DE102013203032A1 - Optical arrangement for projection exposure system for semiconductor lithography, has fastening elements for fixing lens in frames, and thermally conductive pastes, bond wires, and thermally conductive rod discharging heat from lens - Google Patents

Optical arrangement for projection exposure system for semiconductor lithography, has fastening elements for fixing lens in frames, and thermally conductive pastes, bond wires, and thermally conductive rod discharging heat from lens Download PDF

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Abstract

The arrangement has fastening elements (3) for mechanically fixing a lens (1) i.e. biconvex lens, in frames (2). Thermally conductive pastes (5), bond wires, and a thermally conductive rod discharge heat from the lens. The wires are arranged at a circumference of the lens, and connected with the frames. The pastes, the wires and the rod form a comb, and resiliently lie at the lens. The pastes, the wires and the rod are connected with an intermediate ring. The ring includes different thermal characteristics along a circumference.

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.The invention relates to an optical arrangement according to the preamble of claim 1 and a projection exposure apparatus for semiconductor lithography.

Zur Realisierung eines optischen Abbildungsstrahlengangs enthalten optische Systeme, insbesondere auch Lithographieobjektive für die Halbleiterlithographie und deren Beleuchtungssysteme, in der Regel mehrere optische Elemente, wobei diese unter anderem durch Linsen, Spiegel bzw. weitere optische Komponenten zur Strahlumlenkung gebildet werden. Im Betrieb dieser optischen Systeme, wobei z. B. auch VUV- und EUV-Strahlung eingesetzt werden kann, ist es möglich, dass es zu einem strahlungsinduzierten Wärmeeintrag in ein optisches Element kommt. Dabei wird ein Teil der Energie der elektromagnetischen Strahlung von dem optischen Element absorbiert und führt zu einer Erwärmung desselben. Der Energieeintrag kann lokal unterschiedlich ausfallen, was unterschiedliche Ursachen haben kann. Als Beispiele sind hier ein lokal variierender Absorptionsgrad des optischen Elements bzw. eine lokal unterschiedliche Energie der einfallenden elektromagnetischen Strahlung zu nennen. Am optischen Element können somit Bereiche entstehen, die aufgrund des strahlungsinduzierten Wärmeeintrags gegenüber anderen Bereichen des optischen Elements eine höhere Temperatur aufweisen.For realizing an optical imaging beam path, optical systems, in particular also lithography lenses for semiconductor lithography and their illumination systems, as a rule contain a plurality of optical elements, these being formed inter alia by lenses, mirrors or further optical components for beam deflection. In the operation of these optical systems, wherein z. B. VUV and EUV radiation can be used, it is possible that there is a radiation-induced heat input into an optical element. In this case, part of the energy of the electromagnetic radiation is absorbed by the optical element and leads to a heating of the same. The energy input can be locally different, which can have different causes. Examples are here a locally varying absorptance of the optical element or a locally different energy of the incident electromagnetic radiation to call. Thus, areas can arise on the optical element which, due to the radiation-induced heat input, have a higher temperature than other areas of the optical element.

Bei dieser lokalen Erwärmung kann es zu einer Änderung der optischen und/oder geometrischen Eigenschaften des optischen Elements kommen, z. B. auch zu einer thermisch verursachten Deformation an dessen Oberfläche. Diese Änderung gegenüber dem Grundzustand kann sich insbesondere auch negativ auf die optische Abbildungsleistung des gesamten optischen Systems auswirken, wobei z. B. auch Aberrationen auftreten können.In this local heating, there may be a change in the optical and / or geometric properties of the optical element, for. B. also to a thermally induced deformation on the surface. This change from the ground state can in particular also have a negative effect on the optical imaging performance of the entire optical system, wherein z. B. also aberrations can occur.

Aus dem Stand der Technik sind im Wesentlichen zwei Methoden bekannt, um das lokal unterschiedliche Temperaturprofil eines optischen Elements zu homogenisieren.Essentially, two methods are known from the prior art in order to homogenize the locally different temperature profile of an optical element.

Zum einen kann die strahlungsinduzierte Wärme von dem optischen Element abgeführt werden, so dass sich an dem optischen Element ein nahezu homogenes Temperaturprofil auf vergleichsweise niedrigem Temperaturniveau einstellt. Dazu kann beispielsweise auch eine Gasströmung, die über das optische Element streicht, verwendet werden.On the one hand, the radiation-induced heat can be dissipated from the optical element, so that a virtually homogeneous temperature profile is set at a comparatively low temperature level on the optical element. For this purpose, for example, a gas flow that sweeps over the optical element can be used.

