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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Derartige Anlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen, insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, mit einem sogenannten Reticle, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element feinste Strukturen bis in den Nanometerbereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanometer, beispielsweise zwischen 1 nm und 30 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV-Bereich bezeichnet.
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Die zur Abbildung verwendeten optischen Komponenten für die oben beschriebene Anwendung müssen mit höchster Präzision positioniert werden, um eine ausreichende Abbildungsqualität gewährleisten zu können. Bei den genannten optischen Komponenten handelt es sich beispielsweise um Feldfacettenspiegel. Ein derartiger Feldfacettenspiegel ist beispielsweise aus der WO 2007/ 128 407 A1 bekannt.
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Thermisch hoch beanspruchte optische Komponenten bei EUV-Anwendungen sind gerade solche Feldfacettenspiegel, deren Facetten auf einem Kipp-Manipulator befestigt sind und bei welchen eine Wärmeabfuhr über entsprechende Gelenke der Manipulatoren erfolgt.
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Zur Bewegung der Facetten kommen üblicherweise elektromagnetische Antriebseinheiten zum Einsatz. In der Regel ist jeder Facette eine eigene Antriebseinheit zugeordnet; dabei entsteht während des Betriebes der Antriebseinheit eine gewisse Wärmelast.
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Die Position der Facetten muss aktiv geregelt werden, was einen Sensor zur Positionsmessung erfordert. Aufgrund der mechanischen Nähe des Sensors zu der Antriebseinheit erzeugt die Abwärme der Antriebseinheit eine thermische Drift im Sensor. Um diese Drift zu minimieren, muss die Abwärme der Antriebseinheit effizient abgeführt werden. Aus diesem Grund ist die Umgebung der Antriebseinheiten üblicherweise mit einer Kühlanordnung versehen, die in der Regel mehrere, jeweils den einzelnen Antriebseinheiten zugeordnete Kühlkanäle umfasst, welche von Zulaufsegmenten für ein Kühlfluid gespeist werden. Das Kühlfluid wird am Ende des Kühlkanals entsprechend durch Ablaufsegmente abgeführt und im weiteren Verlauf gegebenenfalls in einem externen Kühler temperiert bzw. gekühlt.
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Üblicherweise werden die Kühlanordnungen von einem gemeinsamen Zulauf gespeist, das heißt die Kühlkanäle mehrerer Facetten einer Gruppe werden parallel von einem kommunizierenden System mehrerer Zulaufsegmente versorgt und ebenso parallel wird das Kühlfluid von einer Mehrzahl von Ablaufsegmenten über einen Ablauf abgeführt. Die so geschaffene hydraulische Verbindung der Kühlkanäle unter einander führt dazu, dass aufgrund unterschiedlicher Massenströme in unterschiedlichen Zu- bzw. Ablaufsegmenten der Massenstrom durch die einzelnen Kühlkanäle je nach Position des Kühlkanals im System unterschiedlich ausfällt und damit eine homogene Kühlung eines Bereiches mehrerer Antriebseinheiten nicht mehr gewährleistet ist und somit der Sensor stärker driftet. Die geforderte Positioniergenauigkeit ist damit nicht mehr gewährleistet.
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In der Vergangenheit wurde diesem Problem mit dem Ansatz begegnet, die Zulaufsegmente möglichst großvolumig zu gestalten, so dass der hydrodynamische Widerstand der Zulaufsegmente gering gehalten wurde und eine Homogenisierung der Druckverhältnisse für mehrere Spiegelfacetten bzw. Antriebseinheiten erreicht werden konnte. Nachteilig bei dieser Variante ist es jedoch, dass durch die Vergrößerung der Zulaufsegmente ein entsprechend erhöhter Bauraumbedarf entstand, was bei den ohnehin schon kritischen Bauraumverhältnissen in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen nicht wünschenswert ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Möglichkeit zu schaffen, einen zusammenhängenden Bereich von Spiegelfacetten bzw. deren Antriebseinheiten in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen möglichst gleichmäßig zu kühlen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst eine Kühlanordnung für eine Mehrzahl von Einzelkomponenten. Dabei umfasst die Kühlanordnung eine Anzahl von n Kühlsegmenten, die wiederum eine Anzahl von mindestens n Kühlkanälen und eine Anzahl von mindestens n-1 Verbindungselementen, welche zwischen den n Kühlsegmenten angeordnet sind, umfasst.
