DD150263A1 - TEMPERATING DEVICE, ESPECIALLY FOR LITHOGRAPHIC DEVICES - Google Patents

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DD150263A1 DD80220827A DD22082780A DD150263A1 DD 150263 A1 DD150263 A1 DD 150263A1 DD 80220827 A DD80220827 A DD 80220827A DD 22082780 A DD22082780 A DD 22082780A DD 150263 A1 DD150263 A1 DD 150263A1
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0077Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for tempering, e.g. with cooling or heating circuits for temperature control of elements

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung fuer lithografische Geraete und Dilatometer, wo an das in einer Kammer befindliche zu bestrahlende oder zu vermessende Objekt und an die in derselben Kammer befindlichen temperaturabhaengigen Baugruppen hohe Anforderungen an die Temperaturkonstanz gestellt werden. Die Erfindung hat das Ziel, ein Temperier-und isolationssystem zu schaffen, das es ermoeglicht, den Durchgriff der von den Waermequellen erzeugten Verlustwaerme Qv auf die Kammer wesentlich zu reduzieren. Sie loest die Aufgabe, indem sie die entstehende Verlustwaerme Qv von der Kammer isoliert und am Orte der Entstehung ableitet. Das wird dadurch erreicht, dasz der weitaus groeszte Teil der von den Waermequellen entwickelten Waerme an ein separates Temperiersystem abgegeben wird, das vom Temperiersystem der Kammer thermisch entkoppelt ist und das die Kammer nicht nur gegen die Raumluft, sondern darueber hinaus auch gegen die die Waermequellen enthaltenden Bauelemente thermisch isoliert ist.The invention relates to a tempering device for lithographic equipment and dilatometers, where high demands are placed on the temperature stability of the object located in a chamber to be irradiated or measured and the temperature-dependent components located in the same chamber. The invention aims to provide a tempering and isolation system which makes it possible to substantially reduce the penetration of the heat loss Qv generated by the heat sources to the chamber. It solves the problem by isolating the resulting loss heat Qv from the chamber and deriving it at the point of origin. This is achieved by the fact that the vast majority of the heat developed by the heat sources is delivered to a separate tempering system, which is thermally decoupled from the chamber's temperature control system and which not only contains the chamber against the ambient air, but also against the heat sources Components is thermally insulated.

Description

.л- 22(3827 22-3827

Titel: Teiiiperiervorriehtung insbesondere für lithografische Geräte Title: Teiiperiervorriehtung especially for lithographic equipment

Anwendungsgebiet der Erfindung;Field of application of the invention;

Die Erfindung betrifft eine Temperiervorrichtung für lithografische Geräte oder Dilatometer, wo an das in einer Kammer befindliche zu bestrahlende oder zu vermessende Objekt land an die in derselben Kammer befindliehen Ttemperaturabhängigen Baugruppen hohe Anforderungen ад die Temperaturkonstanz gestellt werden,The invention relates to a tempering device for lithographic equipment or dilatometer, where the land in a chamber to be irradiated or measured object land to the located in the same chamber Ttemperaturabhängigen assemblies high demands ад the temperature stability are provided

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen: In der Lithografie sind die Anforderungen an die Präzision der Arbeitsfelder und die Größe der zu bestrahlenden Objekte (Schablonen oder Wafer) ständig gewachsen. So werden beispielsweise Strukturen von einigen wenigen Mikrometern bei einer Reproduzierbarkeit von ί 0,1 діт und Schablonen bzw. Tfafezrrbis zu 7 Zoll gefordert. Hieraus resultieren Anforderungen an eine Temperaturkonstanz des zu bestrahlenden Objekts von І 0,05 £ und besser»- Aber auch an das optische TCegmeßsystem resultieren nicbt geringe Anforderungen, da eine Relativdehnung des Referenzspiegels zum Meßspiegel direkt in die Reproduzierbarkeit eingeht und als zusätzlicher Fehler wirkt. Characteristics of the well-known technical solutions: In lithography, the demands on the precision of the working fields and the size of the objects to be irradiated (stencils or wafers) have grown constantly. Thus, for example, structures of a few micrometers with a reproducibility of ί 0.1 діт and templates or Tfafezrrbis be required to 7 inches. This results in requirements for a temperature stability of the object to be irradiated of І 0.05 lb and better »- but also the optical TCegmeßsystem result nicely low requirements, since a relative extension of the reference mirror to the measuring mirror is directly in the reproducibility and acts as an additional error.