Eine weitere bekannte Methode, z. B. wie in der EP 1670041 A1 offenbart, besteht deshalb darin, das lokal unterschiedliche Temperaturprofil von dem optischen Element durch einen gezielten Wärmeeintrag zu homogenisieren. Dieses sogenannte Gegenheizen kann dabei insbesondere auch berührungslos erfolgen, indem z. B. Infrarot-Strahlung zumindest auf Bereiche des optischen Elements gelenkt wird, um die Bereiche des optischen Elements zu erwärmen, welche zuvor ein vergleichsweise niedriges Temperaturniveau hatten. Somit kann mit einem gezielten Gegenheizen ebenfalls die gewünschte Homogenisierung des Temperaturprofils von optischen Elementen und damit eine Minimierung der Aberrationen im optischen System erreicht werden. Der Temperaturanstieg an den Bereichen des optischen Elements, die gezielt erwärmt werden, kann durch den zusätzlichen Wärmeeintrag beispielsweise bis zu mehrere Kelvin betragen.Another known method, for. B. as in the EP 1670041 A1 Therefore, it consists in homogenizing the locally different temperature profile of the optical element by a targeted heat input. This so-called counter-heating can also be done without contact in particular by z. B. Infrared radiation is directed at least to areas of the optical element to heat the areas of the optical element, which previously had a comparatively low temperature level. Thus, with a targeted counter heating also the desired homogenization of the temperature profile of optical elements and thus a minimization of aberrations in the optical system can be achieved. The temperature rise at the areas of the optical element which are heated in a targeted manner can be up to several Kelvin, for example, due to the additional heat input.

Obwohl nach der Homogenisierung des Temperaturprofils die thermisch verursachten Deformationen an dem optischen Element stark reduziert sind, kann sich aufgrund des gesamten Wärmeeintrags beispielsweise ein unerwünschter Positionsoffset der Oberfläche des optischen Elements bzw. auch eine Verschiebung des gesamten optischen Elements ausbilden, wodurch die optische Abbildungsleistung des optischen Systems merklich verschlechtert werden kann. Die Homogenisierung des Temperaturprofils des optischen Elements auf einem vergleichsweisen hohen Temperaturniveau kann insbesondere auch zur Erwärmung von dessen Fassung, von Fassungsteilen und/oder von benachbarten optischen Elementen führen, so dass daraus ebenfalls Störungen des optischen Abbildungsstrahlengangs resultieren können.Although after the homogenization of the temperature profile, the thermally induced deformations on the optical element are greatly reduced, due to the total heat input, for example, an undesired position offset of the surface of the optical element or a shift of the entire optical element form, whereby the optical imaging performance of the optical Systems can be significantly worsened. The homogenization of the temperature profile of the optical element at a comparatively high temperature level can in particular also lead to the heating of its socket, socket parts and / or adjacent optical elements, so that it can also result in disturbances of the optical imaging beam path.

Die Fassungen von optischen Elementen sind oftmals derart ausgeführt, dass nur eine punkt- oder linienförmige Berührung zwischen der Fassung und dem optischen Element besteht. Ein schneller Transport der in dem optischen Element auftretenden Wärme zu der Fassung ist in diesen Fällen nur sehr begrenzt möglich. Des Weiteren kann sich bei dem Wärmetransport über den Rand des optischen Elements zur Fassung auch ein Temperaturprofil ergeben, welches insbesondere eine in dem mittleren Bereich des optischen Elements im Vergleich zu den Randzonen des optischen Elements hohe Temperatur aufweist. Aufgrund der lokal unterschiedlichen Temperatur können sich dadurch lokale Effekte, wie z. B. eine Änderung der optischen Eigenschaften bzw. Deformationen, ausbilden, die zu einer negativen Beeinflussung der optischen Abbildung des optischen Systems führen können. Beispielsweise kann auch eine sphärische Aberration im optischen Strahlengang auftreten. In den Fällen, in denen die Wärme vom optischen Element zur Fassung abgeführt wird, ist die Fassung als Wärmesenke ausgeführt. Dies kann dazu führen, dass es zu einer Positionsverschiebung des optischen Elements im optischen System kommt und/oder auch die Fassung benachbarter optischer Elemente thermisch beeinflusst werden.The sockets of optical elements are often designed such that there is only a point or line contact between the socket and the optical element. A rapid transport of the heat occurring in the optical element to the socket is only very limited possible in these cases. Furthermore, in the case of heat transport over the edge of the optical element for mounting, a temperature profile may also result, which in particular has a high temperature in the middle region of the optical element in comparison to the edge zones of the optical element. Due to the locally different temperature local effects, such. As a change in the optical properties or deformations form, which can lead to a negative impact on the optical image of the optical system. For example, a spherical aberration can also occur in the optical beam path. In cases where the heat is removed from the optical element to the socket, the socket is designed as a heat sink. This can lead to a position shift of the optical element in the optical system and / or the socket of adjacent optical elements are thermally influenced.

