DE102018202687A1 - Production method for components of a projection exposure apparatus for semiconductor lithography and projection exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Ätzverfahren zur Herstellung einer Hohlraumstruktur (24) in einer Komponente (50,55) einer Projektionsbelichtungsanlage (1) mit folgenden Verfahrensschritten:
Festlegung der in der Komponente (50,55) zu realisierenden Hohlraumstruktur (24)
Festlegung einer Mehrzahl von Zugängen (30) für einen Ätzangriff zur Schaffung der Hohlraumstruktur (24),
Laservorbehandlung der für die Hohlraumstruktur (24) vorgesehenen Bereiche zur Vorbereitung des Ätzängriffs
Herstellen der Hohlraumstruktur (24) durch Ätzen, wobei mindestens einer der Zugänge (30) als Hilfs-Ätzzugang ausgebildet ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Projektionsbelichtungsanlage(1) für die Halbleiterlithographie mit einer Mehrzahl von Komponenten (50,55), wobei mindestens eine Komponente (50,55) eine mittels selektiven Laserätzens hergestellte Hohlraumstruktur (24) auf-weist und wobei die Komponente (50,55) mindestens einen Hilfs-Ätzzugang (30) zu der Hohlraumstruktur (24) aufweist.
The invention relates to an etching method for producing a cavity structure (24) in a component (50, 55) of a projection exposure apparatus (1) with the following method steps:
Definition of the cavity structure (24) to be realized in the component (50, 55)
Defining a plurality of accesses (30) for an etching attack to create the cavity structure (24),
Laser pre-treatment of the areas provided for the cavity structure (24) to prepare the Ätzängriffs
Producing the cavity structure (24) by etching, wherein at least one of the accesses (30) is formed as auxiliary etching access.
Furthermore, the invention relates to a projection exposure apparatus (1) for semiconductor lithography with a plurality of components (50, 55), wherein at least one component (50, 55) has a cavity structure (24) produced by means of selective laser etching and wherein the component (50 , 55) has at least one auxiliary etching access (30) to the cavity structure (24).
Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren von Komponenten einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie sowie eine mit den entsprechenden Komponenten ausgestattete Projektionsbelichtungsanlage.The invention relates to a production method of components of a projection exposure apparatus for semiconductor lithography and to a projection exposure apparatus equipped with the corresponding components.
Für Projektionsbelichtungsanlagen bestehen extrem hohe Anforderungen an die Abbildungsgenauigkeit bei gleichzeitig hoher thermischer Belastung der zur Abbildung eines Reticles auf einen Wafer verwendeten Komponenten. Bei diesen Komponenten kann es sich beispielsweise um Spiegel oder um Manipulatoren handeln, welche als thermisch oder mechanisch aktuierte optische Elemente ausgebildet sind.For projection exposure systems, there are extremely high demands on the imaging accuracy and, at the same time, high thermal stress on the components used to image a reticle onto a wafer. These components may, for example, be mirrors or manipulators which are designed as thermally or mechanically actuated optical elements.
So ist beispielsweise in dem
Ferner ist in der WO 2007/ 017 089 A1 ein Manipulator für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie offenbart, bei welchem sich eine dünne Flüssigkeitsschicht zwischen zwei optischen Elementen, beispielsweise planparallelen Platten befindet, wobei eine der planparallelen Platten deformiert werden kann. Dabei wird die Temperatur der Flüssigkeit so gewählt, dass der Unterschied der Brechungsindizes von der Flüssigkeit zu der angrenzenden planparallelen Platte so gering wie möglich ist. Derartige Komponenten stellen technisch besondere Herausforderungen bezüglich kleiner Strukturgrößen.Furthermore, WO 2007/017 089 A1 discloses a manipulator for a projection exposure apparatus for semiconductor lithography, in which a thin liquid layer is located between two optical elements, for example plane-parallel plates, wherein one of the plane-parallel plates can be deformed. The temperature of the liquid is chosen so that the difference of the refractive indices from the liquid to the adjacent plane-parallel plate is as small as possible. Such components pose special technical challenges with respect to small feature sizes.