Ein Dilatometer von höchster Genauigkeit mit (ПК= 1*10" K~ und besser, kann bei Objektabmessungen von ca 7 Zoll diese Forderungen nur erfüllen, wenn sich im Objekt ein einheitlicher Temperaturzustand realisieren läßt.A dilatometer of highest accuracy with (ПК = 1 * 10 "K ~ and better, can only meet these requirements with object dimensions of approx. 7 inches if a uniform temperature condition can be realized in the object.

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Dies bedingt ebenfalls eine hohe Temperaturkonstanz der Kammer, die das Objekt enthält.This also causes a high temperature stability of the chamber containing the object.

In allen den fallen steht die Kammer mit der sie umgebenden Raumluft sowie mit mechanischen Bauteilen, die Wärmequellen enthalten, wie z.B, Motoren, Lampen, das Wegmeßsystem, meist durch ©in Laserwegmeßsysteni realisiert, oder dariiberhinaus bei Elektroaenstrahlgeräten mit stromdtirchf lossenen Linsen und mindestens einer Hochvakuumpumpe in Kontakt, Stellt man für die bekanntgewordenen Geräte die ¥ärme~ bilanz auf, so ist die vpe der Kammer an ein Temperatursystem abgegebene Wärme gleich der von der Kammer aus der Raumluft aufgenommen "Wärme plus einem Beitrag a Qv1 der von den die Wärmequellen enthaltenden Baugruppen herrührt, die mit der Kammer im Leitungskon takt stehen. Qsr ist die in diesen Baugruppen ent— etehnde Wärme. Sie beträgt bei lithografischen Geräten etwa 100 Tf- 200 ¥. Der Rest (i-a)Qv wird hauptsächlich an die Bauraluft abgegebenIn all the fall is the chamber with the surrounding air and with mechanical components containing heat sources, such as, motors, lamps, the measuring system, usually realized by © in Laserwegmeßsysteni, moreover in Elektroaenstrahlgeräten with stromdtirchf Lossed lenses and at least one high vacuum pump in contact If, for become known devices, the ¥ Slee ~ balance, so the vpe the chamber at a temperature system heat output is equal to the received by the chamber from the ambient air "heat plus a contribution from a Qv 1, the containing the heat sources of the Qsr is the heat dissipating in these assemblies and amounts to about 100 Tf- 200 ¥ for lithographic equipment, with the remainder (ia) Qv being released mainly to the building air

Es ergibt sich für die Kammerteiaperatür T1 T = T + E s results for the chamber tea door T 1 T = T +

mit p= Щ with p = Щ

V.„ ι ITärmeüDergangswert zwischen rffatt7 Kammer und Temperiersystem ^11 : ^ärmeÜDer£angswert zwischen (Vatti Luft und Kammer *- K J V. "ι ITärmeüDergangswert between r ffatt 7 and chamber temperature control system 11 ^: ^ £ ärmeÜDer angswert between (i Vatt air chamber and * - K J

