DE102008000957A1

DE102008000957A1 - Schutzmodul sowie EUV-Lithographievorrichtung mit Schutzmodul

Info

Publication number: DE102008000957A1
Application number: DE200810000957
Authority: DE
Inventors: Dirk Heinrich Dr. Ehm
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2008-04-03
Publication date: 2009-10-08
Also published as: WO2009121641A1

Abstract

In mit Wasserstoff gespülten EUV-Lithographievorrichtungen (10) wird zur Verlängerung der Lebensdauer von Komponenten, die wasserstoffempfindliches Material aufweisen, vorgeschlagen, sie in einem Schutzmodul (24, 29, 32) anzuordnen. Das Schutzmodul (24, 29, 32) weist ein Gehäuse mit mindestens einer Öffnung auf, in dem mindestens eine Komponente angeordnet ist, wobei eine oder mehrere Gaszufuhren vorgesehen sind, um einen Gasstrom in das Gehäuse einzubringen, der durch die mindestens eine Öffnung austritt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schutzmodul, insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung, die ein Gehäuse mit mindestens einer Öffnung aufweist, in dem mindestens eine Komponente angeordnet ist. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine EUV-Lithographievorrichtung, ein Projektionssystem und ein Beleuchtungssystem für EUV-Lithographievorrichtungen, in denen mindestens ein derartiges Schutzmodul angeordnet ist.
Hintergrund und Stand der Technik
In EUV-Lithographievorrichtungen werden zur Lithographie von Halbleiterbauelementen reflektive optische Elemente für den extremen ultravioletten (EUV) bzw. weichen Röntgenwellenlängenbereich (z. B. Wellenlängen zwischen ca. 5 nm und 20 nm) wie etwa Photomasken oder Mehrlagenspiegel eingesetzt. Da EUV-Lithographievorrichtungen in der Regel mehrere reflektive optische Elemente aufweisen, müssen diese eine möglichst hohe Reflektivität aufweisen, um eine hinreichend hohe Gesamtreflektivität sicherzustellen. Die Reflektivität und die Lebensdauer der reflektiven optischen Elemente kann durch Kontamination der optisch genutzten reflektiven Fläche der reflektiven optischen Elemente, die aufgrund der kurzwelligen Bestrahlung zusammen mit Restgasen in der Betriebsatmosphäre entsteht, reduziert werden. Da üblicherweise in einer EUV-Lithographievorrichtung mehrere reflektive optische Elemente hintereinander angeordnet sind, wirken sich auch schon geringere Kontaminationen auf jedem einzelnen reflektiven optischen Element in größerem Maße auf die Gesamtreflektivität aus.
Eine Möglichkeit, eine EUV-Lithographievorrichtung bzw. deren optische Elemente vor Kontamination zu schützen, besteht darin, dass Innere der EUV-Lithographievorrichtung mit molekularem Wasserstoff zu spülen. Dabei kann das gesamte Innere der EUV-Lithographievorrichtung gespült werden. Oft sind EUV-Lithographievorrichtungen aber auch in verschiedene Vakuumkammern aufgeteilt, die je nach Bedarf jede einzeln mit Wasserstoff gespült werden können, z. B. das Belichtungssystem oder das Projektionssystem. Man kann auch einzelne oder mehrere reflektive optische Elemente einkapseln, um innerhalb der Kapselung eine Mikroumgebung einzustellen. In solchen Fällen bietet es sich an, nur das Innere der Kapselung mit Wasserstoff zu spülen. Der molekulare Wasserstoff hat den Vorteil einer sehr hohen Transmission im Bereich der EUV- bzw. weichen Röntgenwellenlängen. Er verhindert, dass insbesondere Kohlenwasserstoffe die Oberflächen der optischen Elemente erreichen und sich dort als kohlenstoffhaltige Kontamination ablagern.
Zu Reinigungszwecken wird oft atomarer Wasserstoff in das Innere einer Vakuumumgebung eingeleitet, um insbesondere kohlenstoffhaltige Kontamination zu entfernen. Der atomare Wasserstoff, der z. B. an Glühdrähten oder durch Wechselwirkung mit EUV-Strahlung entstehen kann, reagiert mit der abgelagerten kohlenstoffhaltigen Kontamination zu flüchtigen Kohlenwasserstoffen, die abgepumpt werden können.
Ein Nachteil der Reinigung mit atomarem Wasserstoff bzw. der Spülung mit molekularem Wasserstoff während der Bestrahlung mit EUV-Licht liegt darin, dass der Wasserstoff, insbesondere der atomare Wasserstoff sehr stark auch mit anderen Materialien als Kontamination wechselwirkt. Z. B. bildet er mit Metallen Hydridverbindungen. Dies führt dazu, dass die Lebensdauer von Komponenten, die derartige Materialien aufweisen, verkürzt wird. Dies stellt insbesondere dann ein Problem dar, wenn auf diese Materialien, die eine höhere Reaktionsrate mit Wasserstoff aufweisen, nicht durch inertere Materialien ersetzt werden können. Dies ist unter anderem für Sensoren der Fall, die für das Ausrichten der optischen Elemente oder die Überwachung der Strahlungsintensität bzw. des Kontaminationsgrades eingesetzt werden.
