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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kapselvorrichtung für Bauteile von Vakuumanlagen, insbesondere für Elektronikbauteile von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen sowie eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer entsprechenden Kapselvorrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, die mit EUV-Licht im Wellenlängenspektrum des extrem ultravioletten (EUV) Lichts betrieben werden, müssen weite Teile der Projektionsbelichtungsanlage unter Vakuumbedingungen betrieben werden. Hierbei besteht ein Problem darin, dass bestimmte Komponenten, insbesondere Elektronikbauteile, nicht für den Betrieb in einer Vakuumumgebung geeignet sind. Entsprechend müssen derartige Bauteile gekapselt werden, wobei im Kapselbereich, in dem das entsprechende Bauteil aufgenommen ist, normale Luftdruckatmosphäre mit ca. 1 bar gegeben sein kann, während in der Umgebung Vakuumbedingungen vorherrschen.
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Allerdings besteht bei Kapselvorrichtungen das Problem, dass kleinere Moleküle durch Permeation durch Dichtungen, insbesondere durch Elastomer-Dichtungen der Kapselvorrichtung aus dem Kapselbereich entkommen können, sodass die Vakuumumgebung verunreinigt werden kann. Dies stellt bei EUV-Projektionsbelichtungsanlagen insbesondere bei Molekülen, die Sauerstoff enthalten, ein Problem dar, da der Sauerstoff unter Einwirkung der EUV-Strahlung zu Ozon umgewandelt werden kann, welches optische Komponenten, wie Spiegel und deren Beschichtungen angreifen kann, sodass es zu einer Beschädigung und Beeinträchtigung der Projektionsbelichtungsanlage kommen kann.
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Ein Beispiel für eine entsprechende Kapselvorrichtung für Elektronikbauteile ist beispielsweise in der
WO 2012/041 701 A1 gegeben, bei der die Elektronikkomponenten für Aktuatoren in einem Gehäuse eingekapselt sind.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kapselvorrichtung für Bauteile von Vakuumanlagen und insbesondere für Elektronikbauteile von EUV-Projektionsbelichtungsanlagen sowie entsprechende Projektionsbelichtungsanlagen mit Kapselvorrichtungen zu schaffen, bei welchen das Problem des Entweichens von Molekülen aus dem Kapselbereich und die damit einhergehende Verunreinigungen einer Vakuumumgebung vermieden bzw. vermindert werden kann. Gleichzeitig soll eine derartige Kapselvorrichtung jedoch die Funktionsweise der gekapselten Bauteile bzw. der die Bauteile enthaltenden Vakuumanlage, wie beispielsweise eine Projektionsbelichtungsanlage, nicht beeinträchtigen und zudem soll die Kapselvorrichtung einfach aufgebaut und herstellbar sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kapselvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Projektionsbelichtungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung schlägt eine Kapselvorrichtung für Bauteile von Vakuumanlagen vor, bei der ein Gehäuse einen Kapselbereich umschließt und diesen gegenüber einer Vakuumumgebung außerhalb des Gehäuses abgrenzt. Der vom Gehäuse umschlossene Kapselbereich wird gemäß der Erfindung zweiteilig ausgebildet, sodass in einem ersten Teil des Kapselbereichs ein Aufnahmeraum für das zu kapselnde Bauteil ausgebildet ist und der zweite Teil des Kapselbereichs als ein Sammelraum für aus dem Aufnahmeraum entweichende Stoffe ausgebildet ist. Entsprechend kann dafür gesorgt werden, dass eine Permeation von Molekülen bzw. Verunreinigungen aus dem Aufnahmeraum vorwiegend in den Sammelraum der Kapselvorrichtung innerhalb des Gehäuses der Kapselvorrichtung erfolgt und nicht direkt in die umgebende Vakuumatmosphäre. Da das weitere Entweichen der Moleküle bzw. Verunreinigungen aus dem Sammelraum in die Vakuumumgebung erschwert werden kann und die im Sammelraum der Kapselvorrichtung sich ansammelnden Verunreinigungen gezielt aus dem Sammelraum entfernt werden können, kann erreicht werden, dass eine Verunreinigung der Vakuumumgebung vermieden oder zumindest verringert wird.
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Die Kapselvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass im Sammelraum der gleiche Druck wie in der Vakuumumgebung außerhalb des Gehäuses der Kapselvorrichtung eingestellt werden kann und/oder der Druck im Sammelraum auf jeden Fall kleiner als im Aufnahmeraum eingestellt werden kann. Dadurch ergibt sich, insbesondere unter dem Aspekt, dass im Aufnahmeraum Luftdruck der Normalatmosphäre oder zumindest ein gegenüber Vakuumumgebungsbedingungen erhöhter Druck einstellbar ist, dass Moleküle bzw. zu Verunreinigungen der Vakuumumgebung führende Stoffe eine Triebkraft besitzen, um vom Aufnahmeraum zum Sammelraum zu gelangen.