T1 s KamraerteJnperatur ζ KjT 1 s KamraerteJnperatur ζ Kj

T„ : Temperatur des Temperiermediums [KJ T_ : Temperatur der Bauraluf t pij Es ist ersichtlich, daß in dem Falle wo a nicht klein genug gegen Eins und ρ nicht groß genug gegen Eins ist, durch RegiEieveränderungen bedingte Qv Schwankung Д Qv sowie Raumtemperaturschwankungen A To derart auf dieT ": Temperature of the tempering medium [KJ T_: Temperature of the construction interval t pij It can be seen that in the case where a is not small enough against unity and ρ is not big enough against unity, Q v fluctuation Д Qv and room temperature fluctuations A caused by regiie changes To such on the

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- 220827- 220827

Kammer durchgreifen können, daß trotz Temperie· Haigr der Kammer die erforderliche Kammertemperaturkonstanz nicht erreicht wirdChamber can pass through that, despite Temperie · Haigr the chamber, the required Kammertemperaturkonstanz is not achieved

Unter realefl Bedingungen: Under reallefl conditions:

ρ= 10 ( zehnmal besserer Ifärnekontakt der Kammer zum Teraperiersystem als zur Raumluft) V =2 T££tt_ varmeübereaneawert für eine gegen die Raumluft thermisch isolierte Kammer mit einer Oberfläche von ca. 2m )ρ = 10 (ten times better contact of the chamber to the treatment system than to the room air) V = 2 T £ £ t t t t me ea ea ea für für für Kammer Kammer Kammer Kammer Kammer Kammer Kammer Kammer therm mit mit mit mit mit mit mit mit mit 2 2 2 2

a= 0,2 (etwa 20$ der von dem in den Baugruppen entwickelten Wärme Qv fließt auf die Kammer, der Rest geht an die Raumluft Über)a = 0.2 (about $ 20 of the heat developed in the assemblies Qv flows to the chamber, the rest goes to the room air About)

erhält man bei einer langzeitigen Raumtemperaturschwankung von -IK und einer ebenfalls langzeitigen Schwankung von nur - 10 ¥ bereits eine Schwankung der Kammertemperatur von - 0,2 K, Davon entfallen entsprechend Gleichung 1 auf die Qv Schwankung 50?o. Die anderen 50 $ entfallen auf die Haumtemperaturschwankung,With a long-term room temperature fluctuation of -IK and a likewise long-term fluctuation of only -10 ¥, a variation of the chamber temperature of -0.2 K is already obtained, of which, according to equation 1, the Qv fluctuation 50 ° o is omitted . The other $ 50 is attributable to the humming temperature fluctuation,

Gleichung 1 zeigt, daß eine Steigerung von ρ die Temperaturkonstanz der Kammer generell verbessert. Erfolgt aber die Steigerung von ρ allein durch eine oi* Verbesserung der Karamerisolation, so wird zwar der Einfluß der Raumtemperatur T. gedämpft, der Einfluß der Verlustwärme Qv aber kaum, da ^1- erheblich größer als Ii1. _ ist» Außerdem sind einer Verbesserung der Kamraerisolation durch die Forderung nach Zugängigkeit und durch die stets aus der Kammer herausragenden Bauteile wie z.B. das Abbildungssystem erhebliche Schranken gesetzt, so daß der angegebene Vert von 2 Watt K" schon schwer realisierbar ist. Eine Erhöhung von p, die durch eine Erhöhung von 3tj ^12 Deii^-r^c:'*: wird, führt sowohl zu einer Reduzierung des Einflusses der Verlustwärme Qv als auch des Raumtemperatureinflusses, ist jedoch mit ähnlichenEquation 1 shows that increasing ρ generally improves the temperature stability of the chamber. Although but effected the increase of ρ solely by oi * Improve Karamerisolation, the influence of the ambient temperature T. is attenuated, the influence of the heat losses Qv but hardly because ^ 1 - considerably greater than Ii first _ "In addition, there are considerable limits to the improvement of the Kamra insulation by the demand for accessibility and by the components always protruding out of the chamber, such as the imaging system, so that the stated Vert of 2 Watts K" is already difficult to realize , which is increased by 3tj ^ 12 Deii ^ - r ^ c: '* : leads both to a reduction in the influence of the heat loss Qv and the influence of room temperature, but is similar