Eine weitere Möglichkeit zum Abführen von Wärme aus einem optischen Element ist in der Internationalen Patentanmeldung WO 2010/049076 A2 offenbart. Dort ist eine optische Baugruppe gezeigt, bei welcher eine Tragstruktur über einen Wärmeleitungsabschnitt mit einem Spiegelkörper als optisches Element mechanisch verbunden ist. Da der Wärmeleitungsabschnitt somit auch mechanische Funktionen im Hinblick auf die Lagerung des optischen Elementes zu erfüllen hat, sind bei der Konstruktion des Wärmeleitungsabschnittes neben den thermischen Anforderungen auch mechanische Anforderungen zu berücksichtigen. Diese können zu Lasten der thermischen Leistungsfähigkeit des Wärmeleitungsabschnittes, insbesondere zu Lasten der mittels des Wärmeleitungsabschnittes übertragbaren Wärmeleistung gehen, so dass insgesamt die Effektivität der Wärmeabfuhr aus dem optischen Element gemindert wird. Another way to dissipate heat from an optical element is in International Patent Application WO 2010/049076 A2 disclosed. There, an optical assembly is shown in which a support structure via a heat conduction portion with a mirror body is mechanically connected as an optical element. Since the heat conduction section thus also has to fulfill mechanical functions with regard to the mounting of the optical element, in addition to the thermal requirements, mechanical requirements also have to be considered in the construction of the heat conduction section. These can be at the expense of the thermal performance of the heat pipe section, in particular at the expense of transferable by means of the heat pipe section heat output, so that overall the effectiveness of the heat dissipation from the optical element is reduced.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Wärme, welche in einem optischen Element im Betrieb entsteht, vergleichsweise schnell von dem optischen Element abzuführen und insgesamt die gewünschte Abbildungsleistung des optischen Systems im Betrieb zu gewährleisten.The present invention is therefore based on the object, the heat which is produced in an optical element in operation, relatively quickly dissipate from the optical element and to ensure a total of the desired imaging performance of the optical system during operation.

Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a device having the features listed in claim 1. The subclaims relate to advantageous embodiments and developments of the invention.

Die erfindungsgemäße optische Anordnung zeigt ein optisches Element sowie Befestigungselemente zur mechanischen Fixierung des optischen Elements in einer Tragstruktur. Dabei ist mindestens ein zusätzliches Wärmeleitelement vorhanden, das zum Abführen von Wärme aus dem optischen Element dient.The optical arrangement according to the invention shows an optical element and fastening elements for mechanically fixing the optical element in a support structure. In this case, at least one additional heat conducting element is provided, which serves to dissipate heat from the optical element.

Durch die Verwendung eines zusätzlichen Wärmeleitelements wird sichergestellt, dass der überwiegende Anteil der aus dem optischen Element abzuführenden Wärme nicht über die Tragstruktur, sondern über das Wärmeleitelement abgeführt wird. Die Tragstruktur kann damit unter rein mechanischen Gesichtspunkten optimiert werden, insbesondere auch im Hinblick auf Materialquerschnitte. Damit ergeben sich bei der Konstruktion und Auslegung der optischen Anordnung im Hinblick auf die mechanische Halterung erweiterte Möglichkeiten.The use of an additional heat-conducting element ensures that the predominant portion of the heat to be dissipated from the optical element is not dissipated via the support structure but via the heat-conducting element. The support structure can thus be optimized under purely mechanical aspects, in particular also with regard to material cross-sections. This results in the construction and design of the optical arrangement with respect to the mechanical support extended possibilities.

Umgekehrt kann das Wärmeleitelement mechanisch weitgehend neutral, das heißt vergleichsweise weich ausgeführt werden, so dass durch das Wärmeleitelement keine zusätzlichen gegebenenfalls störenden Kräfte in das optische Element eingeleitet werden.Conversely, the heat-conducting element can be mechanically largely neutral, that is to say relatively soft, so that no additional, possibly interfering forces are introduced into the optical element by the heat-conducting element.

Dabei kann die Tragstruktur als Wärmesenke verwendet werden, welcher über das genannte zusätzliche Wärmeleitelement die aus dem optischen Element abzuführende thermische Energie zugeführt wird.In this case, the support structure can be used as a heat sink, which is supplied via said additional heat conducting element to be discharged from the optical element thermal energy.

Insbesondere kann das Wärmeleitelement als Wärmeleitpaste, Wärmeleitpad oder Wärmeleitdraht ausgebildet sein.In particular, the heat-conducting element may be formed as a thermal paste, heat conducting pad or Wärmeleitdraht.

