß dem zweiten dieser Verfahren wird der Wärmewiderstand in Reihe mit einer konstanten Spannungsquelle, die eine konstante Spannung liefert, geschaltet. In beiden Fällen erfolgt aufgrund des Stroms eine Eigenerwärmung des Wärmewiderstands. Diese Eigenerwärmung ist von der Außentemperatur, die durch den Wärmewiderstand gemessen wird, abhängig. Das Dokument „NTC Thermistors, General technical information“ (TDK, January 2018) zeigt in der 5 eine Veränderung der Eigenerwärmung in Abhängigkeit der Außentemperatur.It is known to use thermal resistors for temperature measurement. These provide a temperature-dependent resistance from which the temperature can be derived. Two methods are generally used to measure temperature with such thermal resistors. According to the first of these methods, the thermal resistor is connected in series with a constant current source that supplies a constant current. According to the second of these methods, the thermal resistor is connected in series with a constant voltage source providing a constant voltage. In both cases, due to the current, the thermal resistance self-heats. This self-heating depends on the outside temperature, which is measured by the thermal resistance. The document "NTC Thermistors, General technical information" (TDK, January 2018) shows in the 5 a change in self-heating depending on the outside temperature.

Durch die Widerstandsänderung über den Temperaturmessbereich des Wärmewiderstands verändert sich die Eigenverlustleistung des Wärmewiderstands bei Ansteuerung mit konstanter Spannung oder bei konstantem Strom. Dadurch entsteht ein nicht zu vernachlässigender Messfehler. Um diesen Messfehler zu reduzieren können die Ansteuerungsspannung oder der Ansteuerungsstrom reduziert werden. Dadurch verschlechtert dich jedoch das Signal-Rausch-Verhältnis, was mit Auflösungseinbußen einhergeht.Due to the change in resistance over the temperature measuring range of the thermal resistor, the intrinsic power loss of the thermal resistor changes when it is controlled with a constant voltage or constant current. This results in a measurement error that cannot be ignored. In order to reduce this measurement error, the drive voltage or the drive current can be reduced. However, this worsens the signal-to-noise ratio, which is accompanied by losses in resolution.

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage zu verbessern. Against this background, one object of the present invention is to improve the determination of a temperature in a lithography system.

Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf:

einen Wärmewiderstand;
eine Stromquelle, die an dem Wärmewiderstand angeschlossen ist und diesem eine Stromstärke liefert, oder eine Spannungsquelle, die an dem Wärmewiderstand angeschlossen ist und diesem eine Spannung liefert; und
eine Regeleinheit zum Regeln der Stromstärke der Stromquelle oder zum Regeln der Spannung der Spannungsquelle derart, dass eine durch die Stromquelle oder durch die Spannungsquelle an den Wärmewiderstand gelieferte elektrische Leistung konstant ist.

According to a first aspect, a device for determining a temperature in a lithography system is proposed. The device features:

a thermal resistance;
a current source connected to the thermal resistor and providing a current thereto, or a voltage source connected to the thermal resistor and providing a voltage thereto; and
a control unit for controlling the current of the power source or for controlling the voltage of the voltage source such that an electric power supplied to the thermal resistor by the current source or by the voltage source is constant.

Die elektrische Leistung konstant zu halten ermöglicht, die Eigenerwärmung des Wärmewiderstands konstant zu halten. Insbesondere ist die Eigenerwärmung des Wärmewiderstands über den gesamten Temperaturmessbereich konstant. Durch die Auswahl der (konstanten) elektrischen Leistung kann ferner die Eigenerwärmung des Wärmewiderstands festgelegt werden. Bei der Temperaturbestimmung kann die konstante Eigenerwärmung des Wärmewiderstands berücksichtigt und eliminiert werden. Somit kann eine zuverlässige Temperaturmessung erfolgen.Keeping the electrical power constant makes it possible to keep the self-heating of the thermal resistance constant. In particular, the self-heating of the thermal resistor is constant over the entire temperature measurement range. By selecting the (constant) electrical power, the self-heating of the thermal resistance can also be determined. When determining the temperature, the constant self-heating of the thermal resistance can be taken into account and eliminated. A reliable temperature measurement can thus be carried out.

Bei der Lithographieanlage handelt es sich beispielsweise um eine DUV-Lithographieanlage oder um eine EUV-Lithographieanlage. Dabei steht DUV für „tiefes Ultraviolett“ (Engl.: deep ultraviolet, DUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 30 und 250 nm. EUV steht für „extremes Ultraviolett“ (Engl.: extreme ultraviolet, EUV) und bezeichnet eine Wellenlänge des Arbeitslichts zwischen 0,1 und 30 nm.The lithography system is, for example, a DUV lithography system or an EUV lithography system. DUV stands for “deep ultraviolet” (DUV) and designates a working light wavelength between 30 and 250 nm. EUV stands for “extreme ultraviolet” (EUV) and designates a wavelength of the working light between 0.1 and 30 nm.

Die Vorrichtung kann zur Temperaturmessung in einem beliebigen Teil der Lithographieanlage eingesetzt werden. Die Vorrichtung kann auch als ein Temperatursensor betrachtet werden. Anhand der Vorrichtung wird zum Beispiel eine Temperatur an einem optischen Element (beispielsweise an einem Spiegel oder an einer Linse) der Lithographieanlage, an einem Aktuator oder dergleichen gemessen.The device can be used to measure the temperature in any part of the lithography system. The device can also be considered as a temperature sensor. The device is used, for example, to measure a temperature on an optical element (for example on a mirror or on a lens) of the lithography system, on an actuator or the like.

Die Vorrichtung zum Bestimmen der Temperatur ist insbesondere geeignet, die Temperatur hochgenau zu bestimmen. Unter „hochgenau“ werden Temperaturmessungen mit einer absoluten Genauigkeit zwischen 5 und 50 mK, bevorzugt zwischen 5 und 20 mK bezeichnet. Hochgenaue Temperaturmessungen sind in der Lithographie besonders wichtig, weil somit hochpräzise Optiken bereitgestellt werden können.The device for determining the temperature is particularly suitable for determining the temperature with high precision. “Highly accurate” refers to temperature measurements with an absolute accuracy of between 5 and 50 mK, preferably between 5 and 20 mK. High-precision temperature measurements are particularly important in lithography, because high-precision optics can be provided in this way.

Der Wärmewiderstand ist ein thermischer Widerstand. Ein elektrischer Widerstandswert verändert sich in Abhängigkeit von einer Temperatur am Sensor (Wärmewiderstand). Aus dem elektrischen Widerstand kann somit die Temperatur am Wärmewiderstand abgeleitet werden.Thermal resistance is thermal resistance. An electrical resistance value changes depending on a temperature at the sensor (thermal resistance). The temperature at the thermal resistance can thus be derived from the electrical resistance.

Der Wärmewiderstand kann in Reihe mit der Stromquelle angeordnet sein. Die Stromquelle kann als ideale Stromquelle betrachtet werden. Die durch die Stromquelle ausgegebene Stromstärke ist einstellbar. Die durch die Stromquelle ausgegebene Stromstärke wird insbesondere derart durch die Regeleinheit geregelt (eingestellt, gesteuert), dass die elektrische Leistung, die die Stromquelle an den Wärmewiderstand liefert, konstant ist. „Konstant“ bedeutet dabei insbesondere, dass die elektrische Leistung (im Folgenden auch als „Leistung“ bezeichnet) über eine vorgegebene Zeitspanne, zum Beispiel über die gesamte Temperaturmessdauer der Vorrichtung und/oder über die gesamte Betriebszeit der Vorrichtung, konstant, also unverändert, bleibt.The thermal resistor can be placed in series with the power source. The current source can be considered as an ideal current source. The current output by the power source is adjustable. In particular, the current strength output by the power source is regulated (adjusted, controlled) by the control unit in such a way that the electrical power that the power source supplies to the thermal resistor is constant. "Constant" means in particular that the electrical power (hereinafter also referred to as "power") remains constant, i.e. unchanged, over a predetermined period of time, for example over the entire temperature measuring period of the device and/or over the entire operating time of the device .