.4. 220827.4. 220827

Schwierigkeiten verbunden. Dies wird dadurch dent. lieh, daß ρ direkt proportional ist dem Verhältnis aus der Fläche, <це durch den Wärmekontakt des Temperiersystems mit der Kammer gebildet wird uod der Kammerfläche. Dieses Verhältnis kann aber niobt beliebig der Bios genähert werden, zumindest in цеп Fällen nicht, wo die Wärme mittels eines mit der Kammer in Verbindung stehenden Rohrsystems durch eine Temperierflussigkeit abgeführt wird. Bei Ve1-. to Wendung von Luft als Temperiermedium kann zwar das genannte Flächenverhältnis auf Eins gebracht wera«,,. das p- Verhältnis bleibt aber trotzdem hinter de^ mit einer Temperierflüssigkeit erreichten Werten zurück, da die »Srmeübergangszahl bei Luft kleinarist.Difficulties connected. This will dent. lent that ρ is directly proportional to the ratio of the area е is formed by the thermal contact of the temperature with the chamber UOD the chamber surface. This relationship can be approximated niobt any of the BIOS, at least in cases ц еп not know where the heat is dissipated by means of a temperature-regulating in communication with the chamber pipe system. At Ve 1 -. to turn air as tempering can wera brought Although t he mentioned area ratio to one ",,. but the p ratio still remains short of de ^ reached with a tempering values since the "Srmeübergangszahl is small ar at air.

Ein schwerwiegender Hachteil bekanntgewordener Ga_ rate besteht darin, daB ein beträchtlicher Teil tjer Verlustwärme Qv in den Temperierkreis gelangt una zu einer Temperaturschwankung Д T2 des Temperiert lediuias führen. Diese sind zu den bisherigen Schvankungen direkt hinzuzuzählen, da sie entsprechend Gleichung 1 quasi ungedämpft eingehen. Dies wirkt sich De_ sonders bei starkem Wärmeeinfall auf die Kammer aus, was vOr allem bei Elektronenstrahlgeräten der FaJ1ist, Vo gegenüber photolithografischen Geräten ij,A serious Hachteil become known G _ a rate is Dab a considerable part tj r heat loss Qv passes into the thermostatic e una lediuias lead to a variation in temperature T 2 of the tempered Д. These are to be added directly to the previous fluctuations, since they are received according to equation 1 quasi unattenuated. This affects De _ Sonder in high heat input to the chamber, which is v O r especially in electron devices FaJ 1, Vo against photolithographic equipment ij,

25- Kamlnernähe zusätzliche Wärmequellen hinzukommen, diemit der Kammer In irgendeiner Weise in Berührung^, kontakt stehen, wie z.B. mindestens eine Hochvakuumpumpe und zum Teil stromdurchflossene Linsen. Hiö_ zu kOQmt, daB immer mehr Hochfrequenzelektronik mit Umfeld wegen geforderter kurzer Leitungsführung ^n Berätenähe rückt und zum Teil mit der Kammer inAdded 25 Kamlnernähe additional heat sources to the chamber I n any way in contact ^, are contact, such as at least one high-vacuum pump and a current-carrying part of the lenses. Hi moves ö _ to kOQmt, DAB, more and more high-frequency electronics w ith environment because of the required short wiring ^ n Berätenähe and partly with the chamber

359'359 '

-5- 22 0827-5- 22 0827

direktem Kontakt steht· Die hier entwickelte Wärme ist zwar gering, erreicht aber die Größenordnmag der aus der Raumluft einströmenden. Somit treten mit zunehmender Entwicklung die diskutierten Nachteile immer deutlicher zutage.direct contact · Although the heat developed here is low, it reaches the size of the incoming air from the room air. Thus, with increasing development, the disadvantages discussed become more and more apparent.