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Die Einzelkomponenten können beispielsweise die Spiegel eines Facettenspiegels umfassen, welche üblicherweise in mehreren Reihen von Einzelspiegeln angeordnet sind, so dass beispielsweise vier Reihen mit jeweils zehn hintereinander angeordneten Spiegeln einen Facettenspiegel ergeben. Weiterhin können die Einzelkomponenten neben dem Spiegel mindestens eine Antriebseinheit zur Manipulation des Spiegels umfassen.
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Die durch die Antriebseinheiten und absorbierte Anteile der einfallenden EUV-Strahlung erzeugte Wärme kann durch die Kühlanordnung abgeführt werden. Jede Antriebseinheit kann dabei mit mindestens einem Kühlsegment der Kühlanordnung umgeben sein, so dass jeder Antriebseinheit mindestens ein Kühlsegment zugeordnet ist. Die Kühlanordnung kann einen zentralen Zulauf für das Kühlfluid umfassen, der sich auf die beispielsweise vier Reihen von Kühlsegmenten verteilen kann.
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Erfindungsgemäß sind mindestens zwei der Kühlsegmente in Serie angeordnet, so dass das Kühlfluid zuerst ein erstes Kühlsegment durchströmt, über das Verbindungselement zu einem zweiten Kühlsegment geleitet wird und dieses durchströmt und so weiter. Durch diese serielle Anordnung der Kühlsegmente ist vorteilhaft sichergestellt, dass durch alle Kühlsegmente der gleiche Massenstrom strömt und so eine gleichmäßige Kühlleistung in allen Kühlsegmenten gewährleistet werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst jedes Kühlsegment einen Kühlkanal.
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Der jeweils eine Kühlkanal der Kühlsegmente kann die gesamte Oberfläche des zu kühlenden Bereiches umschließen und so die Wärmelast durch eine gleichmäßige Umströmung des Kühlfluids um die Oberfläche des zu kühlenden Bereichs optimal abführen. Für den Fall, dass der Kühlkanal zwischen zwei konzentrisch ineinander angeordneten rohrförmigen Elementen ausgebildet ist, kann das Kühlfluid die äußere Mantelfläche des inneren Elementes senkrecht zur Längsachse des Kühlkanals über die Höhe des Kühlkanals umströmen. Hierbei kann die Strömungsgeschwindigkeit gering sein, wodurch sich eine für FJV (Flow Induced Vibrations) vorteilhafte laminare Strömung ausbilden kann.
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Alternativ hierzu kann der Kühlkanal entlang seiner Längsachse durchströmt werden.
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In einer Variante der Erfindung umfassen die Kühlsegmente mindestens zwei Kühlkanäle.
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Die Kühlkanäle können dabei beispielsweise im oberen und im unteren Teil des Kühlsegmentes angeordnet sein, wobei die Kühlkanäle eines Kühlsegmentes keine Verbindung untereinander aufweisen. Die jeweils oberen und unteren Kühlkanäle aller Kühlsegmente einer Reihe können miteinander verbunden sein, also in einer oberen und einer unteren Kühlkanalebene angeordnet sein. Der Zulauf der Kühlanordnung wird beispielsweise vor dem ersten Kühlsegment einer Reihe in mindestens zwei Kanäle aufgeteilt, wobei ein Kanal den oberen Kühlkanal und der zweite Kanal den unteren Kühlkanal des ersten Kühlsegmentes speisen kann. Die Kühlkanäle einer Ebene können dadurch seriell durchströmt werden, wobei die Kühlkanalebenen parallel durchströmt werden können. Diese parallele Anordnung hat den Vorteil, dass beispielweise die obere Kühlkanalebene und untere Kühlkanaleben so ausgelegt werden können, dass sie unterschiedlich große Wärmeleistungen abführen können. Die Anzahl der Kühlkanäle in einem Kühlsegment kann je nach Auslegung variieren und ist nicht auf zwei Kanäle beschränkt.