Vorteilhafte Materialien für das Wärmeleitelement sind Kupfer, Aluminium, Gold oder auch Silber, gegebenenfalls in entsprechenden Legierungen.Advantageous materials for the heat conducting element are copper, aluminum, gold or silver, optionally in corresponding alloys.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das optische Element als Linse ausgebildet, welche über mindestens ein Befestigungselement mit einer eine Fassung aufweisende Tragstruktur verbunden ist und wobei am Umfang der Linse mit der Fassung verbundene Wärmeleitdrähte angeordnet sind.In an advantageous variant of the invention, the optical element is formed as a lens, which is connected via at least one fastening element with a socket having a support structure and wherein at the periphery of the lens with the socket connected heat conducting wires are arranged.

Die Wärmeleitdrähte gewährleisten eine effektive Wärmeabfuhr aus dem optischen Element in Richtung der auch in diesem Fall als Wärmesenke verwendeten Fassung und üben bei einer geeigneten Auslegung im Hinblick auf Länge und Querschnitt nur geringe mechanische Einflüsse auf das optische Element aus.The Wärmeleitdraht ensure effective heat dissipation from the optical element in the direction of the version used in this case as a heat sink and practice with a suitable design in terms of length and cross-section of only minor mechanical influences on the optical element.

Insbesondere können die Wärmeleitelemente einen Kamm bilden und federnd an dem optischen Element anliegen. Hierdurch kann erreicht werden, dass über den gesamten Umfang des optischen Elements ein effizienter Wärmeübergang realisiert werden kann und sich praktisch keine lokalen Temperaturunterschiede am Rand des optischen Elements ergeben.In particular, the heat-conducting elements can form a comb and resiliently rest against the optical element. In this way, it can be achieved that over the entire circumference of the optical element an efficient heat transfer can be realized and virtually no local temperature differences result at the edge of the optical element.

Dadurch, dass das optische Element mittels einer Zwischenstruktur mit der Tragstruktur verbunden ist und das mindestens eine Wärmeleitelement mit der Zwischenstruktur verbunden ist, kann erreicht werden, dass die Tragstruktur bzw. die Fassung nicht zwingend als Wärmesenke verwendet werden muss. Hierdurch können unerwünschte Effekte durch die abweichende Temperatur der Tragstruktur vermieden werden. Die Zwischenstruktur kann insbesondere als Zwischenring ausgebildet sein, der in einer Variante der Erfindung entlang seines Umfangs unterschiedliche thermische Eigenschaften aufweist. So kann beispielsweise über eine segmentierte Variante des Zwischenrings eine unterschiedliche Kühlleistung am optischen Element realisiert werden. Durch eine geeignete Aufteilung des Zwischenrings, beispielsweise im Hinblick auf die Größe der einzelnen Segmente und auch eine Variation der thermischen Ankopplung kann die Kühlleistung am Umfang des optischen Elements gezielt eingestellt werden. Ebenso kann die Abfuhr der Wärmeenergie aus dem Zwischenring über weitere Wärmeleitelemente erfolgen, wodurch sich auch die Möglichkeit einer aktiven Steuerung der Wärmeabfuhr eröffnet. Es ist auch denkbar, die genannte Steuerung der Wärmeabfuhr unabhängig von der Verwendung eines Zwischenringes vorzunehmen.The fact that the optical element is connected by means of an intermediate structure with the support structure and the at least one heat-conducting element is connected to the intermediate structure, it can be achieved that the support structure or the socket does not necessarily have to be used as a heat sink. As a result, unwanted effects can be avoided by the different temperature of the support structure. The intermediate structure may in particular be formed as an intermediate ring, which has different thermal properties along its circumference in a variant of the invention. For example, a different cooling performance on the optical element can be realized via a segmented variant of the intermediate ring. By a suitable division of the intermediate ring, for example, in view of the size of the individual segments and also a variation of the thermal coupling, the cooling power can be adjusted specifically on the circumference of the optical element. Likewise, the removal of heat energy from the intermediate ring via further heat conducting elements take place, which also opens up the possibility of active control of heat dissipation. It is also conceivable to carry out said control of heat removal independently of the use of an intermediate ring.

