DE102020203216A1

DE102020203216A1 - Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Vorrichtung, Feldfacettenmodul und Projektionsbelichtungsanlage

Info

Publication number: DE102020203216A1
Application number: DE102020203216.5A
Authority: DE
Inventors: Willi Anderl; Paul Büttner; Bernhard Sitek; Christof Metzmacher; Jasmin Biehler; Thomas Stübler; Dirk Händschke; Waldemar Lange; Klaus Giszas; Stefan Schmitt; Karl Fenkl; Eugen Anselm; Ralf Moser; Christoph Müller
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2020-03-12
Publication date: 2020-10-01
Also published as: DE102019204131A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung, wonach eine Baugruppe (1) aufweisend wenigstens ein erstes Bauteil (2) aus Metall und ein zweites Bauteil (3) aus Metall derart zusammengesetzt werden, dass die Bauteile (2,3) gemeinsam wenigstens einen Kanal (4) für das Medium ausbilden, wonach die Bauteile (2,3) stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Bauteile (2,3) durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung nach dem Oberbegriff von Anspruch 9.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Feldfacettenmodul, aufweisend eine Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums nach Anspruch 20.
Die Erfindung betrifft ferner eine Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 21.
Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung von Halbleiterschaltungen erhöhen sich die Anforderungen an Auflösung und Genauigkeit von Projektionsbelichtungsanlagen gleichermaßen. Entsprechend hohe Anforderungen werden auch an die dort verwendeten optischen Elemente, die unter anderem den Strahlengang innerhalb der Projektionsbelichtungsanlage beeinflussen, gestellt.
In Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie werden üblicherweise eine Vielzahl von Aktuatoren eingesetzt, um die optischen Elemente im Beleuchtungssystem der Projektionsbelichtungsanlage mechanisch zu verstellen bzw. auszurichten.
Ein bekanntes Problem besteht darin, dass der Energiefluss in die Aktuatoren und die von den optischen Elementen absorbierte Strahlung eine ungewünschte Wärmeentwicklung zur Folge haben, die es möglichst gleichmäßig abzuführen gilt.
Hierzu sind aus dem Stand der Technik Kühlsysteme, insbesondere Kühler bzw. Kühlwasserverteiler aus einer Metalllegierung, bekannt. Kühlsysteme für Projektionsbelichtungsanlagen zeichnen sich unter anderem dadurch aus, dass diese in einer Vakuumumgebung betrieben werden können, woraus sich besondere Anforderungen ergeben.
Es besteht zudem auch in anderen technischen Bereichen ein Bedarf daran, die bekannten Kühler bzw. Kühlwasserverteiler zu optimieren, insbesondere wenn diese in einer Vakuumumgebung betrieben werden.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind Kühlsysteme in vielfältigen Ausprägungen, unter anderem für den Einsatz bei EUV („Extreme Ultraviolet“)-Projektionsbelichtungsanlagen bekannt. Bezüglich des Materials reichen diese von Aluminium (insbesondere für die Tragstruktur) über Edelstahl (insbesondere für das Kollektor-Kühlwasser-Verteilsystem) hin zu Keramik (insbesondere für den Kollektor). Aus dem Stand der Technik sind auch Kühlwasserverteiler bekannt, die aus einer Kombination von Edelstahl und Kupfer bestehen.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung wird ein erstes Bauteil aus einer Metalllegierung und ein zweites Bauteil aus einer Metalllegierung derart zusammengesetzt, dass die Bauteile wenigstens einen Kanal für das Medium ausbilden. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kanal im Wesentlichen im ersten Bauteil ausbildet ist und das zweite Bauteil im Wesentlichen einen Deckel darstellt. Es sind jedoch auch beliebige Mischformen hieraus denkbar, damit die Bauteile im zusammengesetzten Zustand wenigstens einen Kanal ausbilden. Möglich ist es hierzu auch, dass das zweite Bauteil geringere Abmessungen aufweist, damit dieses in eine Aussparung des ersten Bauteils eingesetzt werden kann.
Nach dem Zusammensetzen der beiden Bauteile werden diese durch ein Fügeverfahren (Löten oder Schweißen) stoffschlüssig miteinander verbunden.
Die hohen Dichtigkeits- und Sauberkeitsanforderungen für einen Betrieb in einer Vakuumumgebung, insbesondere bei einem langjährigen Einsatz, stellen jedoch beim Kühlerbau besondere Herausforderungen an das Fügeverfahren.
Beim Kühlerbau von Kühlsystemen, die in einer Vakuumumgebung, insbesondere bei EUV-Systemen, eingesetzt werden sollen, werden im Regelfall die nachfolgend dargestellten Verbindungstechniken eingesetzt.