Komponenten mit wasserstoffempfindlichen Materialien lassen sich zwar in Schutzgehäuse einlassen. In vielen Fällen lässt sich aber nicht verhindern, dass dennoch eine Öffnung bestehen bleibt, um die Funktionsfähigkeit der jeweiligen Komponente zu gewährleisten.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schutzmodul, insbesondere für eine EUV-Lithographievorrichtung bzw. eine EUV-Lithographievorrichtung, zur Verfügung zu stellen, bei der die Lebensdauer von Komponenten mit wasserstoffempfindlichen Materialien gegenüber herkömmlichen EUV-Lithographievorrichtungen verlängert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Schutzmodul gelöst, das ein Gehäuse mit mindestens einer Öffnung aufweist, in dem mindestens eine Komponente angeordnet ist, wobei eine oder mehrere Gaszufuhren vorgesehen sind, um einen Gasstrom in das Gehäuse einzubringen, der durch die mindestens eine Öffnung austritt. Ferner wird diese Aufgabe durch ein Schutzmodul gelöst, das ein Gehäuse mit mindestens einer Öffnung aufweist, in dem mindestens eine Komponente angeordnet ist, wobei mindestens eine Gaszufuhr und mindestens eine Gasableitung vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass sich ein Gasstrom ausbildet, der zwischen dem Sensor und der mindestens einen Öffnung verläuft.
Bevorzugt werden die Schutzmodule in EUV-Lithographievorrichtungen eingesetzt, insbesondere wenn dort Substanzen in der Restgasatmosphäre vorhanden sind, die Komponenten schädigen könnten. Dabei kann es sich z. B. um atomaren Wasserstoff zur Reinigung von Kontamination oder andere reaktive Substanzen handeln. Ein weiterer bevorzugter Einsatzort sind Messstände, in denen zu Testzwecken die Verhältnisse innerhalb einer EUV-Lithographievorrichtung simuliert werden.
Es hat sich herausgestellt, dass eine in einem Gehäuse angeordnete Komponente, die Material aufweist, das besonders empfindlich auf eine oder mehrere bestimmte Substanzen reagiert, effektiv davor geschützt werden kann, mit der jeweiligen Substanz in Kontakt zu kommen, indem dafür gesorgt wird, dass sich ein Gasstrom im Inneren des Gehäuses ausbildet. Dabei kann er ein in Kontakt treten der Substanz mit der Komponente dadurch unterbinden, dass er durch die mindestens eine Öffnung austritt und einen Gegenstrom gegen möglicherweise einströmende schädliche Gasmoleküle oder -atome bildet, sodass die Wahrscheinlichkeit, dass Moleküle oder Atome der betreffenden Substanz überhaupt in das Gehäuse eintreten, verringert wird. Der Gasstrom kann aber auch derart ausgebildet werden, dass er zwischen der Komponente und der mindestens Öffnung verläuft und dadurch eine Art Schutzschild gegen das weitere Eindringen der schädlichen Substanz bis zur Komponente verhindert, wobei der Gasstrom durch die mindestens eine Gasableitung austritt.
Bei der mindestens einen Öffnung kann es sich z. B. um eine oder mehrere Öffnungen handeln, die im Gehäuse vorgesehen sein müssen, damit die Komponente funktionsgemäß eingesetzt werden kann. Es kann sich dabei aber auch um undichte Stellen im Gehäuse handeln. Insbesondere bei Wasserstoff reichen schon kleinste Öffnungen dafür aus, dass einzelne Moleküle bzw. Atome in das Gehäuse eindringen, da Wasserstoff einen sehr geringen Radius aufweist.
Außerdem wird die Aufgabe gelöst durch eine EUV-Lithographievorrichtung bzw. ein Projektionssystem oder ein Beleuchtungssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung, in der/dem mindestens eines dieser Schutzmodule angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die vorliegende Erfindung soll unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Dazu zeigen
1 schematisch eine Ausführungsform einer EUV-Lithographievorrichtung;
2a schematisch eine erste Ausführungsform eines Schutzmoduls mit einer Gaszufuhr;
2b schematisch eine zweite Ausführungsform eines Schutzmoduls mit einer Gaszufuhr und einer Gasableitung;
3a, b schematisch eine dritte Ausführungsform eines Schutzmoduls mit optimierter Gaszufuhr in zwei Varianten;
4 schematisch eine vierte Ausführungsform eines Schutzmoduls mit einer Gaszufuhr;
5 schematisch eine fünfe Ausführungsform eines Schutzmoduls mit einer Gaszufuhr und einer Gasableitung;
6 schematisch eine sechste Ausführungsform eines Schutzmoduls mit einer Gaszufuhr und einer Öffnung;
7 schematisch eine siebte Ausführungsform eines Schutzmoduls mit einer Gaszufuhr und zwei Öffnungen;
8 schematisch eine achte Ausführungsform eines Schutzmoduls mit zwei Gaszufuhren; und
9 schematisch eine neunte Ausführungsform eines Schutzmoduls mit einer Gaszufuhr und zwei Öffnungen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
In 1 ist schematisch eine EUV-Lithographievorrichtung 10 dargestellt. Wesentliche Komponenten sind das Strahlformungssystem 11, das Beleuchtungssystem 14, die Photomaske 17 und das Projektionssystem 20. Die EUV-Lithographievorrichtung 10 wird unter Vakuumbedingungen betrieben, damit die EUV-Strahlung in ihrem Inneren möglichst wenig absorbiert wird.