Zusätzlich oder alternativ kann die Kühlung der Zwischenstruktur oder auch der Tragstruktur selbst mittels eines Fluids erfolgen, welches der Zwischenstruktur bzw. der Tragstruktur zugeführt und wieder aus dieser abgeführt wird. Die an der Wärmeabfuhr aus dem optischen Element beteiligten Komponenten, wie beispielsweise die Zwischenstruktur bzw. der Zwischenring, können mechanisch und/oder thermisch von den übrigen Komponenten der Anordnung, wie beispielsweise der Tragstruktur, entkoppelt ausgeführt werden. Hierdurch können beispielsweise nachteilige Einflüsse auf die optische Anordnung, wie beispielsweise Deformationen und/oder Verschiebungen durch thermische Ausdehnung der verwendeten Materialien reduziert werden.Additionally or alternatively, the cooling of the intermediate structure or of the support structure itself can take place by means of a fluid which is supplied to the intermediate structure or the support structure and is discharged therefrom again. The components involved in the heat removal from the optical element, such as the intermediate structure or the intermediate ring, can be performed mechanically and / or thermally decoupled from the other components of the arrangement, such as the support structure. As a result, for example, adverse effects on the optical arrangement, such as deformations and / or displacements due to thermal expansion of the materials used can be reduced.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

1 ein optisches Element in einer Fassung mit einem Wärmeleitelement, 1 an optical element in a socket with a heat conducting element,

2 ein weiteres optisches Element in einer Fassung mit mehreren Wärmeleitelementen, 2 another optical element in a socket with several heat-conducting elements,

3 ein weiteres optisches Element in einer Fassung mit einem Zwischenring und mit Wärmeleitelementen, 3 another optical element in a socket with an intermediate ring and with heat-conducting elements,

4 eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, in welcher die Erfindung verwirklicht ist. 4 a projection exposure apparatus for semiconductor lithography, in which the invention is realized.

Die 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein optisches Element 1, welches in diesem Ausführungsbeispiel eine bikonvexe Linse ist. Um die Linse 1 in einer als Fassung 2 ausgebildeten Tragstruktur zu haltern, ist zwischen der Linse 1 und der Fassung 2 ein Befestigungselement 3 vorhanden. Das Befestigungselement 3 kann beispielsweise wie hier gezeigt einen L-förmigen Querschnitt aufweisen und an mehreren Stellen entlang des Umfangs des optischen Elements 1 angeordnet sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Befestigungselement 3 den gesamten Umfang des optischen Elements 1 ohne eine wesentliche Unterbrechung umfasst. Das Befestigungselement 3 kann insbesondere auch mechanisch bzw. geometrisch derart ausgelegt sein, dass die Linse 1 federnd bzw. statisch bestimmt in der Fassung gehalten werden kann. Die Linse 1 kann dabei z. B. in einem Lithographieobjektiv oder einem anderen optischen System angeordnet sein, so dass es im Betrieb zu einem strahlungsinduzierten Wärmeeintrag durch einfallende elektromagnetische Strahlung kommt. Insbesondere in denjenigen Fällen, in welchen VUV- oder EUV-Strahlung zur Anwendung kommt, kann es angezeigt sein, anstatt Linsen alternative optische Elemente wie bspw. Spiegel zu verwenden. Die elektromagnetische Strahlung ist in der 1 durch Pfeile schematisch dargestellt, wobei die Pfeile hier beispielsweise eine optische Apertur 4 eines konvergenten Strahlenbündels andeuten. Die einfallende elektromagnetische Strahlung kann bei einer Absorption derselben an der Linse 1, insbesondere innerhalb der optischen Apertur 4, zu einer lokalen Erwärmung führen. Die Bereiche der Linse 1, die im Vergleich dazu eine niedrigere Temperatur aufweisen und beispielsweise außerhalb dieser Apertur 4 liegen, müssen also zur Erreichung eines homogenen Temperaturprofils durch eine entsprechende Maßnahme, wie z. B. der bereichsweisen Bestrahlung mit Infrarot-Strahlung, gezielt erwärmt werden.The 1 shows a sectional view of an optical element 1 which is a biconvex lens in this embodiment. To the lens 1 in as a version 2 To hold trained support structure is between the lens 1 and the version 2 a fastener 3 available. The fastener 3 For example, as shown here, it may have an L-shaped cross-section and at several locations along the circumference of the optical element 1 be arranged. Furthermore, it is also possible that the fastening element 3 the entire circumference of the optical element 1 without a major interruption. The fastener 3 may in particular also be designed mechanically or geometrically such that the lens 1 can be held resiliently or statically determined in the socket. The Lens 1 can be z. B. in a lithography lens or other optical system may be arranged so that it comes in operation to a radiation-induced heat input by incident electromagnetic radiation. In particular, in those cases where VUV or EUV radiation is used, it may be appropriate to use alternative optical elements, such as mirrors, instead of lenses. The electromagnetic radiation is in the 1 represented schematically by arrows, the arrows here, for example, an optical aperture 4 of a convergent beam. The incident electromagnetic radiation may be absorbed by the lens 1 , in particular within the optical aperture 4 , lead to a local warming. The areas of the lens 1 which, by comparison, have a lower temperature and, for example, outside this aperture 4 lie so have to achieve a homogeneous temperature profile by an appropriate measure, such. As the areawise irradiation with infrared radiation, can be specifically heated.