Bei einer der Verbindungstechniken handelt es sich um das Vakuumlöten. Beim Vakuumlöten werden Bauteile mit einem Lot, das erst bei Temperaturen weit über 800°C schmilzt, verbunden. Durch die Kapillarwirkung werden kleinere Spalte und Kratzer mit Lot gefüllt und somit eine gute Dichtheit erreicht. Nachteilig ist der Kontakt der Lote mit Kühlwasser, welches im EUV-Bereich häufig VE-Wasser, d. h. vollentsalztes Wasser (ohne Additive wie z. B. Glykol) ist und somit mit den Lotwerkstoffen in einer nicht zu vernachlässigenden Korrosionsrate resultiert. In EUV-Systemen ist es wichtig, dass ein Kühler eine lange Lebensdauer aufweist, weil ein Austausch beim Endkunden mit sehr hohen Kosten verbunden ist.
Aufgrund der hohen Schmelztemperaturen wird bei diesem Verfahren häufig Edelstahl als Werkstoff der Bauteile verwendet. Nachteilig hierbei ist dessen schlechte Wärmeleitfähigkeit. Gerade bei Kühlern in optischen Systemen kommt es auf Betriebstemperaturen in der Nähe der Justagetemperatur an, damit das System nicht driftet und sich dejustiert.
Ein weiteres bekanntes Verfahren, das insbesondere auch bei der Herstellung von Kühlsystemen zur Verwendung in einer Vakuumumgebung, insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie eingesetzt wird, ist das Laserschweißen oder das sogenannte E-Beam-Schweißen, d. h. das Elektronenstrahlschweißen, bei dem ein Elektronenstrahl eingesetzt wird.
Beim Laserschweißen bzw. beim E-Beam-Schweißen werden Bauteile, häufig aus Edelstahl oder Aluminium, ohne Hilfsstoffe miteinander verschweißt. Um ein vakuumdichtes System zu erhalten, wird die Schweißnaht bevorzugt entlang der Trennfuge aus Kühlgrundkörper und Verschlusskörper (Deckel, Stopfen) gesetzt. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Anfälligkeit auf Poren in der Schweißnaht und somit das Risiko, undichte Bauteile zu bekommen, sowie die Neigung zur Spaltkorrosion an den Fügestellen, die nicht direkt verschweißt werden. Ein Problem beim Laserschweißen oder beim E-Beamschweißen ist auch der Versatz des Strahls zur Schweißstelle, woraus eine unvollständige Schweißung resultieren kann. Es kann beim Laserschweißen oder beim E-Beam-Schweißen auch zu lokalen Gefügeumwandlungen kommen, die zu einer Korrosion führen können.
Aus dem Stand der Technik ist für den Kühlerbau ferner das sogenannte WIG-Schweißen bekannt, welches vornehmlich zum Schweißen von Rohren und Rohranbauteilen verwendet wird. Beim WIG-Schweißen werden Rohre, bevorzugt aus Edelstahl, mit einer Schweißzange zuverlässig, sauber und dicht verschweißt. Von Nachteil ist dabei, dass derartige Rohrsysteme sich nur bedingt als Tragstruktur einer optischen Baugruppe bzw. von optischen Elementen eignen. Massive Körper weisen eine deutlich höhere Steifigkeit als Rohrsysteme auf, auch wenn sie mit Kühlkanälen durchzogen sind. Insbesondere für die Tragstruktur von Projektionsbelichtungsanlagen ist eine hohe Steifigkeit bedeutsam.
Die vorbekannten Verfahren zum Schweißen ermöglichen es zwar, Kühlsysteme, insbesondere einen Kühler bzw. eine Kühlwasserverteilung, auch in einer Vakuumumgebung zu betreiben, sind hierfür allerdings nicht optimal. Dies gilt in besonderem Maße, wenn die Kühlsysteme bei einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie eingesetzt werden sollen.
Werden auf der Oberseite eines plattenförmigen Kühlers die wärmeeinbringenden Elemente, zum Bespiel die optischen Elemente befestigt, stellt sich eine Verbiegung des Kühlers ein. Dies resultiert daraus, dass die Oberseite des Kühlers wärmer ist als der restliche Kühler und sich daher stärker ausdehnt, woraus sich eine Wölbung des Kühlers ergibt. Dieser Effekt ist bei Edelstahl aufgrund der schlechteren Wärmeleitfähigkeit ausgeprägter als zum Beispiel bei Kupfer. Der Effekt hängt auch vom Wärmeausdehnungskoeffizienten ab.
Werden Spiegel (optische Elemente) auf der Oberseite des Kühlers befestigt, stellen diese eine Wärmequelle dar. Die nicht-reflektierten Anteile der auf die optischen Elemente auftreffenden Strahlung werden absorbiert und als Wärme in den Kühler abgeführt. Hieraus ergibt sich wiederum eine thermale Drift der optischen Elemente (Verkippung), die sich nachteilig auf die Leistung (Performance) der Projektionsbelichtungsanlage auswirkt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik gelöst werden können, insbesondere hohe Dichtigkeits- und Sauberkeitsanforderungen über eine lange Betriebsdauer erreicht werden können.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung zu schaffen, die hohe Dichtigkeits- und Sauberkeitsanforderungen über eine lange Betriebsdauer erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Feldfacettenmodul zur Verfügung zu stellen.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie bereitzustellen, deren optische Elemente besonders effizient und optimiert betrieben werden können.