Als Strahlungsquelle 12 kann beispielsweise eine Plasmaquelle oder auch ein Synchrotron dienen. Die austretende Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 5 nm bis 20 nm wird zunächst im Kollimator 13b gebündelt. Außerdem wird mit Hilfe eines Monochromators 13a durch Variation des Einfallswinkels die gewünschte Betriebswellenlänge herausgefiltert. Im genannten Wellenlängenbereich sind der Kollimator 13b und der Monochromator 13a üblicherweise als reflektive optische Elemente ausgebildet. Kollimatoren sind häufig schalenförmig ausgebildete reflektive optische Elemente, um einen fokussierenden bzw. kollimierenden Effekt zu erreichen. An der konkaven Fläche findet die Reflexion der Strahlung statt, wobei zur Reflexion häufig kein Mehrlagensystem auf der konkaven Fläche verwendet wird, da ein möglichst breiter Wellenlängenbereich reflektiert werden soll. Das Herausfiltern eines schmalen Wellenlängenbandes durch Reflexion geschieht am Monochromator, oft mit Hilfe einer Gitterstruktur oder eines Mehrlagensystems.
Der im Strahlformungssystem 11 in Hinblick auf Wellenlänge und räumliche Verteilung aufbereitete Betriebsstrahl wird dann in das Beleuchtungssystem 14 eingeführt. Im in 1 dargestellten Beispiel weist das Beleuchtungssystem 14 zwei Spiegel 15, 16 auf, die im vorliegenden Beispiel als Mehrlagenspiegel ausgestaltet sind. Die Spiegel 15, 16 leiten den Strahl auf die Photomaske 17, die die Struktur aufweist, die auf den Wafer 21 abgebildet werden soll. Bei der Photomaske 17 handelt es sich ebenfalls um ein reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Wellenlängenbereich, das je nach Herstellungsprozess ausgewechselt wird. Mit Hilfe des Projektionssystems 20 wird der von der Photomaske 17 reflektierte Strahl auf den Wafer 21 projiziert und dadurch die Struktur der Photomaske auf ihn abgebildet. Das Projektionssystem 20 weist im dargestellten Beispiel zwei Spiegel 18, 19 auf, die im vorliegenden Beispiel ebenfalls als Mehrlagenspiegel ausgestaltet sind. Es sei darauf hingewiesen, dass sowohl das Projektionssystem 20 als auch das Beleuchtungssystem 14 ebenso jeweils nur einen oder auch drei, vier, fünf und mehr Spiegel aufweisen können.
Sowohl das Strahlformungssystem 11 als auch das Beleuchtungssystem 14 und das Projektionssystem 20 sind als Vakuumkammern ausgestaltet, da insbesondere die Mehrlagenspiegel 15, 16, 18, 19 nur im Vakuum betrieben werden können. Ansonsten würde sich auf ihrer reflektiven Fläche zu viel Kontamination ablagern, die zu einer zu starken Verschlechterung ihrer Reflektivität führen würde.
Bei dem in 1 dargestellten Beispiel einer EUV-Lithographievorrichtung 10 werden die als separate Vakuumkammern ausgestalteten Strahlformungssysteme 11 und Projektionssysteme 20 über Wasserstoffzufuhren 22, 31 mit molekularem Wasserstoff gespült. Dadurch wird verhindert, dass kontaminierende Substanzen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe an den Kollimator 13b oder den Monochromator 13a bzw. die EUV-Spiegel 18, 19 kommen und sich dort als Kontamination auf den optisch genutzten Flächen ablagern. Die Spülung kann auch während des Betriebes der EUV-Lithographievorrichtung 10 durchgeführt werden. Dabei führt die EUV-Strahlung dazu, dass ein Teil des molekularen Wasserstoffes in atomaren Wasserstoff aufgespaltet wird, der seinerseits mit bereits vorhandener Kontamination zu flüchtigen Verbindungen reagieren kann. Im dargestellten Beispiel wird zum Abpumpen dieser flüchtigen Verbindungen im Strahlformungssystem 11 eine zusätzliche Pumpe 25 vorgesehen. Im Projektionssystem 20 wird dazu das ohnehin vorgesehene Pumpensystem für die Aufrechterhaltung des Vakuums innerhalb des Projektionssystems 20 verwendet (nicht dargestellt).