Die in der Linse 1 entstehende Wärme soll hier insbesondere durch zusätzliche Wärmeleitelemente 5, die zu einer verstärkten bzw. schnellen Wärmeleitung führen, über den Rand der Linse 1 zur Fassung 2 abgeführt werden. Als Wärmeleitelement wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Wärmeleitpaste 5 verwendet. Alternativ bzw. zusätzlich kann beispielsweise auch ein Wärmeleitpad und/oder Wärmeleitkleber zwischen dem Befestigungselement 3 und dem optischen Element 1 eingesetzt werden. Außerdem ist es auch über eine geschickte Materialauswahl der Befestigungselemente 3 möglich, eine effektive Wärmeleitung von dem optischen Element 1 zur Fassung 2 zu gewährleisten. Als thermisch gut leitende Werkstoffe sind insbesondere Kupfer, Aluminium und Silber oder auch Gold zu nennen. Weiterhin soll auch bei der Auslegung des Querschnitts des Wärmeleitelementes auf eine verbesserte Wärmeleitung geachtet werden.The in the lens 1 resulting heat should here in particular by additional heat conduction 5 , which lead to an increased or rapid heat conduction, over the edge of the lens 1 to the version 2 be dissipated. As a heat conducting element in the illustrated embodiment thermal paste 5 used. Alternatively or additionally, for example, a thermal pad and / or thermal adhesive between the fastener 3 and the optical element 1 be used. Moreover, it is also about a clever selection of materials of fasteners 3 possible, an effective heat conduction from the optical element 1 to the version 2 to ensure. As thermally highly conductive materials are in particular copper, aluminum and silver or gold to call. Furthermore, care should also be taken in the design of the cross section of the heat conducting element to an improved heat conduction.

Falls es während des Betriebs des optischen Systems, wobei die strahlungsinduzierte Wärme der Linse 1 gezielt über deren Rand zur Fassung 2 abgeleitet und somit das Temperaturniveau insgesamt verringert werden soll, dennoch zu einem Positionsoffset bzw. einer Deformation kommt, die entweder lokal variiert oder die gesamte Linse 1 betrifft, kann eine Vorkompensierung oder eine anderweitige aktive Korrektur dieser Effekte sinnvoll sein, um die gewünschte Abbildungsleistung gewährleisten zu können. Derartige Positionsoffsets und/oder Deformationen können sich auch bei einem Wechsel der Betriebsart, wobei z. B. elektromagnetische Strahlung mit einer neuen räumlichen Intensitätsverteilung auf die Linse 1 trifft, ergeben. Die Vorkompensierung kann beispielsweise durch eine Asphärisierung der Oberfläche der Linse 1 vorgenommen werden.If it is during operation of the optical system, using the radiation-induced heat of the lens 1 specifically over its edge to the socket 2 derived and thus the temperature level is to be reduced overall, yet comes to a position offset or a deformation that varies either locally or the entire lens 1 a precompensation or otherwise active correction of these effects may be useful to ensure the desired imaging performance. Such position offsets and / or deformations may also occur when changing the operating mode, wherein z. B. electromagnetic radiation with a new spatial intensity distribution to the lens 1 meets, surrenders. The precompensation can be achieved, for example, by aspherizing the surface of the lens 1 be made.

Die 2 stellt ein optisches Element, z. B. eine rotationssymmetrische Linse 1, dar, welche über vier Befestigungselemente 3 mit der Fassung 2 verbunden ist. Die Befestigungselemente 3 sind jeweils über einen inkrementellen Winkel von 90° um den Umfang der Linse 1 angeordnet. Um eine effektive Wärmeleitung zu gewährleisten, sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzliche Wärmeleitelemente zwischen der Linse 1 und der Fassung 2 angeordnet. Die Wärmeleitelemente werden in diesem Beispiel durch Bonddrähte 5' als Wärmeleitdrähte, z. B. aus Kupfer, gebildet und können über den gesamten Umfang verteilt sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind an den Stellen der Befestigungselemente 3 keine Bonddrähte 5' vorhanden und in den dazwischen liegen Winkelabschnitten beträgt der inkrementelle Winkelabstand beispielsweise 10°. Insbesondere durch eine geschickte Wahl der Länge, des Querschnitts bzw. des Materials der Bonddrähte 5' soll sichergestellt werden, dass die mechanischen Einflüsse dieser zusätzlichen Wärmeleitelemente auf die Halterung des optischen Elements 1 in der Fassung 2 möglichst gering ausfallen. Durch die Kombination der Befestigungselemente 3 mit zusätzlichen Bonddrähten 5' soll sowohl eine hohe mechanische Belastbarkeit als auch eine effektive Wärmeabfuhr erreicht werden.The 2 represents an optical element, eg. B. a rotationally symmetric lens 1 , which over four fasteners 3 with the version 2 connected is. The fasteners 3 are each at an incremental angle of 90 ° around the circumference of the lens 1 arranged. In order to ensure effective heat conduction, additional heat-conducting elements between the lens are in the illustrated embodiment 1 and the version 2 arranged. The heat-conducting elements are in this example by bonding wires 5 ' as Wärmeleitdrähte, z. B. made of copper, and may be distributed over the entire circumference. In the embodiment shown are at the locations of the fasteners 3 no bonding wires 5 ' present and in the intervening angle sections, the incremental angular distance is for example 10 °. In particular, by a clever choice of the length, the cross section or the material of the bonding wires 5 ' it is intended to ensure that the mechanical influences of these additional heat-conducting elements on the holder of the optical element 1 in the version 2 to be as low as possible. By combining the fasteners 3 with additional bonding wires 5 ' Both high mechanical strength and effective heat dissipation should be achieved.