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Insbesondere können die mindestens zwei Kühlkanäle eines Kühlsegmentes derart ausgebildet sein, dass sie gegenläufig durchströmt werden.
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Kühlsegmente mit mindestens zwei Kühlkanälen wie weiter oben beschrieben können auch gegenläufig durchströmt werden. Dabei kann der Zulauf der Kühlanordnung mit dem oberen Kühlkanal der es ersten Kühlsegmentes verbunden sein, wobei die jeweils oberen Kühlkanäle zunächst seriell durchströmt werden können. Am Ende der Reihe von Kühlsegmenten kann das Kühlfluid durch ein Verbindungselement vom oberen Kühlkanal des letzten Kühlelementes zum unteren Kühlkanal des letzten Kühlsegmentes durch ein Verbindungselement verbunden werden. Die unteren Kühlkanäle können dann in umgekehrter Reihenfolge, also gegenläufig zu den oberen Kühlkanälen durchströmt werden. Durch die gegenläufige Durchströmung der Kühlsegmente ist die abgeführte Wärmeleistung pro Kühlsegment annähernd gleich, womit die Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Kühlsegmenten vorteilhaft minimiert werden können.
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Diese Anordnung hat weiterhin den Vorteil, dass der Zulauf und der Ablauf auf einer Seite der Kühlanordnung ausgebildet sein können, wodurch beispielsweise nur eine Seite der Kühlanordnung zugänglich sein muss.
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In einer weiteren Variante der Erfindung umfasst jedes der Kühlsegmente mindestens ein Zulaufsegment und ein Ablaufsegment.
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Das erste Zulaufsegment kann mit dem zentralen Zulauf verbunden sein, wobei das Zulaufsegment beispielsweise im oberen Bereich des ersten Kühlsegmentes angeordnet sein kann. Das Kühlfluid strömt von dort durch den beispielsweise senkrecht angeordneten Kühlkanal in das im unteren Bereich des ersten Kühlsegmentes angeordnete Ablaufsegment. Das Ablaufsegment des ersten Kühlsegmentes kann mit dem Zulaufsegment des zweiten Kühlsegmentes verbunden sein. Durch die Anordnung des ersten Ablaufsegmentes im unteren Bereich des Kühlsegmentes kann das Zulaufsegment des zweiten Kühlsegmentes vorteilhaft ebenfalls im unteren Bereich angeordnet werden, um die Dimensionen des Verbindungselementes zwischen dem Ablaufsegment und dem Zulaufsegment so gering wie möglich zu halten. Dies hat zur Folge, dass das Kühlfluid des zweiten Kühlsegmentes in entgegengesetzter Richtung wie das Kühlfluid des ersten Kühlsegmentes strömt. Das Ablaufsegment des zweiten Kühlsegmentes kann wiederum an dessen oberem Ende angeordnet sein. Durch diese beispielhafte Anordnung und Verbindung von Zulaufsegmenten und Ablaufsegmenten können die einzelnen Kühlsegmente einer Reihe von dem Kühlfluid mäandernd und seriell durchströmt werden. Eine entsprechende Anordnung ist prinzipiell auch für ein Kühlsegment mit 2 Kühlkanälen denkbar, wobei dabei der oberen und die unteren Kühlkanäle der Kühlsegmente unabhängig voneinander seriell durchströmt werden können. Diese Anordnung kann vorteilhaft sein, wenn beispielsweise der obere Bereich der Kühlanordnung eine größeren Wärmelast abführen muss als der untere Teil, beziehungsweise, wenn beispielsweise die maximal zulässige Temperatur im unteren Teil höher als die maximal zulässige Temperatur im oberen Bereich der Einzelkomponenten ist.
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Weiterhin können zwischen den Zulaufsegmenten und Ablaufsegmenten und dem Kühlkanal mindestens zwei Überströmer angeordnet sein.