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Um die Wahrscheinlichkeit und Tendenz zu erhöhen, dass Stoffe aus dem Aufnahmeraum vorwiegend in den Sammelraum gelangen, kann zwischen dem Sammelraum und dem Aufnahmeraum eine Trennwand angeordnet sein, die sich von der Gehäusewand des Gehäuses, welche die äußere Begrenzung des Aufnahmeraums und des Sammelraums darstellt, unterscheidet, und zwar insbesondere dadurch, dass die Trennwand zwischen Aufnahmeraum und Sammelraum für Verunreinigungen aus dem Aufnahmeraum leichter durchdringbar ist als die Gehäusewand.
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Zur leichteren Herstellung und Verwendung der Kapselvorrichtung kann das Gehäuse zweiteilig ausgebildet sein, wobei ein erstes Gehäuseteil den Aufnahmeraum und vorzugsweise teilweise den Sammelraum umgibt und nach außen begrenzt und ein zweite Gehäuseteil zumindest teilweise den Sammelraum umgibt und nach außen begrenzt. Durch die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses ist dieses leicht herstellbar und lässt sich einfach verwenden, da Bauteile sowie die Trennwand zwischen Aufnahmeraum und Sammelraum einfach im Gehäuse angeordnet werden können.
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Ein Verbindungsbereichs zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil, an dem die Gehäuseteile miteinander verbunden werden, kann so gestaltet sein, dass dieser im Bereich des Anschlusses der Trennwand zwischen Aufnahmeraum und Sammelraum an der Gehäusewand oder im Bereich der Gehäusewand um den Sammelraum angeordnet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass im Bereich des Aufnahmeraums mit hohen Druckbedingungen eine Schnittstelle in der Gehäusewand existiert, die eine Ursache für einen Leckagebereich oder ein Entweichen von Molekülen bzw. Verunreinigungen darstellen kann, selbst wenn im Verbindungsbereich zwischen den Gehäuseteilen eine entsprechende Dichtung ausgebildet ist. Liegt der Verbindungsbereich jedoch im Bereich der Gehäusewand, die den Sammelraum umgibt, so ist durch die niedrigeren Druckverhältnisse, die im Sammelraum gegeben sind, die Wahrscheinlichkeit einer Leckage bzw. eines Entweichens von Molekülen und Verunreinigungen durch den Verbindungsbereich der Gehäuseteile geringer.
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Der Sammelraum kann eine Ableitvorrichtung zum Ableiten von Molekülen bzw. von Verunreinigungen aus dem Sammelraum aufweisen, wobei die Ableitvorrichtung eine Fluidleitung zur Leitung eines Fluids, also der Gasmoleküle oder dergleichen, aufweisen kann, die in den Sammelraum mündet. Das gegenüber liegende Ende der Fluidleitung kann an eine Pumpe angeschlossen sein, um Stoffe aus dem Sammelraum absaugen zu können. Alternativ kann auf eine Pumpe verzichtet werden und das Ende der Fluidleitung kann einfach in einem Bereich enden, in dem die Verunreinigungen oder entsprechende Moleküle unschädlich sind.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in
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1 eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kapselvorrichtung und in
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2 eine schematische Darstellung einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen deutlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Die 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kapselvorrichtung mit einem Gehäuse 1, welches ein erstes Gehäuseteil in Form einer Schale 2 und ein zweites Gehäuseteil in Form eines Deckels 3 aufweist.
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Das Gehäuse 1 umschließt einen Kapselbereich, der zweiteilig ausgebildet ist und durch einen Aufnahmeraum 5 für das zu kapselnde Bauteil, wie beispielsweise ein Elektronikbauteil, und einen Sammelraum 6 gebildet ist. Aufnahmeraum 5 und Sammelraum 6 sind durch eine Trennwand 4 voneinander getrennt, sodass im Aufnahmeraum 5 und im Sammelraum 6 unterschiedliche Drücke einstellbar sind. Insbesondere kann im Aufnahmeraum 5 Luftdruck der Normalatmosphäre einstellbar sein, während im Sammelraum 6 die gleichen Vakuumbedingungen eingestellt werden können, wie in der äußeren Umgebung des Gehäuses 1, in dem Vakuumbedingungen vorliegen, wie sie beispielsweise in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage oder einer sonstigen Vakuumanlage einstellbar sind.