Insbesondere in der EUV- und der DUV-Lithographie steigen aufgrund von sich kontinuierlich verschärfenden optischen Spezifikationen die Anforderungen an die thermale Konditionierbarkeit optischer Elemente. Eine Möglichkeit, hier Abhilfe zu schaffen, stellt die direkte Temperierung, insbesondere Kühlung der optischen Elemente dar. Dazu müssen Temperier- bzw. Kühlleitungen in die optischen Elemente integriert werden. Aktuell können solche Strukturen nur mit großem Aufwand in optischen Elementen realisiert werden.Especially in EUV and DUV lithography, the demands on the thermal conditioning of optical elements are increasing due to continuously increasing optical specifications. One way to remedy this situation is the direct temperature control, in particular cooling of the optical elements. For this purpose, temperature control or cooling lines must be integrated into the optical elements. Currently, such structures can be realized only with great effort in optical elements.
Ein hierfür häufig verwendetes Verfahren ist das sogenannte selektive Laserätzen SLE (Selective Laserinduced Etching). Das selektive Laserätzen SLE (Selective Laserinduced Etching) ist ein zweistufiger Prozess, bei dem zunächst transparentes oder teiltransparentes Material mit Laserstrahlung derart lokal thermisch behandelt wird, dass die chemische Ätzbarkeit an diesen Stellen vergrößert wird. Hierzu ist eine kurze Pulsdauer der Laserstrahlung und ein kleines Fokusvolumen im Bereich weniger µm3 nötigt. Der Fokus wird durch das Material bewegt, bis ein zusammenhängendes Volumen mit Kontakt zur Außenfläche des Werkstücks thermisch behandelt ist. Dabei muss der Kontakt zur Außenfläche üblicherweise über eine nachträgliche mechanische Bearbeitung erzeugt werden.One method frequently used for this purpose is the so-called selective laser etching SLE (Selective Laser-Induced Etching). Selective laser-induced etching (SLE) is a two-step process in which initially transparent or partially transparent material is locally thermally treated with laser radiation in such a way that the chemical etchability at these sites is increased. For this purpose, a short pulse duration of the laser radiation and a small focus volume in the range of less than 3 microns is required. The focus is moved through the material until a continuous volume is thermally treated in contact with the outer surface of the workpiece. In this case, the contact with the outer surface usually has to be generated by a subsequent mechanical processing.
Im zweiten Prozessschritt wird das durch die Laserstrahlung modifizierte Material selektiv durch nasschemisches Ätzen entfernt - die Struktur wird quasi entwickelt. Für die Strukturgenauigkeit wesentlich ist dabei eine Selektivität, bei der die Ätzrate des modifizierten Materials im Verhältnis zur Ätzrate des unmodifizierten Materials wesentlich höher ist.In the second process step, the material modified by the laser radiation is selectively removed by wet-chemical etching - the structure is virtually developed. A key factor for the structural accuracy is a selectivity in which the etching rate of the modified material is substantially higher in relation to the etching rate of the unmodified material.
Beispielsweise bei Quarzglas üblich ist eine Selektivität größer 500:1, so dass feine lange Kanäle oder anderweitige geeignete Hohlräume herstellbar sind. Daher können mit der SLE-Technologie komplexe 3D-Hohlräume in Glas oder in anderen Materialien als Basis für mikrostrukturierte Bauteile erzeugt werden.For example, in the case of quartz glass, the selectivity is greater than 500: 1, so that fine long channels or other suitable cavities can be produced. Therefore, with the SLE technology, complex 3D cavities can be created in glass or in other materials as the basis for microstructured components.
Vorteilhaft sind hier insbesondere die große Präzision von lediglich 1 µm Fehlertoleranz, die vollständige 3D-Fähigkeit und die große Prozessgeschwindigkeit durch Einsatz von leistungsfähigen Mikroscannern.Particularly advantageous here are the high precision of only 1 μm error tolerance, the full 3D capability and the high process speed through the use of powerful micro-scanners.