Auch im Beleuchtungssystem 14 wird zur Vermeidung von Kontamination mit einer Wasserstoffspülung gearbeitet. Allerdings wird hier nicht die gesamte Vakuumkammer des Beleuchtungssystems 14 gespült. Vielmehr sind die Spiegel 15, 16 in einer Kapselung 26 eingeschlossen, die vakuumtechnisch die Spiegel 15, 16 vom übrigen Vakuum im Beleuchtungssystem 14 abtrennt. Dadurch wird um die Spiegel 15, 16 eine Mikroumgebung geschaffen. Einerseits dient die Kapselung 26 nun dazu, zusätzlich vor Kontaminierung der Spiegel 15, 16 durch ausgasende Komponenten innerhalb des Beleuchtungssystems 14 zu schützen. Andererseits führt die Begrenzung der Wasserstoffspülung auf das Innere der Kapselung 26 dazu, dass innerhalb des Beleuchtungssystems 14, aber außerhalb der Kapselung 26 auch Komponenten, deren Materialien von Wasserstoff angegriffen werden könnten, mit weniger Gefährdung eingesetzt werden können.
Zur Entfernung dennoch entstehender Kontamination auf den Spiegeln 15, 16 ist in der Kapselung 26 zusätzlich ein Heizdraht 28 vorgesehen, der aus einem Metall oder einer Metalllegierung mit sehr hohem Schmelzpunkt bestehen sollte, z. B. Wolfram. Der Wasserstoff, der über die Zufuhr 27 eingeleitet wird, wird zu Reinigungszwecken auf den erhitzten Heizdraht 28 geleitet, so dass der molekulare Wasserstoff in atomaren Wasserstoff aufgespaltet wird. Die Reaktionsrate bzw. Aufspaltungsrate ist dabei höher als bei der reinen Wechselwirkung der Betriebsstrahlung der EUV-Lithographievorrichtung 10 mit dem molekularem Wasserstoff der Wasserstoffspülung. Durch diese erhöhte Konzentration an atomarem Wasserstoff werden eventuell vorhandene Kontaminationen mit einer höheren Rate abgebaut und in flüchtige Verbindungen überführt. Diese flüchtigen Verbindungen werden mit einer hier nicht dargestellten Pumpe aus der Kapselung entfernt.
Leider lassen sich nicht bei allen notwendigen Komponenten die Materialien derart ersetzen, dass sie gegenüber Wasserstoffwirklich inert sind. Dies gilt insbesondere für Komponenten, deren Funktionalität von der konkreten Materialwahl abhängt, wie z. B. bei Magneten. Als Schutz dieser Komponenten kann man sie in Gehäuse einhausen. Allerdings kann es vorkommen, dass die Gehäuse nicht vollkommen dicht gearbeitet werden können oder sogar größere Öffnungen vorgesehen werden müssen, damit, z. B. bei Sensoren, die Komponente ihre Funktion ausführen kann. Es ist bekannt, dass bestimmte Materialien wie z. B. magnetische Materialien auf der Basis von Neodym-Eisen-Borlegierungen oder Samarium-Kobaltlegierungen, Titanlegierungen, gehärtete Stahllegierungen u. a. sowohl von atomarem als auch molekularem Wasserstoff angegriffen werden, so dass sie spröde werden und die Lebensdauer der entsprechenden Komponenten verkürzt wird. Bei Einhausungen kann es auch zu undichten Stellen an Schweißnähten kommen, durch die unerwünschte Substanzen, z. B. Wasserstoff eindringen können.
Bei den Sensoren kann es sich z. B. um Sensoren handeln, die für die Detektion der Spiegelposition und ihr Einstellen verwendet werden oder auch um Sensoren, die die Intensität der Betriebsstrahlung oder den Kontaminationsgrad innerhalb der EUV-Lithographievorrichtung messen. Diese Sensorarten, die oft auf optischer Basis beruhen, können nur eingesetzt werden, wenn sie unmittelbar der EUV-Strahlung oder anderer Strahlung innerhalb der jeweiligen Vakuumkammer ausgesetzt werden können. Deshalb lassen sie sich nicht völlig dicht einhausen, ohne dass ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigt würde.
Im in 1 dargestellten Beispiel sind derartige wasserstoffempfindliche Komponenten in Schutzmodulen 24, 29, 32 eingehaust. Jedes dieser Schutzmodule 24, 29, 32 weist seine eigene Gaszufuhr 23, 30, 33 auf. Über diese Gaszufuhren 23, 30, 33 werden den Schutzmodulen 24, 29, 32 andere Gase als das zum Spülen der EUV-Lithographievorrichtung vorgesehene Gas, im vorliegenden Beispiel Wasserstoff, zugeführt. Besonders vorteilhaft sind dabei Inertgase wie etwa molekularer Stickstoff. Bevorzugt werden Edelgase wie Argon oder Krypton oder auch Helium, Neon oder Xenon verwendet. Mit dem über die Gaszufuhren 23, 30, 33 zugeleiteten Gase werden die Innenräume der Schutzmodule 24, 29, 32 gespült. Dabei entsteht ein Gasstrom, der durch die eine oder durch mehrere Öffnungen des Schutzmodules aus dem Schutzmodul entweicht, wie dies z. B. beim Schutzmodul 24 und dem Schutzmodul 29 der Fall ist. Im Falle des Schutzmoduls 32 ist zusätzlich eine Gasableitung 34 vorgesehen, die an einer Pumpe 35 angeschlossen. Der so innerhalb des Schutzmodules 32 entstehende Gasstrom tritt primär über die Gasableitung 34 aus dem Schutzmodul 32 aus.