Dass die Regeleinheit die Stromstärke der Stromquelle regelt, bedeutet insbesondere, dass die Regeleinheit der Stromquelle vorgibt, welche Stromstärke sie liefern soll. Die Regeleinheit berechnet beispielsweise die Stromstärke (Zielstromstärke), die zum Konstanthalten der Leistung erforderlich ist, und stellt der Stromquelle den berechneten Zielstromstärkenwert bereit.The fact that the control unit regulates the amperage of the power source means, in particular, that the control unit specifies to the power source what amperage it is to supply. For example, the control unit calculates the current (target current) required to keep the power constant and provides the calculated target current value to the power source.

Die Regeleinheit berechnet die Zielstromstärke vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen (zum Beispiel jede Sekunde oder alle fünf Sekunden) neu und liefert den aktualisierten Zielstromstärkenwert an die Stromquelle. Diese kann die Stromstärke entsprechend anpassen, sodass die gelieferte Leistung konstant bleibt. Die Leistung kann eine Leistungsaufnahme am Wärmewiderstand bezeichnen.The controller preferably recalculates the target current at regular time intervals (for example, every second or every five seconds) and provides the updated target current value to the power source. This can adjust the current accordingly so that the power supplied remains constant. The power can denote a power consumption at the thermal resistance.

Der Wärmewiderstand kann in Reihe mit der Spannungsquelle angeordnet sein. Die Spannungsquelle kann als ideale Spannungsquelle betrachtet werden. Die durch die Spannungsquelle ausgegebene Spannung ist einstellbar. Die durch die Spannungsquelle ausgegebene Spannung wird insbesondere derart durch die Regeleinheit geregelt, dass die elektrische Leistung, die die Spannungsquelle an den Wärmewiderstand liefert, konstant ist. Konstant bedeutet dabei insbesondere, dass die elektrische Leistung über eine vorgegebene Zeitspanne, zum Beispiel über die gesamte Temperaturmessdauer der Vorrichtung und/oder über die gesamte Betriebszeit der Vorrichtung, konstant bleibt.The thermal resistor can be placed in series with the voltage source. The voltage source can be considered as an ideal voltage source. The voltage output by the voltage source is adjustable. In particular, the voltage output by the voltage source is regulated by the control unit in such a way that the electrical power that the voltage source supplies to the thermal resistor is constant. In this case, constant means in particular that the electrical power remains constant over a predetermined period of time, for example over the entire temperature measuring period of the device and/or over the entire operating time of the device.

Dass die Regeleinheit die Spannung der Spannungsquelle regelt, bedeutet insbesondere, dass die Regeleinheit der Spannungsquelle vorgibt, welche Spannung sie liefern soll. Die Regeleinheit berechnet beispielsweise die Spannung (Zielspannung), die zum Konstanthalten der Leistung erforderlich ist, und stellt der Spannungsquelle den berechneten Zielspannungswert bereit.The fact that the control unit controls the voltage of the voltage source means, in particular, that the control unit specifies to the voltage source which voltage it should supply. For example, the control unit calculates the voltage (target voltage) required to keep the power constant and provides the calculated target voltage value to the power source.

Die Regeleinheit berechnet die Zielspannung vorzugsweise in regelmäßigen Zeitabständen (zum Beispiel jede Sekunde oder alle fünf Sekunden) neu und liefert den aktualisierten Zielspannungswert an die Spannungsquelle. Diese kann die Spannung entsprechend anpassen, sodass die gelieferte Leistung konstant bleibt. „Konstant“ bedeutet im Zusammenhang mit der Leistung insbesondere, dass die Leistung weniger als 10 µW, vorzugsweise weniger als 1 oder 0,1 µW schwankt. „Konstant“ bedeutet im Zusammenhang mit der Eigenerwärmung des Wärmewiderstands insbesondere, dass die Eigenerwärmung über den gesamten Temperaturmessbereich weniger als 1 mK, vorzugweise weniger als 0,5 mK schwankt. Dadurch kann ein Gesamtfehler der Temperaturmessung, der den Fehler durch Eigenerwärmung umfasst, weniger als 10mK, vorzugsweise weniger als 5mK sein.The control unit preferably recalculates the target voltage at regular time intervals (e.g. every second or every five seconds) and provides the updated target voltage value to the voltage source. This can adjust the voltage accordingly so that the power supplied remains constant. In connection with the power, “constant” means in particular that the power fluctuates by less than 10 μW, preferably less than 1 or 0.1 μW. In connection with the self-heating of the thermal resistance, “constant” means in particular that the self-heating fluctuates by less than 1 mK, preferably less than 0.5 mK, over the entire temperature measuring range. As a result, a total error in the temperature measurement, which includes the error due to self-heating, can be less than 10 mK, preferably less than 5 mK.

Bei Temperatursensoren aus dem Stand der Technik entsteht ein systematischer Messfehler zwischen Kalibrierung der Sensoren und Benutzung der Sensoren in der Lithographieanlage, wenn diese unterschiedlich angesteuert werden. Durch die Regelung der Stromstärke oder Spannung kann die Vorrichtung diesen systematischen Messfehler reduzieren. Ferner kann die Vorrichtung Messfehler bei relativen Temperaturmessungen in unterschiedlichen Arbeitspunkten reduzieren.In the case of temperature sensors from the prior art, a systematic measurement error occurs between the calibration of the sensors and the use of the sensors in the lithography system if they are controlled differently. By controlling the current or voltage, the device can reduce this systematic measurement error. Furthermore, the device can measure errors relative temperature measurements at different operating points.

Im Vergleich zu der Lösung aus dem Stand der Technik, in dem der absolute Messfehler durch Reduzieren der Ansteuerungsspannung oder des Ansteuerungsstroms reduziert wird, ermöglicht die Vorrichtung des ersten Aspekts ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis und eine verbesserte Auflösung durch Anheben der Steuerspannung bei im Messbereich abnehmenden Temperaturwiderständen. Im Stand der Technik wird durch Reduzieren der Steuerspannung der absolute Messfehler der Eigenerwärmung reduziert aber der relative Messfehler durch schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis erhöht.Compared to the prior art solution in which the absolute measurement error is reduced by reducing the drive voltage or drive current, the device of the first aspect enables improved signal-to-noise ratio and improved resolution by raising the control voltage when in the measurement range decreasing temperature resistance. In the prior art, by reducing the control voltage, the absolute measurement error of self-heating is reduced, but the relative measurement error is increased due to a poorer signal-to-noise ratio.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner auf:

eine Spannungsmesseinheit, die geeignet ist, eine an dem Wärmewiderstand abfallende Spannung zu messen und den gemessenen Spannungswert der an dem Wärmewiderstand abfallende Spannung an die Regeleinheit zu übertragen;
wobei die Regeleinheit geeignet ist, die Stromstärke der Stromquelle oder die Spannung der Spannungsquelle in Abhängigkeit des durch die Spannungsmesseinheit gemessenen Spannungswerts zu regeln.

According to one embodiment, the device further comprises:

a voltage measurement unit adapted to measure a voltage dropped across the thermal resistor and transmit the measured voltage value of the voltage dropped across the thermal resistor to the control unit;
wherein the control unit is suitable for controlling the amperage of the power source or the voltage of the voltage source as a function of the voltage value measured by the voltage measuring unit.

Die Regeleinheit berechnet die Zielstromstärke und/oder die Zielspannung insbesondere unter Berücksichtigung des gemessenen Spannungswert. Die Regeleinheit berechnet die Zielstromstärke zum Beispiel, indem sie den Quotienten aus der gewünschten Leistung und den gemessenen Spannungswert berechnet. Die Spannungsmesseinheit misst Spannungsvariationen an dem Wärmewiderstand, die zum Bestimmen der gelieferten Stromstärke oder Spannung berücksichtigt werden, um die Leistung konstant zu halten. Die Spannungsmesseinheit und die Regeleinheit sind dabei Teil einer Regelschleife zum Regeln der gelieferten Stromstärke oder Spannung. Die Spannungsmesseinheit kann ein Spannungsmessgerät (auch „Voltmeter“) umfassen.The control unit calculates the target current and/or the target voltage, in particular taking into account the measured voltage value. The control unit calculates the target current, for example, by calculating the quotient of the desired power and the measured voltage value. The voltage measurement unit measures voltage variations across the thermal resistance which are taken into account to determine the current or voltage delivered to keep the power constant. The voltage measuring unit and the control unit are part of a control loop for controlling the supplied current or voltage. The voltage measurement unit may include a voltage meter (also “voltmeter”).