Bei Verwendung von Nullausdehnungsmaterial, welches praktisch keine Volumenänderung über die Temperatur besitzt, kann die Selektivität der Ätzrate bis zu 1000:1 betragen. In Kombination mit den durch die steigende numerische Apertur der EUV-Systeme steigenden Spiegeldurchmessern führt dies bei den herzustellenden Strukturen zu nachteiligen sehr langen Ätzzeiten von mehreren Wochen bis Monaten.When using zero expansion material, which has virtually no change in volume over temperature, the selectivity of the etching rate can be up to 1000: 1. In combination with the increasing mirror diameters due to the increasing numerical aperture of the EUV systems, this leads to disadvantageously very long etching times of several weeks to months in the structures to be produced.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren für die Herstellung von Komponenten für Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie derart weiterzubilden, dass die Komponenten schneller als bisher gefertigt werden können sowie eine entsprechende Projektionsbelichtungsanlage zu schaffen.Object of the present invention is to develop a method for the production of components for projection exposure equipment for semiconductor lithography such that the components can be made faster than before and to create a corresponding projection exposure system.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung. This object is achieved by a device or a method having the features of the independent claims. The subclaims relate to advantageous developments and variants of the invention.
Ein erfindungsgemäßes Ätzverfahren zur Herstellung einer Hohlraumstruktur in einer Komponente einer Projektionsbelichtungsanlage umfasst insbesondere die folgenden Verfahrensschritte:
- - Festlegung der in der Komponente zu realisierenden Hohlraumstruktur, also im Wesentlichen die Planung der in der Komponente gewünschten Hohlraumgeometrie.
- - Festlegung einer Mehrzahl von Zugängen für einen Ätzangriff zur Schaffung der Hohlraumstruktur. Dabei wird unter einem Zugang ein Bereich verstanden, durch welchen das entsprechend vorbehandelte Material mit der ätzenden Substanz in Kontakt gelangen kann.
- - Laservorbehandlung der für die Hohlraumstruktur vorgesehenen Bereiche zur Vorbereitung des Ätzangriffs. Die vorgesehenen Bereiche sind damit diejenigen Bereiche, in welchen durch den Ätzangriff das Material abgetragen werden soll.
- - Herstellen der Hohlraumstruktur durch Ätzen, wobei erfindungsgemäß mindestens einer der Zugänge als Hilfs-Ätzzugang ausgebildet ist.
- - Determining the to be realized in the component cavity structure, so essentially the planning of the desired cavity geometry in the component.
- - Establishing a plurality of accesses for an etching attack to create the cavity structure. In this case, an access means a region through which the correspondingly pretreated material can come into contact with the corrosive substance.
- Laser pre-treatment of the areas provided for the cavity structure in preparation for the etching attack. The intended areas are thus those areas in which the material is to be removed by the etching attack.
- - Producing the cavity structure by etching, wherein according to the invention at least one of the accesses is formed as an auxiliary Ätzzugang.
Unter einem Hilfs-Ätzzugang ist ein Zugang zu verstehen, der primär dazu dient, die Bildung der Hohlraumstruktur in der Komponente durch den Ätzangriff zu beschleunigen, nämlich dadurch, dass die ätzende Substanz das vorbehandelte Material in der Komponente an mehr Stellen erreicht, als es der Fall wäre, wenn lediglich an den ohnehin für die spätere Funktionalität der Komponente vorgesehenen Zugängen ein Ätzangriff erfolgen würde. Typischerweise kann der Hilfs-Ätzzugang nach dem vollständigen Herausbilden der gewünschten Hohlraumstruktur wieder verschlossen werden.An auxiliary etch access is to be understood as an access that serves primarily to accelerate the formation of the cavity structure in the component by the etching attack, namely by the corrosive substance reaching the pretreated material in the component in more places than the etching substance A case would be if an etching attack took place only on the accesses provided anyway for the later functionality of the component. Typically, the auxiliary etch access may be resealed after the complete formation of the desired cavity structure.