Alternativ oder zusätzlich zu den Bonddrähten 5' können insbesondere auch Wärmeleitelemente, die beispielsweise einen um die Linse 1 umlaufenden Kamm bilden, an dem Rand der Linse 1 federnd anliegen.Alternatively or in addition to the bonding wires 5 ' In particular, heat-conducting elements, for example, one around the lens 1 forming circumferential ridge, at the edge of the lens 1 resiliently abut.

Es ist auch möglich, dass sich entlang des Umfangs der Linse 1 die Anordnung und die Ausprägung der Wärmeleitelemente derart unterscheiden, dass die Intensität und das zeitliche Verhalten der Wärmeleitung entlang des Umfangs der Linse 1 variiert.It is also possible that along the perimeter of the lens 1 the arrangement and the nature of the heat-conducting elements differ such that the intensity and the temporal behavior of the heat conduction along the circumference of the lens 1 varied.

Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei ist eine Linse 1 über ein erstes Wärmeleitelement, welches beispielsweise Wärmeleitpaste 5 ist, und über ein Befestigungselement 3 mit einem Zwischenring 7 thermisch gekoppelt. Mittels eines weiteren Wärmeleitelements, das im vorliegenden Beispiel als Wärmleitstab 5'' ausgebildet ist, kann die Wärme des Zwischenrings 7 aus dem Bereich der Fassung 2 abgeführt werden. Der Wärmeleitstab 5'' kann vorzugsweise aus einem gut leitenden metallischen Werkstoff gebildet sein. Der Zwischenring 7 kann auch segmentiert ausgeführt sein und entlang seines Umfangs unterschiedliche thermische Eigenschaften aufweisen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, den Zwischenring 7 mechanisch und/oder thermisch von der Fassung 2 zu entkoppeln. Dazu können zwischen dem Zwischenring 7 und der Fassung 2 zusätzlich Entkopplungselemente 8 angebracht sein. Die mechanische Entkopplung kann gegebenenfalls auch mit der thermischen Entkopplung kombiniert werden.The 3 shows a further embodiment of the invention. This is a lens 1 via a first heat-conducting element, which, for example, thermal compound 5 is, and about a fastener 3 with an intermediate ring 7 thermally coupled. By means of another heat conducting element, which in the present example as a heat conducting rod 5 '' is formed, the heat of the intermediate ring 7 from the area of the version 2 be dissipated. The thermal conductor 5 '' may preferably be formed from a highly conductive metallic material. The intermediate ring 7 can also be performed segmented and have different thermal properties along its circumference. Furthermore, it may be advantageous to the intermediate ring 7 mechanically and / or thermally from the socket 2 to decouple. This can be done between the intermediate ring 7 and the version 2 additional decoupling elements 8th to be appropriate. The mechanical decoupling can optionally also be combined with the thermal decoupling.

Alternativ bzw. zusätzlich zu dem Einsatz eines Wärmeleitstabs 5'' kann der Zwischenring 7 sowie auch die Fassung 2 durch ein vorbeiströmendes Fluid gekühlt werden.Alternatively, or in addition to the use of a Wärmeleitstabs 5 '' can the intermediate ring 7 as well as the version 2 be cooled by a passing fluid.