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner auf:

eine Strommesseinheit, die geeignet ist, eine Stromstärke durch den Wärmewiderstand zu messen und den gemessenen Stromwert des Stroms durch den Wärmewiderstand an die Regeleinheit zu übertragen;
wobei die Regeleinheit geeignet ist, die Stromstärke der Stromquelle oder die Spannung der Spannungsquelle in Abhängigkeit des durch die Strommesseinheit gemessenen Stromwerts zu regeln.

According to a further embodiment, the device also has:

a current measuring unit adapted to measure a current through the thermal resistor and to transmit the measured current value of the current through the thermal resistor to the control unit;
wherein the control unit is suitable for controlling the current intensity of the current source or the voltage of the voltage source as a function of the current value measured by the current measuring unit.

Die Regeleinheit berechnet die Zielstromstärke und/oder die Zielspannung insbesondere unter Berücksichtigung des gemessenen Stromwerts. Die Regeleinheit berechnet die Zielstromstärke zum Beispiel, indem sie den Quotienten aus der gewünschten Leistung und dem gemessenen Stromwert berechnet. Die Strommesseinheit misst Stromvariationen an dem Wärmewiderstand, die zum Bestimmen der gelieferten Stromstärke oder Spannung berücksichtigt werden, um die Leistung konstant zu halten. Die Strommesseinheit und die Regeleinheit sind dabei Teil einer Regelschleife zum Regeln der gelieferten Stromstärke oder Spannung. Die Strommesseinheit kann ein Strommessgerät (auch „Amperemeter“) umfassen.The control unit calculates the target current intensity and/or the target voltage, in particular taking into account the measured current value. The control unit calculates the target current, for example, by calculating the quotient of the desired power and the measured current value. The current measuring unit measures current variations across the thermal resistance, which are taken into account to determine the current or voltage delivered to keep the power constant. The current measuring unit and the control unit are part of a control loop for controlling the supplied current or voltage. The current measurement unit may include a current meter (also “ammeter”).

Die Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage weist insbesondere auf:

einen Wärmewiderstand;
eine Stromquelle, die an dem Wärmewiderstand angeschlossen ist und diesem eine Stromstärke liefert; und
eine Regeleinheit zum Regeln der Stromstärke der Stromquelle derart, dass eine durch die Stromquelle an den Wärmewiderstand gelieferte elektrische Leistung konstant ist.

The device for determining a temperature in a lithography system has in particular:

a thermal resistance;
a power source connected to the thermal resistor and providing a current thereto; and
a control unit for controlling the current of the power source such that an electric power supplied by the power source to the thermal resistor is constant.

einen Wärmewiderstand;
eine Spannungsquelle, die an dem Wärmewiderstand angeschlossen ist und diesem eine Spannung liefert; und
eine Regeleinheit zum Regeln der Spannung der Spannungsquelle derart, dass eine durch die Spannungsquelle an den Wärmewiderstand gelieferte elektrische Leistung konstant ist.

a thermal resistance;
a voltage source connected to the thermal resistor and providing a voltage thereto; and
a control unit for controlling the voltage of the power source such that an electric power supplied by the power source to the thermal resistor is constant.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner auf:

eine Speichereinheit zum Speichern einer Temperaturinformation, die angibt, welcher Widerstandswert des Wärmewiderstands welcher Temperatur am Wärmewiderstand entspricht,
eine Temperaturbestimmungseinheit, die geeignet ist, aus dem durch die Spannungsmesseinheit gemessenen Spannungswert und aus der Stromstärke der Stromquelle einen berechneten Widerstandswert des Wärmewiderstands zu berechnen und anhand der Temperaturinformation und des berechneten Widerstandswerts die Temperatur am Wärmewiderstand zu berechnen.

According to a further embodiment, the device also has:

a storage unit for storing temperature information indicating which resistance value of the thermal resistor corresponds to which temperature at the thermal resistor,
a temperature determining unit, which is suitable for calculating a calculated resistance value of the thermal resistor from the voltage value measured by the voltage measuring unit and from the current intensity of the power source, and based on the temperature information and the calculated resistance value, the Calculate the temperature at the thermal resistance.

Die Temperaturinformation ist vorzugsweise eine Widerstandskennlinie, die den Widerstandswert des Wärmewiderstands als Funktion der Temperatur nennt. Die Temperaturinformation kann auch als eine Tabelle gespeichert sein. Mit der Temperaturinformation kann ein am Wärmewiderstand gemessener Widerstandswert einer Temperatur zugeordnet werden. Dadurch kann die Temperatur des Elements, an dem der Wärmewiderstand angeordnet ist, bestimmt werden. Die Speichereinheit, in der die Temperaturinformation gespeichert ist, ist beispielsweise eine Random-Access-Memory (RAM).The temperature information is preferably a resistance characteristic which gives the resistance value of the thermal resistor as a function of temperature. The temperature information can also be stored as a table. With the temperature information, a resistance value measured at the thermal resistance can be assigned to a temperature. In this way, the temperature of the element on which the thermal resistor is arranged can be determined. The storage unit in which the temperature information is stored is, for example, a random access memory (RAM).

Die Temperaturbestimmungseinheit führt die Berechnung des Widerstandswerts des Wärmewiderstands durch. Hierzu verwendet sie insbesondere den gemessenen Spannungswert und die durch die Stromquelle gelieferte Stromstärke. Das ohmsche Gesetz besagt, dass der Widerstandswert der Quotient aus Spannungswert durch die Stromstärke ist. Durch Anwendung dieser Formel kann die Temperaturbestimmungseinheit den Widerstandswert des Wärmewiderstands berechnen.The temperature determining unit performs the calculation of the resistance value of the thermal resistor. To do this, it uses in particular the measured voltage value and the current intensity supplied by the current source. Ohm's law states that resistance is the quotient of voltage divided by current. By using this formula, the temperature determining unit can calculate the resistance value of the thermal resistor.

Die Temperaturbestimmungseinheit verwendet anschließend die Temperaturinformation, um zu bestimmen, welche Temperatur dem berechneten Widerstandswert entspricht. Diese Temperatur kann das Ergebnis der durch die Vorrichtung durchgeführten Temperaturmessung sein.The temperature determination unit then uses the temperature information to determine which temperature corresponds to the calculated resistance value. This temperature can be the result of the temperature measurement performed by the device.

In einigen Ausführungsformen berechnet die Temperaturbestimmungseinheit ferner die Eigenerwärmung und/oder liefert als Ergebnis der Temperaturmessung eine Temperatur, aus der die Eigenerwärmung herausgerechnet wurde.In some embodiments, the temperature determination unit also calculates the self-heating and/or supplies a temperature as the result of the temperature measurement, from which the self-heating has been calculated.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner auf:

eine Speichereinheit zum Speichern einer Temperaturinformation, die angibt, welcher Widerstandswert des Wärmewiderstands welcher Temperatur am Wärmewiderstand entspricht,
eine Temperaturbestimmungseinheit, die geeignet ist, aus dem durch die Strommesseinheit gemessenen Stromwert und aus der Spannung der Spannungsquelle einen berechneten Widerstandswert des Wärmewiderstands zu berechnen und anhand der Temperaturinformation und des berechneten Widerstandswerts die Temperatur am Wärmewiderstand zu berechnen.

According to a further embodiment, the device also has:

a storage unit for storing temperature information indicating which resistance value of the thermal resistor corresponds to which temperature at the thermal resistor,
a temperature determination unit which is suitable for calculating a calculated resistance value of the thermal resistor from the current value measured by the current measuring unit and from the voltage of the voltage source and for calculating the temperature at the thermal resistor using the temperature information and the calculated resistance value.

Die Speichereinheit und die Temperaturbestimmungseinheit entsprechen den zuvor beschriebenen Speicher- und Temperaturbestimmungseinheiten, wobei die Temperaturbestimmungseinheit den Widerstandswert jedoch anhand des durch die Strommesseinheit gemessenen Stromwerts und der Spannung der Spannungsquelle bestimmt. Unter Anwendung des ohmschen Gesetzes berechnet die Temperaturbestimmungseinheit den Widerstandswert insbesondere als den Quotienten aus der Spannung der Spannungsquelle durch den gemessenen Stromwert.The storage unit and the temperature determination unit correspond to the storage and temperature determination units described above, but the temperature determination unit determines the resistance value using the current value measured by the current measuring unit and the voltage of the voltage source. Using Ohm's law, the temperature determination unit calculates the resistance value in particular as the quotient of the voltage of the voltage source divided by the measured current value.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform regelt die Regeleinheit die Stromstärke der Stromquelle oder die Spannung der Spannungsquelle derart, dass die durch die Stromquelle oder durch die Spannungsquelle gelieferte elektrische Leistung eine vorbestimmte elektrische Leistung ist.According to a further embodiment, the control unit regulates the current intensity of the current source or the voltage of the voltage source in such a way that the electrical power supplied by the current source or by the voltage source is a predetermined electrical power.