Vorteilhafterweise kann mindestens einer der Hilfs-Ätzzugänge durch Ätzen hergestellt werden; es ist selbstverständlich auch möglich, hierzu ein mechanisch abrasives Verfahren zu verwenden.Advantageously, at least one of the auxiliary etch approaches can be made by etching; It is of course also possible to use a mechanically abrasive method for this purpose.
Das Verschließen des Hilfszuganges kann insbesondere durch Kleben oder Bonden erfolgten.The closing of the auxiliary access can be done in particular by gluing or bonding.
Der Hilfs-Ätzzugang kann in einer vorteilhaften Variante der Erfindung eine Längsachse aufweisen, welche verschieden von einer Hauptausrichtungsachse der Hohlraumstruktur ist, also insbesondere schräg oder auch senkrecht zu dieser verläuft.In an advantageous variant of the invention, the auxiliary etching access can have a longitudinal axis which is different from a main alignment axis of the cavity structure, that is to say in particular runs obliquely or else perpendicular to it.
Die Hohlraumstruktur kann in einer Ausführungsform der Erfindung als ein Temperierkanal zur Beeinflussung der Temperatur der Komponente ausgebildet sein; diese Variante kommt - neben anderen Anwendungen - insbesondere für Fälle in Frage, in denen es sich bei der Komponente um einen Spiegelkörper handelt.The cavity structure may be formed in one embodiment of the invention as a tempering channel for influencing the temperature of the component; This variant is - in addition to other applications - in particular for cases in which it is the component to a mirror body.
Dadurch, dass der Verschluss einen Temperatursensor oder Durchflusssensor umfasst, kann der durch den Hilfs-Ätzzugang ohnehin geschaffene Hohlraum einer weiteren sinnvollen Nutzung zugeführt werden. Dabei kann der Sensor oder dessen Teile als Teil des Verschlusses verwendet werden; im Extremfall kann der Verschluss vollständig durch einen entsprechend in seiner Form angepassten Sensor, der beispielsweise in den Hohlraum eingeklebt ist, gebildet werden. Im Falle eines Temperatursensors kann die Temperatur des Spiegelmaterials dann durch den direkten Kontakt des Sensors mit dem umgebenden Material bestimmt werden. Because the closure comprises a temperature sensor or a flow sensor, the cavity created anyway by the auxiliary etching access can be supplied to a further sensible use. In this case, the sensor or its parts can be used as part of the closure; in extreme cases, the closure can be completely formed by a correspondingly adapted in its form sensor, which is glued, for example, in the cavity. In the case of a temperature sensor, the temperature of the mirror material can then be determined by the direct contact of the sensor with the surrounding material.
Weiterhin ermöglicht es die Erfindung, die Hohlraumstruktur auf einfache Weise derart auszubilden, dass unterschiedlich temperierbare Fluidkreisläufe realisiert werden können.Furthermore, the invention makes it possible to design the cavity structure in a simple manner such that different temperature-controlled fluid circuits can be realized.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
-
1 den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung verwirklicht sein kann, -
2 eine Schnittansicht einer exemplarischen Komponente mit einem Temperierkanal nach dem Stand der Technik, -
3a eine erste Ausführungsform der Erfindung, -
3b eine weitere Ausführungsform der Erfindung; und -
4 eine Schnittansicht einer Komponente in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
1 the basic structure of an EUV projection exposure apparatus in which the invention can be realized, -
2 3 a sectional view of an exemplary component with a tempering channel according to the prior art, -
3a a first embodiment of the invention, -
3b another embodiment of the invention; and -
4 a sectional view of a component in a further embodiment of the invention.