Allen Schutzmodulen 24, 29, 32 ist gemeinsam, dass der Gasstrom innerhalb des jeweiligen Schutzmodules 24, 29, 32 einem Eindringen von insbesondere Wasserstoffmolekülen oder Wasserstoffatomen entgegenwirkt. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn die Druckverhältnisse innerhalb der Schutzmodule und innerhalb der sie umgebenden Vakuumkammern derart eingestellt werden, dass der Druck innerhalb der Schutzmodule höher ist als innerhalb der sie umgebenden Vakuumkammern wie etwa der Kapselung 26 oder des Strahlformungssystems 11 oder des Projektionssystems 20. Durch dieses Druckgefälle wird ein Eindringen von Wasserstoffatomen bzw. -molekülen oder auch anderen kontaminierenden Substanzen zusätzlich unterbunden.
Im Folgenden werden unterschiedlichste Ausführungsformen für Schutzmodule für den Einsatz in EUV-Lithographievorrichtungen oder Messständen, in denen die Verhältnisse innerhalb von EUV-Lithographievorrichtungen zu Testzwecken simuliert werden bzw. vorbereitende Messungen an Komponenten durchgeführt werden, bevor sie in EUV-Lithographievorrichtungen eingesetzt werden, erläutert.
Das in 2a schematisch dargestellte Schutzmodul weist ein Gehäuse 40a auf, in dem eine zu schützende Komponente eingeschlossen ist. Das Gehäuse 40a weist dabei allerdings eine mit der Zeit undicht gewordene Schweißnaht auf, die durch die lang gestreckte dünne Öffnung 42a symbolisiert wird. In der Realität wird es sich in einem solchen Fall statt um eine große Öffnung 42a eher um viele kleine Öffnungen in dem inzwischen porös gewordenen Material handeln. Insbesondere Gase mit sehr kleinem Radius wie etwa Wasserstoff können schon durch kleinste undichte Stellen in das Innere des Gehäuses 40a eindringen und dort Material der zu schützenden Komponente angreifen oder sich an ungewünschten Stellen ablagern. Um dies zu verhindern, ist am in 2a gezeigten Schutzmodul eine Gaszufuhr 41a vorgesehen. Über diese Gaszufuhr wird ein anderes, unschädliches Gas dem Gehäuse 40a zugeführt. Das durch die Gaszufuhr 41a in das Gehäuse 40a eingeführte Gas kann durch die Öffnung 42a wieder austreten, sodass sich ein Gasstrom ausbildet innerhalb des Gehäuses 40a. Dieser Gasstrom sorgt dafür, dass kontaminierende oder reaktive Substanzen, die durch die Öffnung 42a in das Gehäuse eintreten könnten, mit einer viel geringeren Wahrscheinlichkeit die Öffnung 42a in Richtung Gehäuseinneres durchtreten können. Um diesen Effekt zu verstärken hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Gaszufuhr 41a so auszugestalten, dass die dort austretenden Moleküle bzw. Atome eine möglichst hohe Geschwindigkeit haben. Dies kann man z. B. dadurch erreichen, dass der Querschnitt der Gaszufuhr 41a verglichen mit dem Querschnitt des Gehäuses 40a sehr klein ist bzw. das Volumen der Gaszufuhr 41a im Bereich vor Mündung in das Gehäuse 40a klein ist verglichen mit dem Volumen des Gehäuses 40a, bevorzugt klein verglichen mit dem freien Volumen innerhalb des Gehäuses 408 ist. Das führt dazu, dass die aus der Gaszufuhr 41a austretenden Atome bzw. Moleküle stark beschleunigt werden.
In 2b ist eine weitere Variante eines Schutzmoduls dargestellt. Wesentliche Bestandteile sind erneut ein Gehäuse 40b und eine Gaszufuhr 41b. Das Gehäuse weist diesmal eine größere Öffnung 42b auf, die notwendig ist, damit ein im Gehäuse 40b eingeschlossener Sensor seiner Funktion gemäß betrieben werden kann. Zusätzlich beweist das in 2b dargestellte Schutzmodul eine Gasableitung 43b auf. Zwischen der Gaszufuhr 41b und der Gasableitung 43b bildet sich innerhalb des Gehäuses 40b ein Gasstrom aus, der sozusagen eine Art Schutzvorhang zwischen der Öffnung 42b und dem im Gehäuse 40b angeordneten Sensor bildet. Dieser Schutzvorhang aus Gas verhindert, dass schädliche Atome oder Moleküle, die durch die Öffnung 42b eventuell in das Gehäuse 40b eingedrungen sind, bis zum Sensor vorstoßen und ihn schädigen. Außerdem wird ein Teil des über die Gaszufuhr 41b in das Gehäuse 40b eingeleitete Gas auch durch die Öffnung 42b austreten. Je steiler das Druckgefälle von innerhalb des Gehäuses 40b zu außerhalb des Gehäuses 40b ist, desto größer ist der Anteil des Gasstromes, der durch die Öffnung 42b austritt und dadurch ein Eindringen von anderen Molekülen oder Atomen in das Gehäuse 40b verhindert.