Durch das Festlegen der Leistung wird auch die Eigenerwärmung bestimmt. Das heißt, dass die Eigenerwärmung des Wärmewiderstands bekannt ist, wenn die Leistung bekannt ist. Die vorbestimmte Leistung wird insbesondere derart gewählt, dass ein ausreichendes Signal-Rausch-Verhältnis und eine ausreichende Auflösung des Temperaturmesssignals erhalten werden.By setting the power, the self-heating is also determined. That is, if the power is known, the self-heating of the thermal resistor is known. The predetermined power is selected in particular in such a way that an adequate signal-to-noise ratio and an adequate resolution of the temperature measurement signal are obtained.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vorbestimmte elektrische Leistung eine durch einen Benutzer vorgegebene elektrische Leistung.According to a further embodiment, the predetermined electrical power is an electrical power specified by a user.

Die vorbestimmte Leistung (Zielleistung) wird insbesondere über eine Schnittstelle der Vorrichtung durch den Benutzer eingegeben.The predetermined power (target power) is entered by the user in particular via an interface of the device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung die Stromquelle auf. Die Regeleinheit ist eingerichtet, die Stromstärke derart zu regeln, dass die Stromstärke ein Quotient aus der elektrischen Leistung und dem gemessenen Spannungswert ist.According to a further embodiment, the device has the power source. The control unit is set up to regulate the current intensity in such a way that the current intensity is a quotient of the electrical power and the measured voltage value.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Wärmewiderstand an einem optischen Element und/oder an einem Aktuator der Lithographieanlage angeordnet.According to a further embodiment, the thermal resistor is arranged on an optical element and/or on an actuator of the lithography system.

Der Wärmewiderstand ermöglicht eine Messung der Temperatur an dem optischen Element, welches insbesondere ein Spiegel und/oder eine Linse umfasst, und/oder an dem Aktuator. Der Aktuator kann zum Beispiel zum Bewegen des optischen Elements geeignet sein.The thermal resistance enables the temperature to be measured on the optical element, which in particular comprises a mirror and/or a lens, and/or on the actuator. For example, the actuator may be suitable for moving the optical element.

Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Lithographieanlage mit einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur in der Lithographieanlage gemäß dem ersten Aspekt oder einer Ausführungsform des ersten Aspekts vorgeschlagen.According to a second aspect, a lithography system is proposed with a device for determining a temperature in the lithography system according to the first aspect or an embodiment of the first aspect.

Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für die vorgeschlagene Lithographieanlage entsprechend.The embodiments and features described for the proposed device apply accordingly to the proposed lithography system.

Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage, insbesondere mit einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur in einer Lithographieanlage dem ersten Aspekt oder einer Ausführungsform des ersten Aspekts vorgeschlagen. Das Verfahren weist auf:

Liefern, durch eine Stromquelle, einer Stromstärke an einen Wärmewiderstand oder Liefern, durch eine Spannungsquelle, einer Spannung an den Wärmewiderstand; und
Regeln der Stromstärke der Stromquelle oder Regeln der Spannung der Spannungsquelle derart, dass eine durch die Stromquelle oder durch die Spannungsquelle gelieferte elektrische Leistung an den Wärmewiderstand konstant ist.

According to a third aspect, a method for determining a temperature in a lithography system, in particular with a device for determining a temperature in a lithography system, is proposed according to the first aspect or an embodiment of the first aspect. The procedure shows:

supplying, by a current source, a current to a thermal resistor or supplying, by a voltage source, a voltage to the thermal resistor; and
Controlling the current of the power source or controlling the voltage of the voltage source such that an electric power supplied by the current source or by the voltage source to the thermal resistor is constant.

Die für die vorgeschlagene Vorrichtung beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend.The embodiments and features described for the proposed device apply accordingly to the proposed method.

Insbesondere werden die Verfahrensschritte mit der Vorrichtung des ersten Aspekts durchgeführt. Die Schritte des Lieferns und des Regelns können mehrfach durchgeführt werden, sodass insbesondere eine andauernde Regelung der Stromstärke oder Spannung erfolgt.In particular, the method steps are carried out with the device of the first aspect. The steps of supplying and regulating can be carried out multiple times, so that in particular the current intensity or voltage is continuously regulated.

Das Verfahren kann ferner folgende Schritte umfassen:

Berechnen, aus dem durch die Spannungsmesseinheit gemessenen Spannungswert und aus der Stromstärke der Stromquelle, eines berechneten Widerstandswert des Wärmewiderstands; und
Berechnen, anhand der Temperaturinformation und des berechneten Widerstandswerts, der Temperatur am Wärmewiderstand.

The method may further include the following steps:

calculating, from the voltage value measured by the voltage measuring unit and the current of the power source, a calculated resistance value of the thermal resistor; and
Calculate, based on the temperature information and the calculated resistance value, the temperature at the thermal resistor.

Das Verfahren kann ferner folgende Schritte umfassen:

Berechnen, aus dem durch die Strommesseinheit gemessenen Stromwert und aus der Spannung der Spannungsquelle, eines berechneten Widerstandswerts des Wärmewiderstands; und
Berechnen, anhand der Temperaturinformation und des berechneten Widerstandswerts, der Temperatur am Wärmewiderstand.

The method may further include the following steps:

calculating, from the current value measured by the current measuring unit and from the voltage of the power source, a calculated resistance value of the thermal resistor; and
Calculate, based on the temperature information and the calculated resistance value, the temperature at the thermal resistor.

Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, den folgenden Schritt auszuführen:

Bestimmen der Stromstärke der Stromquelle oder Bestimmen der Spannung der Spannungsquelle derart, dass eine durch die Stromquelle oder durch die Spannungsquelle gelieferte elektrische Leistung an den Wärmewiderstand konstant ist.

Furthermore, a computer program product is proposed which includes instructions which, when the program is executed by a computer, cause it to carry out the following step:

Determining the amperage of the current source or determining the voltage of the voltage source in such a way that an electrical power supplied by the current source or by the voltage source to the thermal resistor is constant.

Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.A computer program product, such as a computer program means, can be made available or supplied by a server in a network, for example, as a storage medium such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or in the form of a downloadable file. This can be done, for example, in a wireless communication network by transferring a corresponding file with the computer program product or the computer program means.

Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

1 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithographie;
2 zeigt einen bekannten Schaltkreis für die Temperaturmessung bei konstantem Strom;
3 zeigt einen bekannten Schaltkreis für die Temperaturmessung bei konstanter Spannung;
4 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur gemäß einer ersten Ausführungsform;
5 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur gemäß einer zweiten Ausführungsform;
6 zeigt eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Temperatur gemäß einer dritten Ausführungsform; und
7 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur.

Further advantageous refinements and aspects of the invention are the subject matter of the dependent claims and of the exemplary embodiments of the invention described below. The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the enclosed figures.

1 shows a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography;
2 shows a known constant current temperature measurement circuit;
3 shows a known circuit for temperature measurement at constant voltage;
4 shows a device for determining a temperature according to a first embodiment;
5 shows a device for determining a temperature according to a second embodiment;
6 shows a device for determining a temperature according to a third embodiment; and
7 shows a method for determining a temperature.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist. Ferner sollte beachtet werden, dass die Darstellungen in den Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind.Elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols in the figures, unless otherwise stated. Furthermore, it should be noted that the representations in the figures are not necessarily to scale.

Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage (Lithographieanlage) 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem 2 die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system (lithography system) 1 has, in addition to a light or radiation source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a module that is separate from the rest of the illumination system be. In this case, the lighting system 2 does not include the light source 3 .

Belichtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.A reticle 7 arranged in the object field 5 is exposed. The reticle 7 is held by a reticle holder 8 . The reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9 .