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Die Homogenität der über das Kühlfluid im Kühlkanal abgeführten Wärme hängt von einer gleichmäßigen Umströmung der zu kühlenden Flächen ab. Die Überströmer, welche als Verbindungen zwischen dem Zulaufsegment und dem Kühlkanal beziehungsweise dem Kühlkanal und dem Ablaufsegment ausgebildet sein können, können das Kühlfluid gleichmäßig über den Kühlkanal verteilen. Die Überströmer zwischen Zulaufsegment und Kühlkanal und Kühlkanal und Ablaufsegment können vorteilhafterweise in Längsrichtung des Kühlkanals übereinander angeordnet sein. Dadurch kann eine geradlinige Strömung, die im Folgenden auch als Kühlungssäule bezeichnet wird, entlang des Kühlkanals sichergestellt werden. Je mehr Überströmer vorhanden sind, desto mehr Kühlungssäulen können sich ausbilden. Über die Breite und Anzahl der Überströmer kann die Ausbildung von Kühlungssäulen variiert und die Kühlleistung im Kühlkanal vorteilhaft optimiert werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Überströmer auf der gegenüberliegenden Seite des Verbindungselementes angeordnet.
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Durch die Anordnung eines Überströmers an der dem Zufluss gegenüberliegenden Seite, kann sich entlang der Längsachse des Kühlkanals eine Kühlungssäule ausbilden. Dadurch kann eine Totzone im Kühlkanal, also eine Zone, in der die Strömungsgeschwindigkeit gleich null ist, an der dem Zufluss gegenüberliegenden Seite und eine damit verbundene schlechte Kühlleistung vorteilhaft vermieden werden.
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Die Kühlanordnung kann beispielsweise durch horizontales Diffusionsschweißen hergestellt sein.
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Die Herstellung der Kühlanordnung mit n Kühlsegmenten und den mindestens n Kühlkanälen kann auf verschiedene Arten erfolgen. Die Kühlanordnung kann aus mehreren Scheiben hergestellt werden, die über horizontales Diffusionsschweißen verbunden werden können. Die Verbindungselemente zwischen den Kühlsegmenten und die Überströmer können dabei vorteilhaft an den Unterseiten und/oder Oberseiten der Scheiben angeordnet sein. Dadurch sind die einzelnen Scheiben mit einfachen Bohr und Fräswerkzeugen herstellbar.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlanordnung durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt.
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Moderne 3D-Druckverfahren werden immer ausgereifter und können dadurch die Bandbreite der herstellbaren Werkstücke ständig erweitern. Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung mit komplexen Geometrien, wie beispielsweise Hinterschneidungen oder Durchbrüche, können prinzipiell durch 3D-Druckverfahren, wie beispielsweise Lasersintern gut hergestellt werden. Im Vergleich zu dem Stand der Technik können sich die geringeren Anforderungen an die Fertigungstoleranzen der Kühlanordnung positiv auf die Herstellung mit 3D-Druckverfahren auswirken.
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Daneben kann die Kühlanordnung auch aus dem Vollen gefräst sein.
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Die Kühlanordnung kann alternativ auch mit herkömmlichen Fertigungsverfahren wie Fräsen, Bohren und Löten hergestellt werden und beispielsweise über Einkleben, Einlöten oder Schweißen anderer Elemente verschlossen werden. Der Vorteil dieser Verfahren ist, dass diese ausgesprochen ausgereift sind und in großem Umfang zur Verfügung stehen, was sich positiv auf die Herstellkosten einer erfindungsgemäßen Kühlanordnung auswirken kann.
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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 Ansicht des Kühlfluids zur Kühlung von Einzelkomponenten,
- 3 einen Schnitt einer Detailansicht der Erfindung,
- 4 eine Schnitt einer weiteren Detailansicht der Erfindung,
- 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, und
- 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Eine durch die Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 als optische Nutzstrahlung wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen Feldfacettenspiegel 2 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 2 wird die EUV-Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 16 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 16 und einer optischen Baugruppe 17 mit Spiegeln 18, 19 und 20 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 2 in das Objektfeld 5 abgebildet.