Bevorzugt sind Gasableitungen mit einer Pumpe verbunden oder auch mit einem Vakuumsystem, in dem ein geringerer Druck als im Schutzmodul herrscht, damit sich gezielt ein Gasstrom einstellen lässt. Bevorzugt ist der Druck geringer als außerhalb der Öffnung oder Öffnungen, durch die schädigende Moleküle oder Atome in das Gehäuse des Schutzmoduls eindringen könnten.
Ein weiteres Beispiel für ein Schutzmodul ist mit Variante in den 3a, b schematisch dargestellt. In dem Gehäuse 40c ist ein Sensor 44c angeordnet. Für die korrekte Funktionsfähigkeit des Sensors 44c ist eine lang gestreckte Öffnung 42c im Gehäuse 40c vorgesehen. Über strömungstechnische Berechnungen wurden einerseits die Form der Öffnung 42c und ihre Anordnung im Gehäuse und andererseits auch die Form und die Anordnung der Gaszufuhr 41c bzw. 41c' optimiert, um ein möglichst effizientes Unterdrücken des Eindringens von ungewünschten Molekülen oder Atomen, z. B. von Wasserstoff in das Innere des Gehäuses 40c durch die Öffnung 42c zu erreichen. Im vorliegenden Beispiel ist dazu nicht nur die Öffnung 42c schlitzförmig, sondern auch die Gaszufuhr 41c weitet sich im Mündungsbereich schlitzförmig aus. Die Gaszufuhr 41c in 3a und die Gaszufuhr 41c' in 3b unterscheiden sich dabei dahingehend, dass die Gaszufuhr 41c in das Gehäuse 40c in Form einer großen schlitzförmigen Öffnung mündet. Die Gaszufuhr 41c' aus 3b hingegen ist derart im Mündungsbereich ausgebildet, dass sich eine Vielzahl von kleinen Öffnungen 46 bilden, durch die das durch die Gaszufuhr 41c zugeführte Gas in die Gehäusekammer 40c eindringt. Dies hat den Effekt, dass die Gasmoleküle bzw. Gasatome beim Eintritt in das Gehäuse 40c stärker beschleunigt werden, sodass sich ein Gasstrom mit höherer Atom- bzw. Molekülgeschwindigkeit ausbildet, der durch die Öffnung 42c ebenfalls mit höherer Geschwindigkeit austritt. Dies reduziert weiter die Wahrscheinlichkeit, dass unerwünschte Substanzen in das Gehäuses 40c eintreten.
Eine weitere Besonderheit der in den 3a, b dargestellten Schutzmodule besteht darin, dass sie auf der Vorderseite des Gehäuses 40c um die Öffnung 42c herum mit einem Material beschichtet sind, das eine hohe Reaktionsrate mit atomarem und/oder molekularem Wasserstoff aufweist. Dabei kann es sich etwa um verschiedene Metalle handeln, z. B. um Titan, Tantal, Niobium, Zirkonium, Thorium, Barium, Magnesium, Aluminium, Ruthenium, Platin, Palladium, Yttrium oder Cer. Kommen Wasserstoffatome oder -moleküle in die Nähe des Gehäuses 40c, werden sie von der reaktiven Beschichtung sozusagen abgefangen, da sie mit hoher Wahrscheinlichkeit mit dem Material der Beschichtung reagieren und dadurch nur mit geringer Wahrscheinlichkeit durch die Öffnung 42c in das Gehäuse 40c eindringen. Je nach dem, mit welchem Gas der Außenraum um das Gehäuse 40c gespült wird oder welche besonders schädliche Substanzen sich im Außenraum befinden, die nicht in das Innere des Gehäuses 40c eindringen sollten, kann auch eine andere reaktive Beschichtung um die Öffnung 42c gewählt werden. Ein wichtiges Kriterium für die Materialwahl der Beschichtung ist, dass sie mit der unerwünschten Substanz eine hohe Reaktionsrate aufweist.
Bei dem in 4 schematisch dargestellten Beispiel eines Schutzmoduls ist ein Sensor 44d in einem Gehäuse 40d angeordnet, das eine Öffnung 42d für den Sensor 44d aufweist. Um einen Gasstrom auszubilden, der an den Sensor 44d vorbeiströmt, um eine Kontamination des Sensors bzw. eine Beschädigung des Sensors durch eindringende Substanzen zu verhindern, ist eine Gaszufuhr 41d vorgesehen. Der sich ausbildende Gasstrom ist durch die Pfeile angedeutet.