In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.In the 1 a Cartesian xyz coordinate system is drawn in for explanation. The x-direction runs perpendicular to the plane of the drawing. The y-direction is horizontal and the z-direction is vertical. The scanning direction is in the 1 along the y-direction. The z-direction runs perpendicular to the object plane 6.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.The projection exposure system 1 includes projection optics 10. The projection optics 10 are used to image the object field 5 in an image field 11 in an image plane 12. The image plane 12 runs parallel to the object plane 6. Alternatively, there is also an angle other than 0° between the object plane 6 and the Image plane 12 possible.

Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.A structure on the reticle 7 is imaged onto a light-sensitive layer of a wafer 13 arranged in the region of the image field 11 in the image plane 12 . The wafer 13 is held by a wafer holder 14 . The wafer holder 14 can be displaced in particular along the y-direction via a wafer displacement drive 15 . The displacement of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 on the one hand and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The radiation source 3 is an EUV radiation source. The radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. In particular, the useful radiation has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma, plasma generated with the aid of a laser) or a DPP Source (Gas Discharged Produced Plasma). It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 3 can be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).

Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The illumination radiation 16 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector 17 . The collector 17 can be a collector with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (Grazing Incidence, GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence less than 45° will. The collector 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

Nach dem Kollektor 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the collector 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focal plane 18. The intermediate focal plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 3 and the collector 17, and the illumination optics 4.

Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 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 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der 1 nur beispielhaft einige dargestellt.The illumination optics 4 comprises a deflection mirror 19 and a first facet mirror 20 downstream of this in the beam path. The deflection mirror 19 can be a plane deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the bundle beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from stray light of a different wavelength. If the first facet mirror 20 is arranged in a plane of the illumination optics 4 which is optically conjugate to the object plane 6 as the field plane, it is also referred to as a field facet mirror. The first facet mirror 20 includes a multiplicity of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Of these facets 21 are in the 1 only a few shown as examples.

Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogen-förmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.The first facets 21 can be designed as macroscopic facets, in particular as rectangular facets or as facets with an arc-shaped or part-circular edge contour. The first facets 21 can be embodied as planar facets or alternatively as convexly or concavely curved facets.

Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.Like for example from the DE 10 2008 009 600 A1 is known, the first facets 21 themselves can each also be composed of a large number of individual mirrors, in particular a large number of micromirrors. The first facet mirror 20 can be embodied in particular as a microelectromechanical system (MEMS system). For details refer to the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.The illumination radiation 16 runs horizontally between the collector 17 and the deflection mirror 19, ie along the y-direction.

Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .A second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. If the second facet mirror 22 is arranged in a pupil plane of the illumination optics 4, it is also referred to as a pupil facet mirror. The second facet mirror 22 can also be arranged at a distance from a pupil plane of the illumination optics 4 . In this case, the combination of the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22 is also referred to as a specular reflector. Specular reflectors are known from US 2006/0132747 A1 , the EP 1 614 008 B1 and the U.S. 6,573,978 .

Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.The second facet mirror 22 includes a plurality of second facets 23. In the case of a pupil facet mirror, the second facets 23 are also referred to as pupil facets.

Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.The second facets 23 can also be macroscopic facets, which can have round, rectangular or hexagonal borders, for example, or alternatively facets composed of micromirrors. In this regard, also on the DE 10 2008 009 600 A1 referred.

Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.The second facets 23 can have plane or alternatively convexly or concavely curved reflection surfaces.

Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.The illumination optics 4 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as a honeycomb condenser (Fly's Eye Integrator).

Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.It can be advantageous not to arrange the second facet mirror 22 exactly in a plane which is optically conjugate to a pupil plane of the projection optics 10 . In particular, the pupil facet mirror 22 can be arranged tilted relative to a pupil plane of the projection optics 7, as is the case, for example, in FIG DE 10 2017 220 586 A1 is described.

Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.The individual first facets 21 are imaged in the object field 5 with the aid of the second facet mirror 22 . The second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.

Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifen-den Einfall (GI-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.In another embodiment of the illumination optics 4 that is not shown, transmission optics can be arranged in the beam path between the second facet mirror 22 and the object field 5 , which particularly contributes to the imaging of the first facets 21 in the object field 5 . The transmission optics can have exactly one mirror, but alternatively also have two or more mirrors, which are arranged one behind the other in the beam path of the illumination optics 4 . The transmission optics can in particular comprise one or two mirrors for normal incidence (NI mirror, normal incidence mirror) and/or one or two mirrors for grazing incidence (GI mirror, gracing incidence mirror).

Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.The illumination optics 4 has the version in which 1 shown, exactly three mirrors after the collector 17, namely the deflection mirror 19, the field facet mirror 20 and the pupil facet mirror 22.

Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.In a further embodiment of the illumination optics 4, the deflection mirror 19 can also be omitted, so that the illumination optics 4 can then have exactly two mirrors after the collector 17, namely the first facet mirror 20 and the second facet mirror 22.

Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.The imaging of the first facets 21 by means of the second facets 23 or with the second facets 23 and transmission optics in the object plane 6 is generally only an approximate imaging.

Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durch - nummeriert sind.The projection optics 10 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1 .

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.At the in the 1 example shown, the projection optics 10 includes six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The projection optics 10 are doubly obscured optics. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 have respectively a passage opening for the illumination radiation 16. The projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.

Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.Reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as free-form surfaces without an axis of rotational symmetry. Alternatively, the reflection surfaces of the mirrors Mi can be designed as aspherical surfaces with exactly one axis of rotational symmetry of the reflection surface shape. Just like the mirrors of the illumination optics 4, the mirrors Mi can have highly reflective coatings for the illumination radiation 16. These coatings can be designed as multilayer coatings, in particular with alternating layers of molybdenum and silicon.

Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.The projection optics 10 has a large object-image offset in the y-direction between a y-coordinate of a center of the object field 5 and a y-coordinate of the center of the image field 11. This object-image offset in the y-direction can be something like this be as large as a z-distance between the object plane 6 and the image plane 12.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe ßx, ßy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (ßx, ßy) = (+/- 0,25, /+- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab ß bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.The projection optics 10 can in particular be anamorphic. In particular, it has different imaging scales βx, βy in the x and y directions. The two image scales βx, βy of the projection optics 10 are preferably at (βx, βy)=(+/−0.25, +/-0.125). A positive image scale ß means an image without image reversal. A negative sign for the imaging scale ß means imaging with image reversal.

Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.The projection optics 10 thus leads to a reduction in the ratio 4:1 in the x-direction, ie in the direction perpendicular to the scanning direction.

Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.The projection optics 10 lead to a reduction of 8:1 in the y-direction, ie in the scanning direction.

Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.Other imaging scales are also possible. Image scales with the same sign and absolutely the same in the x and y directions, for example with absolute values of 0.125 or 0.25, are also possible.

Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .The number of intermediate image planes in the x-direction and in the y-direction in the beam path between the object field 5 and the image field 11 can be the same or, depending on the design of the projection optics 10, can be different. Examples of projection optics with different numbers of such intermediate images in the x and y directions are known from U.S. 2018/0074303 A1 .

Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.In each case one of the pupil facets 23 is assigned to precisely one of the field facets 21 in order to form a respective illumination channel for illuminating the object field 5 . In this way, in particular, lighting can result according to Köhler's principle. The far field is broken down into a large number of object fields 5 with the aid of the field facets 21 . The field facets 21 generate a plurality of images of the intermediate focus on the pupil facets 23 assigned to them.

Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.The field facets 21 are each imaged by an associated pupil facet 23 superimposed on the reticle 7 for illuminating the object field 5 . In particular, the illumination of the object field 5 is as homogeneous as possible. It preferably has a uniformity error of less than 2%. Field uniformity can be achieved by superimposing different illumination channels.

Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting oder Beleuchtungspupillenfüllung bezeichnet.The illumination of the entrance pupil of the projection optics 10 can be defined geometrically by an arrangement of the pupil facets. The intensity distribution in the entrance pupil of the projection optics 10 can be set by selecting the illumination channels, in particular the subset of the pupil facets that guide light. This intensity distribution is also referred to as illumination setting or illumination pupil filling.

Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.A likewise preferred pupil uniformity in the area of defined illuminated sections of an illumination pupil of the illumination optics 4 can be achieved by redistributing the illumination channels.

Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.Further aspects and details of the illumination of the object field 5 and in particular the entrance pupil of the projection optics 10 are described below.

Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.The projection optics 10 can in particular have a homocentric entrance pupil. This can be accessible. It can also be inaccessible.

Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Apertur-strahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Apertur-strahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.The entrance pupil of the projection optics 10 cannot regularly be illuminated exactly with the pupil facet mirror 22 . When imaging the projection optics 10, which telecentrically images the center of the pupil facet mirror 22 onto the wafer 13, the aperture rays often do not intersect at a single point. However, a surface can be found in which the distance between the aperture rays, which is determined in pairs, is minimal. This surface represents the entrance pupil or a surface conjugate to it in position space. In particular, this surface shows a finite curvature.

Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.The projection optics 10 may have different positions of the entrance pupil for the tangential and for the sagittal beam path. In this case, an imaging element, in particular an optical component of the transmission optics, should be provided between the second facet mirror 22 and the reticle 7 . With the help of this optical element, the different positions of the tangential entrance pupil and the sagittal entrance pupil can be taken into account.

Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.At the in the 1 In the arrangement of the components of the illumination optics 4 shown, the pupil facet mirror 22 is arranged in a surface conjugate to the entrance pupil of the projection optics 10 . The field facet mirror 20 is arranged tilted to the object plane 6 . The first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the deflection mirror 19 . The first facet mirror 20 is tilted relative to an arrangement plane that is defined by the second facet mirror 22 .

Die 2 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Schaltkreis 200 für eine Temperaturmessung bei konstantem Strom Ic. Der Schaltkreis 200 umfasst einen Wärmewiderstand 201, der in Reihe mit einer (idealen) Stromquelle 202 geschaltet ist. Der Wärmewiderstand 201 ist an einem Facettenspiegel 20, 22 der Lithographieanlage 1 angeordnet.the 2 12 shows a circuit 200 known from the prior art for a temperature measurement at a constant current Ic. Circuit 200 includes a thermal resistor 201 connected in series with an (ideal) current source 202 . The thermal resistor 201 is arranged on a facet mirror 20, 22 of the lithography system 1.

Die Stromquelle 202 liefert dem Widerstand 201 eine konstante Stromstärke Ic. An den Anschlüssen des Widerstands 201 ist eine Spannungsmesseinheit 203 vorgesehen, die einen Spannungsabfall am Widerstand 201 misst. Aus der mit der Spannungsmesseinheit 203 gemessenen Spannung U_M kann der Widerstandswert R am Widerstand 201 berechnet werden, indem die Formel R=U_M/I_C verwendet wird.The current source 202 supplies the resistor 201 with a constant current Ic. A voltage measuring unit 203 which measures a voltage drop across the resistor 201 is provided at the terminals of the resistor 201 . From the voltage U _M measured with the voltage measuring unit 203, the resistance value R across the resistor 201 can be calculated by using the formula R=U _M /I _C .

Mit dem berechneten Widerstandswert R kann anhand einer vorgespeicherten Widerstandskennlinie (Temperaturinformation), die eine Zusammenhang zwischen dem Widerstandswert R und der Temperatur angibt, die Temperatur am Facettenspiegel 20, 22 bestimmt werden. Nachteilig ist bei der Lösung der 2 jedoch, dass eine Eigenerwärmung des Widerstands 201 temperaturabhängig ist, wodurch sich ein nicht zu vernachlässigender Messfehler bei der Temperaturbestimmung ergibt.With the calculated resistance value R, the temperature at the facet mirror 20, 22 can be determined using a pre-stored resistance characteristic (temperature information), which indicates a relationship between the resistance value R and the temperature. The disadvantage of solving the 2 However, self-heating of the resistor 201 is temperature-dependent, which results in a measurement error in the temperature determination that cannot be neglected.

Die 3 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Schaltkreis 300 für eine Temperaturmessung bei konstanter Spannung Uc. Der Schaltkreis 300 umfasst einen Wärmewiderstand 301 und einen Referenzwiderstand 304, die in Reihe mit einer (idealen) Spannungsquelle 302 geschaltet sind. Der Wärmewiderstand 301 ist an einem Facettenspiegel 20, 22 der Lithographieanlage 1 angeordnet. Der Referenzwiderstand 304 hat einen festen (konstanten) Widerstandswert R_REF, der bekannt ist.the 3 shows a circuit 300 known from the prior art for a temperature measurement at a constant voltage Uc. Circuit 300 includes a thermal resistor 301 and a reference resistor 304 connected in series with an (ideal) voltage source 302 . The thermal resistor 301 is arranged on a facet mirror 20, 22 of the lithography system 1. The reference resistor 304 has a fixed (constant) resistance R _REF , which is known.

Die Spannungsquelle 302 liefert dem Widerstand 301 eine konstante Spannung Uc. An den Anschlüssen des Widerstands 301 ist eine Spannungsmesseinheit 303 vorgesehen, die einen Spannungsabfall U_M am Widerstand 301 misst. Aus dem bekannten Widerstandswert R_REF des Referenzwiderstands 304 und der am Referenzwiderstand 304 abfallenden Spannung U_REF (U_REF = U_C - U_M) kann mit dem ohmschen Gesetz der Strom I abgeleitet werden (I=U_REF/R_REF). Anschließend kann der Widerstandswert R des Widerstands 301 anhand der Formel R=U_M/I berechnet werden. Die durch den Widerstand 301 erfasste Temperatur kann anhand des Widerstandswerts R so bestimmt werden, wie es im Zusammenhang mit der 2 beschrieben wurde.The voltage source 302 supplies the resistor 301 with a constant voltage Uc. A voltage measuring unit 303 which measures a voltage drop U _M across the resistor 301 is provided at the terminals of the resistor 301 . From the known resistance value R _REF of the reference resistor 304 and the voltage U _REF dropping across the reference resistor 304 (U _REF =U _C -U _M ), the current I can be derived using Ohm's law (I=U _REF /R _REF ). The resistance value R of the resistor 301 can then be calculated using the formula R=U _M /I. The temperature detected by the resistor 301 can be determined from the resistance value R as described in connection with FIG 2 was described.

Nachteilig ist bei der Lösung der 3 jedoch ebenfalls, dass eine Eigenerwärmung des Widerstands 301 temperaturabhängig ist, wodurch sich ein nicht zu vernachlässigender Messfehler bei der Temperaturbestimmung ergibt.The disadvantage of solving the 3 however, also that self-heating of the resistor 301 is temperature-dependent, which results in a measurement error in the temperature determination that cannot be ignored.

Die 4 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Temperatur gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Vorrichtung 100 dient dazu, die im Zusammenhang mit den 2 und 3 beschriebenen Nachteile zu beheben.the 4 shows a device 100 for determining a temperature according to a first embodiment. The device 100 is used in connection with the 2 and 3 remedy the disadvantages described.

Die Vorrichtung 100 der 4 umfasst einen Wärmewiderstand 101, der in Reihe mit einer Stromquelle 102 oder einer Spannungsquelle 103 geschaltet ist. Der Wärmewiderstand 101 ist an einem Facettenspiegel 20, 22 der Lithographieanlage 1 angeordnet und dient dazu, die Temperatur an diesem Facettenspiegel 20, 22 zu bestimmen.The device 100 of 4 comprises a thermal resistor 101 connected in series with a current source 102 or a voltage source 103. The thermal resistor 101 is arranged on a facet mirror 20, 22 of the lithography system 1 and is used to determine the temperature on this facet mirror 20, 22.

Die Stromquelle 102 liefert dem Widerstand 101 eine Stromstärke Ic. Alternativ liefert die Spannungsquelle 103 dem Widerstand 101 eine Spannung Uc. Die Vorrichtung 100 umfasst zudem eine Regeleinheit 104, die die Stromstärke Ic oder die Spannung Uc regelt. Die Regelung erfolgt dabei derart, dass eine elektrische Leistung Pc, die die Quelle 102, 103 liefert, über die Betriebszeit der Vorrichtung 100 konstant ist.The current source 102 supplies the resistor 101 with a current Ic. Alternatively, the voltage source 103 supplies the resistor 101 with a voltage Uc. The device 100 also includes a control unit 104 which controls the current intensity Ic or the voltage Uc. The regulation takes place in such a way that an electrical power Pc, which the source 102, 103 supplies, is constant over the operating time of the device 100.

Die Regeleinheit 104 ist derart mit der Quelle 102, 103 verbunden, dass die Regeleinheit 104 der Quelle 102, 103 eine Zielstromstärke oder eine Zielspannung liefert (siehe Pfeil in der 4), entsprechend der die Quelle 102, 103 Strom oder Spannung liefern soll.The control unit 104 is connected to the source 102, 103 in such a way that the control unit 104 supplies the source 102, 103 with a target current or a target voltage (see arrow in Fig 4 ), according to which the source 102, 103 should supply current or voltage.