Die Lösung des Problems ist also zunächst nioht in einer weiteren Erhöhung von ρ zu suchen· Ziel der Erfindung; Durch das erfindungsgemäße Temperier- und Iso-The solution of the problem is therefore not first to seek in a further increase of ρ · Object of the invention; By the tempering and iso-

*° lationssysteni. ist es möglieh, den Durchgriff der von den Wärmequellen erzeugten Verlustwärme Qv auf die Kammer wesentlich zu reduzieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die entstehende Verlustwärrae Qv von der Kammer zu isolieren und am "Ojfc der Entstehung abzuleiten.* Lationssysteni. it is possible to substantially reduce the penetration of the heat loss Qv generated by the heat sources to the chamber. The invention has for its object to isolate the resulting loss of heat Qv from the chamber and derive on the "Ojfc the emergence.

Darlegung des Wesens der Erfindung:Explanation of the essence of the invention:

Die erfindungsgemäße Lösung wird dadurch erreicht, daß der weitaus größte Teil der von den Wärme-The solution according to the invention is achieved in that by far the greater part of the heat

η [uellen entwickelten Wärme Q an ein separates Temperiersystem abgegeben wird, das vom Temperiersystem der Kammer thermisch entkoppelt ist und daß die Kammer nicht nur wie bei bekanntgewordenen Lösungen gegen die Baumluft sondern darüberhinaus auoh gegen die, die Wärmequellen enthaltenden Bauteile thermisch isoliert ist. Die Temperaturkonstanz dieses separaten Temperiersystems kann schlechter sein als die der Kammer, sollte aber, um verbleibende Durchgriffe über die die Verlust-Wärmequellen enthaltenden Bauteile zu verringern, besser sein, als die Konstanz der Raumtemperatur; deh« in der Regel besser als- 1 K·" Η [uellen developed heat Q is delivered to a separate tempering system, which is thermally decoupled from the tempering of the chamber and that the chamber is not only thermally insulated as in known solutions against the tree air but also auoh against the components containing the heat sources. The temperature constancy of this separate tempering system may be worse than that of the chamber, but should be better than the constancy of the room temperature in order to reduce residual penetration through the components containing the loss heat sources; usually better than -1 K ·

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-в. 220827 -в. 220827

Ausfuhrungs bei spielExecution at play

Ira folgenden soll die Erfindung an Hand eines Be^_ Spiels näher erläutert werden« In der Fig. ist die Temperiervorrichtung с1юта^8сл dargestellt« Eine zur Aufnahme eines zu bestrahlenden Objekts dienende metallische Kammer ιIra, the invention will be described hereinbelow with reference to a B e ^ _ game closer "In the Fig., The temperature-с1юта ^ 8сл shown" A serving for receiving an object to be irradiated metallic chamber ι

ein 'on '

die über eine Temperierflüssigkeit enthaltendes Rohrsystem 2 an ein Versorgungssystem 3 z.B« einen Ihermostaten angeschlossen ist, steht mit den Baugruppen 4, welche die Verlustwärmequelleaj wie z«B· Antriebsmotoren enthalten, über Warme— barrier en 5 z.B« Keramik oder andere elektrische Nichtleiter in mechanischem Kontakt« Ein zweites Rohrsystem 6, das mit den Baugruppen 4 in gutem thermischen Kontakt steht und ebenfalls eine Temperierflüssigkeit enthält, ist an ein zweites Versorgungssystem 7 angeschlossen, das mit dem Versorgungssystem 3 thermisch nicht verkoppelt j.st. Der Vorteil einer nach der erf indungsgemäßen konstruierten Temperiervorrichtung bestehtthe pipe system 2 containing a bath fluid is connected to a supply system 3, eg a thermostat, is connected to the assemblies 4, which contain the heat loss source such as drive motors, via heat barrier 5 eg ceramic or other electrical non-conductors mechanical contact «A second s pipe system 6, which is in good thermal contact with the assemblies 4 and also contains a tempering liquid, is connected to a second s supply system 7, which is not thermally coupled to the supply system 3 j. s t. The advantage of a constructed according to the invention designed tempering