Ein weiteres Beispiel eines Schutzmoduls ist in 5 schematisch dargestellt. Im Vergleich zum Beispiel aus 4 ist hier zusätzlich eine Gasableitung 43e vorgesehen, die der Gaszufuhr 41e gegenüberliegend angeordnet ist. Die Gaszufuhr 41e und die Gasableitung 43e sind relativ zum Sensor 44e und der Öffnung 42e derart am Gehäuse 40e angeordnet, dass sich ein durch die Pfeile angedeuteter Gasstrom ausbildet, der zwischen der Öffnung 42e und dem Sensor 44e am Sensor 44e vorbeiströmt. Dadurch bildet der Gasstrom eine Art Schutzvorhang, der verhindert, dass unerwünschte Substanzen bis zum Sensor 44e vordringen.
In dem in 6 schematisch dargestellten Beispiel ist eine Komponente 45f in dem Gehäuse 40f eingehaust. Um das Innere des Gehäuses 40f von unerwünschten Substanzen, insbesondere von Wasserstoff frei zu halten, sind eine Gaszufuhr 41f und eine Öffnung 42f vorgesehen. Die Anordnung und Gestalt der Öffnung 42f wurde aufgrund von strömungstechnischen Optimierungsrechnungen ermittelt. Als Parameter ging dabei die Unterdrückungsrate für die unerwünschte Substanz, die Anordnung der Gaszufuhr 41f und das freie Volumen in dem Gehäuse 40f um die Komponente 45f herum ein. Der sich im Gehäuse 40f ausbildende Gasstrom umströmt vollständig die Komponente 45f. Um die Geschwindigkeit der Moleküle bzw. Atome in dem Gasstrom zusätzlich zu erhöhen und die Eindringwahrscheinlichkeit der unerwünschten Substanz durch die Öffnung 42f weiter zu erniedrigen ist eine externe Gasableitung 43f vorgesehen, die den Gasstrom durch die Öffnung 42f absaugt.
Das in 7 schematisch dargestellte Beispiel stimmt in seinem wesentlichen Bestandteil mit dem Schutzmodul aus 6 überein. Allerdings wurden die Parameter für die Berechnung der strömungstechnisch optimierten Öffnungen 42g, 42g' etwas verändert. Bei Verwendung eines anderen Inertgases zum Spülen des Innenraumes des Gehäuses 40g als im Beispiel, das in 6 gezeigt wurde, hat sich herausgestellt, dass das Vorsehen von zwei Öffnungen 42g, 42g' die ihrerseits aber eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen vorteilhaft ist, um effizient ein Eindringen von unerwünschten Substanzen, insbesondere Wasserstoff zu unterdrücken.
Je nach Geometrie des Gehäuses und der eingeschlossenen Komponente oder Komponenten, dem verwendeten Spülungsgas und der gewünschten Unterdrückungsrate für außerhalb des Schutzmoduls befindliche Substanzen, wie etwa Wasserstoff, können auch drei, vier, fünf oder mehr Öffnungen und/oder zwei, drei, vier, fünf oder mehr Gaszufuhren vorteilhaft sein. Bevorzugt sind die Öffnungen derart dimensioniert, dass sich ein Gegenstrom gegen die eintretenden schädlichen Substanzen. Z. B. hydridbildende Wasserstoffmoleküle oder -atome oder andere Bestandteile der umgebenden Restgasatmosphäre, einstellen kann.
In 8 ist ein Ausführungsbeispiel eines Schutzmoduls schematisch dargestellt, bei dem zum Schutze des Sensors 44h innerhalb des Gehäuses 40h zwei Gaszufuhren 41h und 41h' vorgesehen sind. Aufgrund von strömungstechnischen Optimierungsrechnungen sind sie einander gegenüberliegend angeordnet. Die aus den jeweiligen Gaszufuhren 41h, 41h' austretenden Gasströme vereinen sich und treten als gemeinsamer Gasstrom durch die Öffnung 42h aus dem Gehäuse 40h aus. Dies bewirkt einen wirksamen Schutz gegen das Eindringen von unerwünschten Substanzen in das Gehäuse 40h.
9 zeigt schematisch ein Schutzmodul, das zur Einhausung einer Komponente 45i genutzt wird, die gegen Wasserstoff empfindliches Material aufweist. An dem Gehäuse 40i ist eine Gaszufuhr 41i vorgesehen, die dafür sorgt, dass verglichen mit außerhalb des Gehäuses 40i innerhalb des Gehäuses 40i ein leichter Überdruck herrscht. Stellen sich im Laufe der Lebenszeit des Gehäuses 40i undichte Stellen 42i, 42i' ein, z. B. durch Wechselwirkungen des Gehäusematerials mit atomarem oder molekularem Wasserstoff, so dringt das durch die Gaszufuhr 41i zugeführte Gas, z. B. Argon oder Krypton durch die Öffnungen 42i, 42i' aus dem Gehäuse 40i aus. Aufgrund des Druckgefälles baut sich ein durch die Pfeile dargestellter Gasstrom auf, der ein Eindringen von beispielsweise molekularem oder atomarem Wasserstoff durch die Öffnung 42i, 42i' unterdrückt. Dadurch wird die Lebensdauer der Komponente 45i wesentlich verlängert. Soll das Eindringen von Wasserstoff verhindert werden, wird bevorzugt mit Helium gespült, das einen kleineren Radius als die übrigen Edelgase aufweist, so dass sich schon bei recht kleinen undichten Stellen ein Gasstrom aufbaut.