Dadurch, dass die elektrische Leistung Pc konstant gehalten wird, wird auch die Eigenerwärmung des Wärmewiderstands 101 konstant gehalten. Die konstante Eigenerwärmung ermöglicht im Vergleich zu den Schaltkreisen 200, 300 der 2 und 3 eine Reduzierung der Messfehler bei der Temperaturbestimmung.Because the electric power Pc is kept constant, the self-heating of the thermal resistor 101 is also kept constant. The constant self-heating allows compared to the circuits 200, 300 of the 2 and 3 a reduction in measurement errors when determining the temperature.

Eine genauere Beschreibung davon, wie die Regeleinheit 104 die Stromstärke oder die Spannung regelt, wird im Zusammenhang mit den 5 und 6 beschrieben.A more detailed description of how the control unit 104 controls the current or the voltage is given in connection with FIGS 5 and 6 described.

Die 5 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Temperatur gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Vorrichtung 100 der 5 entspricht der Vorrichtung 100 der 4, wobei die Quelle 102, 103 eine Stromquelle 102 ist, und wobei die Vorrichtung 100 der 5 ferner eine Spannungsmesseinheit 105 umfasst. Die Spannungsmesseinheit 105 ist an den Anschlüssen des Widerstands 101 vorgesehen und misst einen Spannungsabfall am Widerstand 101. Wie durch den Pfeil zwischen der Spannungsmesseinheit 105 und der Regeleinheit 104 in 5 angedeutet, liefert die Spannungsmesseinheit 105 der Regeleinheit 104 den gemessenen Spannungswert U_M.the 5 shows a device 100 for determining a temperature according to a second embodiment. The device 100 of 5 corresponds to the device 100 of FIG 4 , wherein the source 102, 103 is a current source 102, and wherein the device 100 of FIG 5 further includes a voltage measuring unit 105 . The voltage measuring unit 105 is provided at the terminals of the resistor 101 and measures a voltage drop across the resistor 101. As indicated by the arrow between the voltage measuring unit 105 and the control unit 104 in FIG 5 indicated, the voltage measuring unit 105 supplies the control unit 104 with the measured voltage value U _M .

Die Regeleinheit 104 berechnet die Zielstromstärke Ic, mit der die Stromquelle 102 den Widerstand 101 bestromen soll, indem sie folgende Gleichung anwendet: Ic = P_C/U_M, wobei Pc die gewünschte Leistung ist. Die Regeleinheit 104 übersendet der Stromquelle 102 den Wert der berechneten Zielstromstärke, wie in 5 durch den Pfeil zwischen der Regeleinheit 104 und der Stromquelle 102 angedeutet. Die Stromquelle 102 bestromt den Widerstand 101 entsprechend der empfangenen Regelinformation von der Regeleinheit 104, sodass die gelieferte Stromstärke Ic ist. Somit wird die konstante Leistung Pc erzielt.The control unit 104 calculates the target current Ic that the current source 102 should energize the resistor 101 by applying the following equation: Ic = P _C /U _M , where Pc is the desired power. The control unit 104 sends the current source 102 the value of the calculated target current, as in FIG 5 indicated by the arrow between the control unit 104 and the power source 102. The current source 102 energizes the resistor 101 according to the received control information from the control unit 104 so that the supplied current is Ic. Thus the constant power Pc is obtained.

Die durch den Widerstand 101 erfasste Temperatur kann so bestimmt werden, wie es im Zusammenhang mit der 2 beschrieben wurde. Hierzu kann die Vorrichtung 100 eine Temperaturbestimmungseinheit umfassen (nicht dargestellt). Diese ist vorzugsweise mit der Spannungsmesseinheit 105 und/oder der Regeleinheit 104 kommunikativ verbunden.The temperature detected by the resistor 101 can be determined as is related to the 2 was described. For this purpose, the device 100 can include a temperature determination unit (not shown). This is preferably communicatively connected to the voltage measuring unit 105 and/or the control unit 104 .

Die 6 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Temperatur gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Vorrichtung 100 der 6 entspricht der Vorrichtung 100 der 4, wobei die Quelle 102, 103 eine Spannungsquelle 103 ist und eine Spannung Uc liefert. Die Vorrichtung 100 der 6 weist ferner eine Spannungsmesseinheit 105 und einen Referenzwiderstand 106 auf. Die Spannungsmesseinheit 105 ist an den Anschlüssen des Widerstands 101 vorgesehen und misst einen Spannungsabfall am Widerstand 101. Wie durch den Pfeil zwischen der Spannungsmesseinheit 105 und der Regeleinheit 104 in 6 angedeutet, liefert die Spannungsmesseinheit 105 der Regeleinheit 104 den gemessenen Spannungswert U_M. Der Referenzwiderstand 106 hat einen festen (konstanten) Widerstandswert R_REF, der bekannt ist.the 6 shows a device 100 for determining a temperature according to a third embodiment. The device 100 of 6 corresponds to the device 100 of FIG 4 , wherein the source 102, 103 is a voltage source 103 and supplies a voltage Uc. The device 100 of 6 also has a voltage measuring unit 105 and a reference resistor 106 . The voltage measuring unit 105 is provided at the terminals of the resistor 101 and measures a voltage drop across the resistor 101. As indicated by the arrow between the voltage measuring unit 105 and the control unit 104 in FIG 6 indicated, the voltage measuring unit 105 supplies the control unit 104 with the measured voltage value U _M . The reference resistor 106 has a fixed (constant) resistance R _REF , which is known.

Aus dem bekannten Widerstandswert R_REF des Referenzwiderstands 106 und der am Referenzwiderstand 106 abfallenden Spannung U_REF (U_REF = Uc - U_M) kann mit dem ohmschen Gesetz der Strom I abgeleitet werden (I=U_REF/R_REF). Es kann zudem der Widerstandswert R am Wärmewiderstand 101 anhand der Formel R = (U_M*R_REF) / U_REF berechnet werden. Anhand der Formel P_C=U_C ²/R, kann die Zielspannung Uc berechnet werden.From the known resistance value R _REF of the reference resistor 106 and the voltage U _REF dropping across the reference resistor 106 (U _REF =Uc−U _M ), the current I can be derived using Ohm's law (I=U _REF /R _REF ). In addition, the resistance value R at the thermal resistor 101 can be calculated using the formula R=(U _M *R _REF )/U _REF . The target voltage Uc can be calculated using the formula P _C =U _C ² /R.

Die Regeleinheit 104 überträgt den Wert der berechneten Zielspannung an die Spannungsquelle 103, wie in 6 durch den Pfeil zwischen der Regeleinheit 104 und der Spannungsquelle 103 angedeutet. Die Spannungsquelle 103 beliefert den Widerstand 101 entsprechend der empfangenen Regelinformation von der Regeleinheit 104, sodass die gelieferte Spannung Uc ist. Somit wird die konstante Leistung P_C erzielt.The control unit 104 transmits the value of the calculated target voltage to the voltage source 103, as in FIG 6 indicated by the arrow between the control unit 104 and the voltage source 103. The voltage source 103 supplies the resistor 101 according to the received control information from the control unit 104, so that the supplied voltage is Uc. Thus the constant power P _C is achieved.

Die durch den Widerstand 101 erfasste Temperatur kann anhand des Widerstandswerts R so bestimmt werden, wie es im Zusammenhang mit der 3 beschrieben wurde. Hierzu kann die Vorrichtung 100 eine Temperaturbestimmungseinheit umfassen (nicht dargestellt). Diese ist vorzugsweise mit der Spannungsmesseinheit 105 und/oder der Regeleinheit 104 kommunikativ verbunden.The temperature detected by the resistor 101 can be determined from the resistance value R as explained in connection with FIG 3 was described. For this purpose, the device 100 can include a temperature determination unit (not shown). This is preferably communicatively connected to the voltage measuring unit 105 and/or the control unit 104 .