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Das Gehäuse 1 mit der Schale 2 und dem Deckel 3 ist so ausgebildet, dass der Verbindungsbereich 7, in dem die Schale 2 mit dem Deckel 3 verbunden ist, im Bereich des Sammelraums 6 und umlaufend um den Sammelraum 6 angeordnet ist, wobei im Verbindungsbereich 7 eine nicht näher dargestellte Dichtung 8 zur Abdichtung des Gehäuses 1 gegenüber der Umgebung angeordnet ist.
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Der Sammelraum 6 steht in Verbindung mit einem Schlauch 9, der durch die Gehäusewand geführt ist, um Stoffe, die sich im Sammelraum 6 sammeln, abzuleiten. Das Ende des Schlauchs, das demjenigen Ende gegenüber liegt, welches in den Sammelraum 6 mündet, kann hierbei in einem Bereich der Vakuumanlage enden, in dem das Auftreten von Verunreinigungen unkritisch ist. Darüber hinaus kann an dem entsprechenden Ende des Schlauchs eine Pumpeinrichtung vorgesehen sein, mit der Verunreinigungen aus dem Sammelraum 6 abgepumpt und insbesondere aus einer entsprechenden Vakuumanlage ausgepumpt werden können.
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Die erfindungsgemäße Kapselvorrichtung funktioniert in der Weise, dass beim Betrieb, wenn in der äußeren Umgebung des Gehäuses 1 Vakuumbedingungen eingestellt sind und im Aufnahmeraum 5 Luftdruck oder ein gegenüber dem Vakuumbedingungen erhöhter Druck herrscht, in dem Sammelraum 6 innerhalb des Gehäuses 1 ebenfalls der Druck der Vakuumumgebung oder ein gegenüber dem Aufnahmeraum 5 verringerter Druck vorliegt, sodass Stoffe, wie bestimmte Moleküle, die den Aufnahmeraum 5 beispielsweise über Dichtungen im Anschlussbereich der Trennwand 4 verlassen können, bevorzugt in den Sammelraum 6 entweichen. Hierzu kann zusätzlich beitragen, dass die Trennwand 4 für entsprechende Verunreinigungen leichter überwindbar ist, als die Gehäusewand der Schale 2, die ansonsten den Aufnahmeraum 5 umgibt.
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Bezüglich des Sammelraums 6 besteht ein geringeres Risiko, dass die dort aufgenommenen Stoffe bzw. Verunreinigungen wiederum in die Vakuumumgebung entweichen, da bereits im Sammelraum 6 der gleiche Druck wie in der Umgebung des Gehäuses 1 herrscht oder ein lediglich geringfügig erhöhter Druck, sodass die Wahrscheinlichkeit eines Entweichens von Verunreinigungen aus dem Sammelraum 6 in die Vakuumumgebung deutlich reduziert ist.
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Zusätzlich ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 ein Schlauch 9 in Verbindung mit dem Sammelraum 6 angeordnet, mit dem Verunreinigungen abgeleitet werden können und zwar in einen Bereich in oder außerhalb der Vakuumanlage bzw. Projektionsbelichtungsanlage, in dem die Verunreinigungen unschädlich sind. Dadurch kann verhindert werden, dass unerwünschte Stoffe in die Vakuumumgebung des Gehäuses 1 gelangen.
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Eine entsprechende Kapselvorrichtung kann beispielsweise in einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden, wie sie in der 2 rein schematisch dargestellt ist. Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage 10 weist eine Lichtquelle 11, ein Beleuchtungssystem 12 zur Beleuchtung eines Retikels 14 und ein Projektionsobjektiv 13 auf, mittels dem die auf dem Retikel 14 vorgesehenen Strukturen auf einen Wafer 15 abgebildet werden können. Sowohl in dem Beleuchtungssystem 12 als auch in dem Projektionsobjektiv 13 sowie in sonstigen weiteren, auch nicht dargestellten Anlagenteilen der Projektionsbelichtungsanlage 10, können entsprechende Kapselvorrichtungen insbesondere für Elektronikbauteile eingesetzt werden, sodass Verunreinigungen in der Vakuumatmosphäre der Projektionsbelichtungsanlage 10 weitgehend vermieden oder zumindest deutlich vermindert werden können.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, solange der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht verlassen wird. Die vorliegende Offenbarung schließt sämtliche Kombinationen der vorgestellten Einzelmerkmale mit ein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Schale
- 3
- Deckel
- 4
- Trennwand
- 5
- Aufnahmeraum
- 6
- Sammelraum
- 7
- Verbindungsbereich
- 8
- Dichtung
- 9
- Schlauch
- 10
- Projektionsbelichtungsanlage
- 11
- Lichtquelle
- 12
- Beleuchtungssystem
- 13
- Projektionsobjektiv
- 14
- Retikel
- 15
- Wafer
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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