einem Grobtesiperiersystem б,7 aufgenommen wird« Dies bewirkt zusammen mit den Wärme barrier en 5 eine thermische Entlastung des Kreislaufes 2,3, der damit überhaupt erst als Feintemperiersystem mit geringer Regelabweichung und hoher Temperaturko,n„ stanz arbeiten kann· Unter den genannten Beding_ ungen ist es möglich, entsprechend Gleichung 1, nicht nur T_ gegenüber dan bekanntgewordenen Temperiervorrichtungen auf eine höhere Konstanz ^11 bringen, sondern auch den im dritten Glied erscheinenden Faktor a auf die Größenordnung von ij& zu senken« Erst dann werden weitere Verbesserungen an der Kammerisolation S sinnvoll»б a Grobtesiperiersystem is received 7 "This causes together with the heat barrier en 5 a thermal release of the circuit 2.3, which thus can ever work only when Feintemperiersystem low deviation and high Temperaturko, n" substance · Among said Beding_ Ungen it is possible according to equation 1, not only bring T_ against dan become known tempering devices to a higher Konstanz ^ 11 but also to appearing in their third generation factor a on the order of ij to reduce "only then further improvements to the chamber isolation S be useful »

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Claims (1)

-7- 22 082 7-7- 22 082 7 Erf inErf in Temper!ervorrichtung insbesondere für litho-, grafische Geräte mit einer, zu bestrahlende Objekte aufnehmenden vorzugsweise aus Metall bestellenden Kammer, die an ein eine Temperierflüssigkeit enthaltendes metallisches Rohrsystem thermisch angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet» daß das Rohrsystem in zwei voneinander unabhängige, thermisch weitestgehend voneinander entkoppelte Teilsysteme, die an je ein autonomes Versorgungssystem (з)»(7) angeschlossen sind, derart aufspaltet, daß das eine Eohrsysteia(2) in gutem thermischen Kontakt mit der Kammer (1) steht und mit ѳіпет autonomen Versorgungssystem (3) ein Feintemperiersystem bildet, wahrend das andere Rohrsystem (6) mit den die Verlustwärmequellen enthaltenden Bauteilen (**), die an die Kammer angekoppelt sein müssen wie z,B. die Antriebsmotoren einschließlich Halterung, in gutem thermischen Kontakt steht und mit einem zweiten autonomen Versorgungssystem (7) ein Grobtemperiersystem bildet, dessen Temperaturkonstanz schlechter sein kann als die des Feintemperiersystems aber bosser als ί 1 K ist und das die die Verlustwarmequellen enthaltenden Bauteile (k) mittels die tfäriae schlecht leitende Körper (5) an die Kammer (1) angekoppelt sind·Annealing device, in particular for lithographic and graphic devices having a chamber for receiving objects to be irradiated, preferably made of metal, which is thermally coupled to a thermal bath containing metallic tube system, characterized marked »that the pipe system in two independent, thermally largely decoupled from each other Subsystems, which are each connected to an autonomous supply system (з) »(7), split such that the one Eohrsysteia (2) in good thermal contact with the chamber (1) and with ѳіпет autonomous supply system (3) forms a Feintemperiersystem while the other piping system (6) has components (**) containing the heat loss sources which must be coupled to the chamber such as, B. the drive motors including holder, is in good thermal contact with a second autonomous supply system (7) forms a Grobtemperiersystem whose temperature constancy may be worse than that of Feintemperiersystems but bosser than ί 1 K and containing the loss of heat sources components (k) by means of the tfäriae poorly conductive bodies (5) are coupled to the chamber (1) Hierzu 1 Ssite ZeichnungSee 1 Ssite drawing 35973597
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