Beleuchtet wird ein im Objektfeld
Die Erfindung kann ebenso in einer vorliegend nicht explizit gezeigten DUV-Anlage zur Anwendung kommen. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage
Beim Betrieb der EUV-Anlage wird, abhängig von den auf dem Reticle befindlichen Strukturen und der dazu erforderlichen Verteilung der Intensität des Beleuchtungslichtes, des sogenannten Beleuchtungssettings, die Pupille unterschiedlich stark mit Licht ausgeleuchtet, um dadurch die Abbildungsqualität zu erhöhen. Diese Beleuchtungssettings können zu einer inhomogenen Lichtverteilung auf den Spiegeln führen, wodurch beispielsweise der Spiegel
Damit die so vor dem Betrieb eingestellte Wärmeverteilung und damit die Topographie der Spiegeloberfläche
Der Temperierkanal
In den Stirnflächen 32 der Zugänge
Die Verschlüsse
Die beiden Durchbrüche
Am Spiegelkörper
Eine Ausbildung von mehreren Temperierkanälen auf verschiedenen Temperierkanalebenen kann für Spiegel, die zum Beispiel unterschiedliche Spiegeldicken senkrecht zur Spiegeloberfläche aufweisen, von Vorteil sein.An embodiment of several tempering channels on different tempering channel planes can be advantageous for mirrors which, for example, have different mirror thicknesses perpendicular to the mirror surface.
Zur Regelung der Temperatur an der Spiegeloberfläche
Für alle gezeigten Ausführungsbeispiele der
Den in der Figur gezeigten Verfahrensschritten sind das optische Design der Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage und die konstruktive Auslegung der Komponente ohne Temperierkanäle vorausgegangen.The process steps shown in the figure are preceded by the optical design of the components of the projection exposure apparatus and the structural design of the component without tempering channels.
In einem ersten Verfahrensschritt wird die in der Komponente zu realisierende Hohlraumstruktur definiert.In a first method step, the cavity structure to be realized in the component is defined.
Im zweiten Verfahrensschritt werden die Zugänge, also auch die Hilfs-Ätzzugänge, definiert.In the second method step, the accesses, ie also the auxiliary etch accesses, are defined.
In einem dritten Verfahrensschritt wird die erforderliche Laser-Vorbehandlung vorgenommen.In a third process step, the required laser pretreatment is performed.
In einem vierten Verfahrensschritt wird die gewünschte Hohlraumstruktur durch selektives Laserätzen aus dem Spiegelkörper herausgelöst.In a fourth method step, the desired cavity structure is removed from the mirror body by selective laser etching.
In einem fünften Verfahrensschritt werden die Hilfs-Ätzzugänge durch Verschlüsse wieder verschlossen.In a fifth method step, the auxiliary Ätzzugänge be closed by closures again.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- ProjektionsbelichtungsanlageProjection exposure system
- 22
- FeldfacettenspiegelField facet mirror
- 33
- Lichtquellelight source
- 44
- Beleuchtungsoptikillumination optics
- 55
- Objektfeldobject field
- 66
- Objektebeneobject level
- 77
- Reticlereticle
- 88th
- ReticlehalterReticlehalter
- 99
- Projektionsoptikprojection optics
- 1010
- Bildfeldfield
- 1111
- Bildebeneimage plane
- 1212
- Waferwafer
- 1313
- Waferhalterwafer holder
- 1414
- EUV-StrahlungEUV radiation
- 1515
- ZwischenfokusebeneBetween the focal plane
- 1616
- PupillenfacettenspiegelPupil facet mirror
- 1717
- Baugruppemodule
- 1818
- Spiegelmirror
- 1919
- Spiegelmirror
- 2020
- Spiegelmirror
- 2121
- Spiegelkörpermirror body
- 2323
- Spiegeloberflächemirror surface
- 2424
- Temperierkanaltempering
- 2525
- Fluidfluid
- 2626
- TemperierkanalebeneTemperierkanalebene
- 3030
- ZugangAccess
- 3333
- Durchbruchbreakthrough
- 3434
- Verschlussshutter
- 5050
- Spiegelmirror
- 5555
- Spiegelmirror
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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