In 4 ist der prinzipmäßige Aufbau einer Projektionsbelichtungsanlage 100 für die Halbleiterlithographie dargestellt, in welcher die Erfindung zur Anwendung kommen kann. Sie zeigt ein Beleuchtungssystem 300 und mehrere in einem Objektivgehäuse 700 eines Projektionsobjektives angeordneten optische Elemente 800. Die optischen Elemente sind jeweils in Halterungen 900 gefasst. Der Abbildungsstrahl 110 läuft von dem Beleuchtungssystem 300 aus über das Reticle 400 und über mehrere optische Elemente 800 zu dem Wafer 200.In 4 is the basic structure of a projection exposure system 100 for the semiconductor lithography, in which the invention can be used. It shows a lighting system 300 and several in a lens housing 700 a projection lens arranged optical elements 800 , The optical elements are each in brackets 900 caught. The picture beam 110 runs from the lighting system 300 out over the reticle 400 and over several optical elements 800 to the wafer 200 ,

Da der grundsätzliche Aufbau einer Projektions-belichtungsanlage für die Halbleiterlithographie allgemein bekannt ist, wird hierauf nicht näher eingegangen. Nur beispielsweise wird hierzu auf die WO 2005/026801 oder die EP 1 278 089 A2 verwiesen.Since the basic structure of a projection exposure apparatus for semiconductor lithography is generally known, this will not be discussed in detail. For example, this is on the WO 2005/026801 or the EP 1 278 089 A2 directed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1670041 A1 [0006] EP 1670041 A1 [0006]
  • WO 2010/049076 A2 [0009] WO 2010/049076 A2 [0009]
  • WO 2005/026801 [0037] WO 2005/026801 [0037]
  • EP 1278089 A2 [0037] EP 1278089 A2 [0037]

Claims (10)

Optische Anordnung mit einem optischen Element (1) und mit Befestigungselementen (3) zur mechanischen Fixierung des optischen Elementes (1) in einer Tragstruktur (2), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zusätzliches Wärmeleitelement (5, 5', 5'') zum Abführen von Wärme aus dem optischen Element (1) vorhanden ist.Optical arrangement with an optical element ( 1 ) and with fastening elements ( 3 ) for mechanical fixation of the optical element ( 1 ) in a supporting structure ( 2 ), characterized in that at least one additional heat conducting element ( 5 . 5 ' . 5 '' ) for removing heat from the optical element ( 1 ) is available. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (5, 5', 5'') als Wärmeleitpaste (5), Wärmeleitpad (5), Wärmeleitdraht (5') oder Wärmeleitstab (5'') ausgebildet ist.Optical arrangement according to claim 1, characterized in that the heat-conducting element ( 5 . 5 ' . 5 '' ) as thermal compound ( 5 ), Thermal pad ( 5 ), Heat conducting wire ( 5 ' ) or thermal conductor ( 5 '' ) is trained. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (5, 5', 5'') Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber enthält.Optical arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the heat-conducting element ( 5 . 5 ' . 5 '' ) Contains copper, aluminum, gold or silver. Optische Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (1) als Linse ausgebildet ist, welche über mindestens ein Befestigungselement (3) mit einer eine Fassung (2) aufweisende Tragstruktur (2) verbunden ist und wobei am Umfang der Linse (1) mit der Fassung verbundene Wärmeleitdrähte (5') angeordnet sind.Optical arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element ( 1 ) is formed as a lens, which via at least one fastening element ( 3 ) with a version ( 2 ) carrying structure ( 2 ) and wherein at the periphery of the lens ( 1 ) associated with the socket Wärmeleitdrähte ( 5 ' ) are arranged. Optische Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitelemente (5, 5', 5''), einen Kamm bilden und federnd an dem optischen Element (1) anliegen.Optical arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat-conducting elements ( 5 . 5 ' . 5 '' ), forming a comb and resiliently on the optical element ( 1 ) issue. Optische Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element mittels einer Zwischenstruktur (7) mit der Tragstruktur (2) verbunden ist und dass das mindestens eine Wärmeleitelement (5, 5', 5'') mit der Zwischenstruktur (7) verbunden ist.Optical arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the optical element by means of an intermediate structure ( 7 ) with the supporting structure ( 2 ) and that the at least one heat conducting element ( 5 . 5 ' . 5 '' ) with the intermediate structure ( 7 ) connected is. Optische Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstruktur als Zwischenring (7) ausgebildet ist.Optical arrangement according to claim 6, characterized in that the intermediate structure as an intermediate ring ( 7 ) is trained. Optische Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (7) entlang seines Umfangs unterschiedliche thermische Eigenschaften aufweist.Optical arrangement according to claim 7, characterized in that the intermediate ring ( 7 ) has different thermal properties along its circumference. Optische Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche 6–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenstruktur (7) gegenüber der Tragstruktur (2) thermisch isoliert ausgebildet ist.Optical arrangement according to one of the preceding claims 6-8, characterized in that the intermediate structure ( 7 ) relative to the support structure ( 2 ) is formed thermally insulated. Projektionsbelichtungsanlage (100) für die Halbleiterlithographie, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1–9 enthält.Projection exposure apparatus ( 100 ) for semiconductor lithography, characterized in that it comprises an optical arrangement according to any one of claims 1-9.
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