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Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Reticle 7, das von einem schematisch dargestellten Reticlehalter 8 gehalten wird. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 11. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Reticle 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 11 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten wird. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren.
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Die Erfindung kann ebenso in einer DUV-Anlage verwendet werden, die nicht dargestellt ist. Eine DUV-Anlage ist prinzipiell wie die oben beschriebene EUV-Anlage 1 aufgebaut, wobei in einer DUV-Anlage Spiegel und Linsen als optische Elemente verwendet werden können und die Lichtquelle einer DUV-Anlage eine Nutzstrahlung in einem Wellenlängenbereich von 100 nm bis 300 nm emittiert.
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2 zeigt eine schematische Schnittansicht der räumlichen Kühlanordnung 30 des Kühlfluids 34 einer Gruppe von Einzelkomponenten einer Facettengruppe, die in einer Matrix angeordnet sind. Der von dem Kühlfluid 34 beanspruchte Raum weist einen Zulauf 35 und einen Ablauf 36 auf. Der Zulauf 35 verteilt das Kühlfluid 34 auf mehrere Reihen von mehreren Kühlsegmenten 32, wobei in der 2 die weiteren Reihen verdeckt sind. Die jeweiligen Reihen werden dabei seriell durchströmt. Das Kühlfluid 34 wird nach Durchströmen der Kühlsegmente 32 in dem Ablauf 36 zusammengeführt, von wo aus es beispielsweise einem externen Kühler zugeführt und temperiert werden kann. Die Kühlsegmente 32 umfassen Kühlkanäle 33, 33', die über Verbindungselemente 41 so miteinander verbunden sind, dass der erste Kühlkanal 33 einer Reihe von oben nach unten durchflossen wird und der zweite Kühlkanal 33' von unten nach oben, so dass das Kühlfluid 34 mäanderförmig durch die einzelnen Kühlkanäle 33, 33' einer Reihe fließt. Die Reihen sind untereinander nicht verbunden. Diese Anordnung 30 führt zu Verbindungselementen 41 mit minimaler Dimension und reduziert so die Gesamtlänge der Kühlanordnung 30, so dass der Druckabfall über die Kühlanordnung 30 vorteilhaft minimiert werden kann.
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3 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kühlanordnung 30 in einer Detailansicht. Die Kühlanordnung 30 umfasst einen Grundkörper 31 mit Kühlsegmenten 32, 32'. Die Kühlsegmente 32 sind Bereiche im Grundkörper 31 und umfassen eine Aussparung 37, eine Hülse 49 und einen Kühlkanal 33, 33'. Die Hülse 49 ist so ausgebildet, dass sie die in dem Grundkörper 31 ausgebildeten Kühlkanäle 33, 33' zur Aussparung 37 hin verschließt. Die Hülse 49 ist weiterhin dazu eingerichtet, die Einzelkomponente 46 aufzunehmen, die wiederum jeweils einen Spiegel 47 und eine Antriebseinheit 48 umfasst. Der Spiegel 47 ist oberhalb der Kühlanordnung 30 angeordnet und Teil des Facettenspiegels 2. Die Antriebseinheit 48 ist in der Hülse 49 angeordnet und kann so die Abwärme an die Hülse 49 und weiterhin an das Kühlfluid 34 optimal abgeben. Der Kühlkanal 33, 33' umschließt die äußere Mantelfläche der Hülse 49 vollständig, um eine maximale Wärmeabfuhr zu ermöglichen. In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Kühlfluid 34 über ein Verbindungselement 41 von einem Kühlsegment 32 zum nachfolgenden Kühlsegment 32' geleitet. Das Kühlfluid 34 durchströmt den um die Hülse 49 angeordneten Kühlkanal 33 des ersten Kühlsegmentes 32 von oben nach unten. Weiterhin durchströmt das Kühlfluid 34 das Verbindungselement 41 zum zweiten Kühlsegment 32', wobei die beiden Kühlsegmente 32, 32' über das Verbindungselement 41 jeweils im unteren Bereich mit einander verbunden sind. Der Kühlkanal 33' des zweiten Kühlsegmentes 32' wird von dem Kühlfluid 34 folglich von unten nach oben durchströmt. Die folgenden Kühlsegmente 32 der Reihe werden entsprechend seriell und mäanderförmig durchströmt.