Die 7 zeigt ein Verfahren zum Bestimmen einer Temperatur. Das Verfahren kann mit der Vorrichtung 100 zum Bestimmen der Temperatur gemäß den 4 bis 6 durchgeführt werden. In einem Schritt S1 der 7 liefert die Stromquelle 102 eine Stromstärke Ic an den Wärmewiderstand 101 oder die Spannungsquelle 103 liefert eine Spannung Uc an den Wärmewiderstand 101.the 7 shows a method for determining a temperature. The method can be used with the device 100 for determining the temperature according to the 4 until 6 be performed. In a step S1 of 7 the current source 102 supplies a current intensity Ic to the thermal resistor 101 or the voltage source 103 supplies a voltage Uc to the thermal resistor 101.

In einem Schritt S2 der 7 wird die Stromstärke Ic oder die Spannung Uc derart geregelt, dass die Leistung Pc an den Wärmewiderstand 101 konstant ist. Diese Regelung erfolgt zum Beispiel anhand der Regeleinheit 104.In a step S2 of 7 the current Ic or the voltage Uc is regulated in such a way that the power Pc on the thermal resistor 101 is constant. This regulation takes place, for example, using the control unit 104.

Wie in der 7 durch einen gestrichelten Pfeil angedeutet, können die Schritte S1 und S2 optional mehrfach durchgeführt werden. Insbesondere erfolgt jede Sekunde oder alle wenige Sekunden eine erneute Regelung und entsprechende Strom-/Spannungslieferung an den Wärmewiderstand.Like in the 7 indicated by a dashed arrow, steps S1 and S2 can optionally be carried out multiple times. In particular, every second or every few seconds there is a renewed regulation and corresponding current/voltage delivery to the thermal resistor.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der Spannungsmesseinheit 105 eine Strommesseinheit einzusetzen, um die Stromstärke am Widerstand 101 zu messen. Solch eine Strommesseinheit wäre in Reihe mit dem Widerstand 101 zu schalten und könnte die gemessene Stromstärke an die Regeleinheit 104 liefern, damit diese die gewünschte Stromstärke oder Spannung für die konstante Leistung berechnet. Die Vorrichtung 100 kann ferner eine Speichereinheit umfassen, die eine Temperaturinformation, zum Beispiel eine Widerstandskennlinie, speichert.Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways. For example, it is possible to use a current measuring unit instead of the voltage measuring unit 105 to measure the current intensity across the resistor 101 . Such a current measuring unit would be connected in series with the resistor 101 and could supply the measured current to the control unit 104 for it to calculate the desired current or voltage for the constant power. The device 100 may further include a storage unit that stores temperature information, for example a resistance characteristic.

BezugszeichenlisteReference List

11: Projektionsbelichtungsanlageprojection exposure system
22: Beleuchtungssystemlighting system
33: Lichtquellelight source
44: Beleuchtungsoptiklighting optics
55: Objektfeldobject field
66: Objektebeneobject level
77: Retikelreticle
88th: Retikelhalterreticle holder
99: Retikelverlagerungsantriebreticle displacement drive
1010: Projektionsoptikprojection optics
1111: Bildfeldimage field
1212: Bildebenepicture plane
1313: Waferwafers
1414: Waferhalterwafer holder
1515: WaferverlagerungsantriebWafer displacement drive
1616: Beleuchtungsstrahlungillumination radiation
1717: Kollektorcollector
1818: Zwischenfokusebeneintermediate focal plane
1919: Umlenkspiegeldeflection mirror
2020: erster Facettenspiegelfirst facet mirror
2121: erste Facettefirst facet
2222: zweiter Facettenspiegelsecond facet mirror
2323: zweite Facettesecond facet
100100: Vorrichtungcontraption
101101: Wärmewiderstandthermal resistance
102102: Stromquellepower source
103103: Spannungsquellevoltage source
104104: Regeleinheitcontrol unit
105105: Spannungsmesseinheitvoltage measurement unit
106106: Referenzwiderstandreference resistor
200200: Schaltkreiscircuit
201201: Wärmewiderstandthermal resistance
202202: Stromquellepower source
203203: Spannungsmesseinheitvoltage measurement unit
300300: Schaltkreiscircuit
301301: Wärmewiderstandthermal resistance
302302: Spannungsquellevoltage source
303303: Spannungsmesseinheitvoltage measurement unit
304304: Referenzwiderstandreference resistor
ICIC: konstanter Stromconstant current
PCpersonal computer: konstante Leistungconstant performance
RR: Widerstandswert am WärmewiderstandResistance value at the thermal resistor
RREFRREF: Referenzwiderstandswertreference resistance value
S1S1: Liefern einer Stromstärke oder einer SpannungDelivering a current or a voltage
S2S2: Regeln der Stromstärke oder der SpannungAdjusting the current or voltage
UcUc: konstante Spannungconstant tension
UMAROUND: gemessener Spannungswertmeasured voltage value
UREFUREF: Spannung am ReferenzwiderstandVoltage across the reference resistor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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DE 102017220586 A1 [0071]
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Claims

Device (100) for determining a temperature in a lithography system (1), having: a thermal resistor (101); a current source (102) connected to the thermal resistor (101) and supplying a current (Ic) thereto, or a voltage source (103) connected to the thermal resistor (101) and supplying a voltage (Uc) thereto; and a control unit (104) for controlling the current (Ic) of the current source (102) or for controlling the voltage (Uc) of the voltage source (103) in such a way that a through the current source (102) or through the voltage source (103) to the thermal resistance (101) supplied electrical power (Pc) is constant.

device after claim 1 , further comprising: a voltage measuring unit (105) which is suitable for measuring a voltage drop (U _M ) across the thermal resistor (101) and sending the measured voltage value (U _M ) of the voltage drop across the thermal resistor (101) to the control unit ( 104) to transmit; wherein the control unit (104) is suitable for controlling the current intensity (Ic) of the current source (102) or the voltage (Uc) of the voltage source (103) as a function of the voltage value (U _M ) measured by the voltage measuring unit (105).

device after claim 1 or 2 , further comprising: a current measuring unit adapted to measure a current (I _M ) through the thermal resistor (101) and to transmit the measured current value (I _M ) of the current through the thermal resistor (101) to the control unit (104); wherein the control unit (104) is suitable for controlling the current intensity (Ic) of the current source (102) or the voltage (Uc) of the voltage source (103) as a function of the current value (I _M ) measured by the current measuring unit.

device after claim 2 , further comprising: a storage unit for storing temperature information which indicates which resistance value of the thermal resistor (101) corresponds to which temperature at the thermal resistor (101), a temperature determination unit which is suitable from the voltage value (U _M ) and to calculate a calculated resistance value of the thermal resistor (101) from the current intensity (Ic) of the current source (102) and to calculate the temperature at the thermal resistor (101) on the basis of the temperature information and the calculated resistance value.

device after claim 3 , further comprising: a storage unit for storing temperature information indicating which resistance value of the thermal resistor (101) corresponds to which temperature at the thermal resistor (101), a temperature determination unit which is suitable from the current value (I _M ) measured by the current measuring unit and from the voltage (Uc) of the voltage source (103) to calculate a calculated resistance value of the thermal resistor (101) and to calculate the temperature at the thermal resistor (101) using the temperature information and the calculated resistance value.

Device according to one of Claims 1 until 5 , wherein the control unit (104) regulates the current (Ic) of the current source (102) or the voltage (Uc) of the voltage source (103) in such a way that the electrical power ( Pc) is a predetermined electric power.

device after claim 6 , wherein the predetermined electric power (Pc) is an electric power specified by a user.

Device according to one of claims 2 until 7 , wherein the device (100) has the power source (102) and the control unit (104) is set up to control the current intensity (Ic) in such a way that the current intensity (Ic) is a quotient of the power (Pc) and the measured voltage value ( U _M ).

Device according to one of Claims 1 until 8th , wherein the thermal resistor (101) is arranged on an optical element and/or on an actuator of the lithography system (1).

Lithography system with a device (100) for determining a temperature in the lithography system (1) according to one of Claims 1 until 9 .

Method for determining a temperature in a lithography system (1), in particular with a device (100) for determining a temperature in a lithography system (1) according to one of Claims 1 until 9 comprising: supplying (S1), by a current source (102), a current (I _C ) to a thermal resistor (101) or supplying, by a voltage source (103), a voltage (Uc) to the thermal resistor (101); and regulating (S2) the current (Ic) of the power source (102) or regulating the voltage (Uc) of the span voltage source (103) such that an electric power (Pc) supplied to the thermal resistor (101) by the current source (102) or by the voltage source (103) is constant.