10: EUV-Lithographievorrichtung
11: Strahlformungssystem
12: EUV-Strahlungsquelle
13a: Monochromator
13b: Kollimator
14: Beleuchtungssystem
15: erster Spiegel
16: zweiter Spiegel
17: Maske
18: dritter Spiegel
19: vierter Spiegel
20: Projektionssystem
21: Wafer
22: Wasserstoffzufuhr
23: Inertgaszufuhr
24: Schutzmodul
25: Pumpe
26: Kapselung
27: Wasserstoffzufuhr
28: Heizdraht
29: Schutzmodul
30: Inertgaszufuhr
31: Wasserstoffzufuhr
32: Schutzmodul
33: Inertgaszufuhr
34: Gasableitung
35: Pumpe
40a, b, c, d, e, f, g, h, i: Gehäuse
41a, b, c, c', d, e, f, g, h, h', i: Gaszufuhr
42a, b, c, d, e, f, f, g, g', h, i, i': Öffnung
43b, e, f, g: Gasableitung
44c, d, e, h: Sensor
45f, g, i: Komponente
46: Öffnung

Claims

Schutzmodul, aufweisend ein Gehäuse (40a–i) mit mindestens einer Öffnung (42a–i), in dem mindestens eine Komponente (44c, d, e, h, 45f, g, i) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Gaszufuhren (41a–i) vorgesehen sind, um einen Gasstrom in das Gehäuse (40a–i) einzubringen, der durch die mindestens eine Öffnung (42a–i) austritt.
Schutzmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Gaszufuhr (41a–i) und die mindestens eine Öffnung (42a–i) derart zueinander angeordnet sind, dass der Gasstrom an der Komponente (44c, d, e, h, 45f, g, i) vorbeiströmt.
Schutzmodul, aufweisend ein Gehäuse (40a–i) mit mindestens einer Öffnung (42a–i), in dem mindestens eine Komponente (44c, d, e, h, 45f, g, i) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gaszufuhr (41a–i) und mindestens eine Gasableitung (43b, e, f, g) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass sich ein Gasstrom ausbildet, der zwischen der Komponente (44c, d, e, h, 45f, g, i) und der mindestens einen Öffnung (42a–i) verläuft.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (42a–i) schlitzförmig ausgebildet ist.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Gaszufuhr (41a–i) derart ausgestaltet ist, dass sich ein Gasstrom mit hohen Molekül- bzw. Atomgeschwindigkeiten ergibt.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40a–i) zumindest im Bereich der mindestens einen Öffnung (42a–i) an seiner Außenseite mit einem Material beschichtet ist, dass eine hohe Reaktionsrate mit atomarem und/oder molekularem Wasserstoff aufweist.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der mindestens einen Öffnung (42a–i) dahingehend optimiert ist, dass ein Eindringen von Atomen oder Molekülen, insbesondere von Wasserstoff, unterdrückt wird.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der mindestens einen Gaszufuhr (41a–i) dahingehend optimiert ist, dass ein Eindringen von Atomen oder Molekülen, insbesondere von Wasserstoff, unterdrückt wird.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Gehäuses (40a–i) eine Gasableitung (43f, g) angeordnet ist, um den durch den mindestens eine Öffnung (42a–i) austretenden Gasstrom abzusaugen.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (40a–i) ein Sensor (44c, d, e, h) angeordnet ist.
Schutzmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gaszufuhr (41a–i) als Inertgaszufuhr ausgebildet ist.
EUV-Lithographievorrichtung, in der mindestens ein Schutzmodul (24, 29, 32) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist.
EUV-Lithographievorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wasserstoffspülung (22, 27, 31) aufweist, während dem mindestens einen Schutzmodul (24, 29, 32) ein anderes Gas zugeführt wird.
EUV-Lithographievorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des mindestens einen Schutzmodul (24, 29, 32) ein höherer Druck herrscht als außerhalb.
Projektionssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung, in dem mindestens ein Schutzmodul (32) gemäß in den Ansprüchen 1 bis 11 angeordnet ist.
Projektionssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wasserstoffspülung (31) aufweist, während dem mindestens einen Schutzmodul (32) ein anderes Gas zugeführt wird.
Projektionssystem nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des mindestens einen Schutzmodul (32) ein höherer Druck herrscht als außerhalb.
Beleuchtungssystem für eine EUV-Lithographievorrichtung, in dem mindestens ein Schutzmodul (29) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wasserstoffspülung (27) aufweist, während dem mindestens einen Schutzmodul (29) ein anderes Gas zugeführt wird.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des mindestens einen Schutzmodul (29) ein höherer Druck herrscht als außerhalb.