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Im oberen Bereich des Kühlsegmentes 32 ist ein Zulaufsegment 38 ausgebildet, welches über Öffnungen 40, die im Folgenden als Überströmer 40 bezeichnet werden, mit dem Kühlkanal 33 verbunden ist. Diese sind so eingerichtet, dass das Kühlfluid 34 den Kühlkanal 33 gleichmäßig am Umfang der Hülse 49 durchströmt und so eine gleichmäßige Wärmeabfuhr über den Umfang der Hülse 49 sichergestellt wird. Im unteren Bereich des Kühlsegmentes 32 ist ein Ablaufsegment 39 angeordnet, welches ebenfalls durch Überströmer 40 mit dem Kühlkanal 33 verbunden ist. Die Überströmer 40 zwischen Zulaufsegment 38 und Kühlkanal 33 und zwischen Kühlkanal 33 und Ablaufsegment 39 sind dabei bevorzugt in Längsrichtung des Kühlkanals 33 gegenüberliegend angeordnet. Zwischen den jeweils gegenüberliegenden Überströmern 40 bilden sich sogenannte Kühlungssäulen aus, in denen die Strömungsgeschwindigkeit und damit die Wärmeabfuhr höher als in den Bereichen außerhalb der Kühlungssäulen sind. Je größer die Überströmer 40, desto breiter bilden sich die Kühlungssäulen aus. Die Anzahl und Größe der Überströmer 40 kann zur Auslegung der Wärmeabfuhr über den Kühlkanal 33 variiert werden.
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4 zeigt einen Schnitt durch den in 3 dargestellten Ausschnitts der Kühlanordnung 30 entlang der strichpunktierten Linie. Das Kühlfluid 34 wird, wie mit den Pfeilen veranschaulicht, von der linken Seite über den Zulauf 35 in das Zulaufsegment 38 des ersten Kühlelementes 32 geleitet. Das kreisförmig ausgebildete Zulaufsegment 38 umfasst vier als Rechtecke dargestellte Überströmer 40, die gleichmäßig am Umfang des Zulaufsegmentes 38 verteilt angeordnet sind. Insbesondere ist ein Überströmer 40 auf der entgegengesetzten Seite des Zulaufs 35 angeordnet, wodurch ein Ausbilden von Totzonen, also Bereichen, in welchen die Strömungsgeschwindigkeit gegen Null geht, im Kühlkanal 33 vermieden wird. Die in einer Totzone abgeführte Wärmeleistung ist auf die Konduktion im Kühlfluid 34 beschränkt, welche wesentlich geringer als die an ein strömendes Fluid abgegebene Wärmeleistung ist.
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Die Pfeile veranschaulichen die Flussrichtung im Zulaufsegment 38 und die Kreise mit dem Kreuz die Flussrichtung des Kühlfluids 34 durch die Überströmer 40 in die Blattebene hinein. Durch das in der 4 verdeckte Verbindungselement wird das Kühlfluid 34 in das zweite Kühlsegment 32' geleitet und durchströmt dieses in entgegengesetzter Richtung, wie in 4 durch die Kreise mit einem Punkt in den Überströmern 40 veranschaulicht. Vom Ablaufsegment 39 des zweiten Kühlsegmentes 32' fließt das Kühlfluid 34 in das Verbindungselement 41 zum nicht mehr dargestellten dritten Kühlsegment und so weiter.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in 5 schematisch als Schnitt durch eine Reihe von Kühlsegmenten 32 einer Kühlanordnung 30 dargestellt. Die Kühlsegmente 32 umfassen in vier Ebenen senkrecht zu ihrer Längsachse ausgebildete Kühlkanäle 33, wobei die Kühlkanäle 33 eines Kühlsegmentes 32 nicht miteinander verbunden sind. Die Kühlkanäle 33 einer Ebene sind jeweils über Verbindungselemente 41 miteinander verbunden, so dass die Kühlkanäle 33 einer Ebene seriell durchströmt werden. Der Zulauf 35 der Kühlanordnung 30 ist mit einem Verteiler 44 verbunden, der das zentral zugeführte Kühlfluid 34 auf die vier Ebenen von Kühlkanälen 33 und die anderen Reihen, die in 5 verdeckt sind, verteilt. Die Ebenen und Reihen der Kühlanordnung 30 werden dabei parallel durchströmt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass durch den gleichen Abstand der Kühlkanäle 33 eines Kühlsegmentes 32 vom Verteiler 44 die Erwärmung des Kühlfluids 34 in allen Ebenen des Kühlsegmentes 32 im Wesentlichen identisch ist, wodurch sich nur minimale Temperaturunterschiede innerhalb einer Antriebseinheit ausbilden können.
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Am Ende der Reihe wird das Kühlfluid 34 der einzelnen Ebenen von Kühlkanälen 33 in einem Sammler 45 zusammengeführt und über einen zentralen Ablauf 36 abgeführt. Der Ablauf 36 kann beispielsweise auch in der Kühlanordnung 30 oder in unmittelbarer Nähe auf die Seite des Zulaufs 35 zurückgeführt werden, so dass die Kühlanordnung 30 nur von einer Seite aus zugänglich sein muss.
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Alternativ hierzu können, wie in 6 gezeigt, die Ebenen auch seriell durchströmt werden. Der Kühlkanal 33 der obersten Ebene des letzten Kühlsegmentes 32' ist mit dem Kühlkanal 33' der zweitobersten Ebene des letzten Kühlsegmentes 32' über ein Verbindungselement 41 verbunden, wodurch das Kühlfluid 34 in die zweite Ebene umgeleitet wird. Die zweitoberste Ebene wird dadurch in entgegengesetzter Richtung zur obersten Ebene durchströmt. Der Kühlkanal 33" der zweiten Ebene des ersten Kühlsegmentes 32 ist wiederum mit dem ersten Kühlkanal 33'" der dritten Ebene des ersten Kühlsegmentes 32 verbunden und so weiter.
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So werden alle Kühlkanäle 33, 33', 33", 33'" einer Reihe seriell durchströmt, wobei die Reihen weiterhin parallel durchströmt werden. Es ist aber prinzipiell auch denkbar, die Reihen seriell mit dem Kühlfluid 34 zu durchströmen.
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Die Anzahl der Kühlkanäle 33 pro Kühlsegment 32 können beliebig gewählt werden und hängen von der jeweiligen Anforderung an die Kühlanordnung 30 ab. Es kann beispielsweise auch nur ein Kühlkanal 33 pro Kühlsegment 32 ausgebildet sein, der sich dann über die gesamte Höhe des Kühlsegmentes 32 erstreckt.
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Die serielle Durchströmung der Kühlsegmente 32 führt zu einem kontrollierten Massenstrom durch alle Kühlsegmente 32, welches ein Vorteil gegenüber den Lösungen des Standes der Technik ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Facettenspiegel
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Reticle
- 8
- Reticlehalter
- 9
- Projektionsoptik
- 10
- Bildfeld
- 11
- Bildebene
- 12
- Wafer
- 13
- Waferhalter
- 14
- EUV-Strahlung
- 15
- Zwischenfeldfokusebene
- 16
- Pupillenfacettenspiegel
- 17
- Baugruppe
- 18
- Spiegel
- 19
- Spiegel
- 20
- Spiegel
- 30
- Kühlanordnung
- 31
- Grundkörper
- 32, 32'
- Kühlsegment
- 33, 33', 33'", 33'"
- Kühlkanal
- 34
- Kühlfluid
- 35
- Zulauf
- 36
- Ablauf
- 37
- Aussparung
- 38
- Zulaufsegment
- 39
- Ablaufsegment
- 40
- Überströmer
- 41
- Verbindungselement
- 42
- Einlassbereich
- 43
- Auslassbereich
- 44
- Verteiler
- 45
- Sammler
- 46
- Einzelkomponente
- 47
- Spiegel
- 48
- Antriebseinheit
- 49
- Hülse