Die Aufgabe wird für das Verfahren durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumanlagen weist eine Baugruppe, aufweisend wenigstens ein erstes Bauteil aus Metall und ein zweites Bauteil aus Metall auf, die derart zusammengesetzt werden, dass die Bauteile gemeinsam wenigstens einen Kanal für das Medium ausbilden, wonach die Bauteile stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bauteile durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Die Aufgabe wird für die erfindungsgemäß vorgesehene Vorrichtung durch Anspruch 9 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung weist eine Baugruppe auf, aufweisend wenigstens ein erstes Bauteil aus Metall und ein zweites Bauteil aus Metall, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind und gemeinsam wenigstens einen Kanal für das Medium ausbilden. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Bauteile durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Für das Feldfacettenmodul wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch Anspruch 20 und für die Projektionsbelichtungsanlage durch Anspruch 21 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
Im Rahmen der Erfindung ist unter den Merkmalen „erstes Bauteil aus Metall“ bzw. „zweites Bauteil aus Metall“ sowohl eine Ausbildung aus einem Metall, mehreren Metallen oder einer Metalllegierung bzw. einem Metallgemisch zu verstehen. Ferner können die Bauteile gegebenenfalls auch weitere Bestandteile, z. B. nicht-metallische Bestandteile, aufweisen.
Das erste und das zweite Bauteil sind derart gestaltet, dass diese gemeinsam wenigstens einen Kanal für das Medium ausbilden, wenn die Bauteile zusammengesetzt sind. Hierzu können die Bauteile vor dem Diffusionsschweißen mit entsprechenden Nuten bzw. kanalförmigen Vertiefungen versehen sein, so dass sich durch ein Zusammensetzen der Bauteile ein durch die Bauteile begrenzter Kanal für das Medium ergibt. Vorgesehen sein kann, dass nur in einem der Bauteile, beispielsweise dem ersten Bauteil, eine kanalförmige Vertiefung bzw. eine Nut ausgebildet ist, und das andere Bauteil, beispielsweise das zweite Bauteil, im Wesentlichen als Deckel dient bzw. keine Nut bzw. keine kanalförmige Vertiefung aufweist. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass beide Bauteile kanalförmige Vertiefungen bzw. eine Nut aufweisen, so dass sich nach einem Zusammensetzen der Bauteile ein gemeinsamer Kanal ergibt, der durch die kanalförmige Vertiefung in beiden Bauteilen gebildet ist.
Der durch die Bauteile gebildete Kanal kann einen beliebigen Verlauf aufweisen. Denkbar ist es dabei auch, dass der Kanal gegenüber eine Außenfläche der Bauteile bzw. gegenüber einer Fügefläche geneigt verläuft oder einen veränderlichen Durchmesser aufweist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass ein ebener Verlauf des Kanals bzw. ein Kanal, der im Wesentlichen planparallel zu einer Fügefläche verläuft, besonders geeignet ist. Ferner eignet es sich in besonderem Maße, wenn der Kanal einen konstanten Durchmesser aufweist.
Die Bauteile können vorzugsweise mehrere Kanäle ausbilden, die getrennt verlaufen, jedoch auch miteinander verbunden sein können.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich dadurch, dass die Bauteile durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden werden, eine Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums bereitstellen lässt, welche erhebliche Vorteile, insbesondere hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit, der Dichtigkeits- und Sauberkeitsanforderungen gegenüber den vorbekannten Vorrichtungen aufweist und sich daher in besonderem Maße für einen langjährigen Einsatz in einer Vakuumumgebung eignet.
Durch das Diffusionsschweißen lässt sich eine spaltfreie Verbindung ohne Fremdstoffe bzw. Schweißzusatzstoffe erreichen. Spaltkorrosion und elektrochemische Korrosionsmechanismen sind daher nicht präsent.
Das Diffusionsschweißen ist aus dem Stand der Technik zwar grundsätzlich bekannt, die besonderen Vorteile, die sich aus dem Diffusionsschweißen hinsichtlich einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung ergeben, insbesondere für EUV-Systeme, wurden jedoch bislang nicht erkannt.
Bei den bekannten Verfahren zum Diffusionsschweißen werden die Bauteile auf eine Temperatur aufgeheizt und im Allgemeinen mehrere Stunden auf Temperatur gehalten, wobei die Temperatur unterhalb des Schmelzpunkts der Bauteile liegt, aber hoch genug ist, um Diffusionsvorgänge zwischen den Bauteilen auszulösen. Die Temperatur liegt zum Beispiel bei Edelstahl bei über 1000 °C.
Im Allgemeinen wird beim Diffusionsschweißen davon ausgegangen, dass die Bauteile spaltfrei miteinander kontaktiert werden, weil sonst die gewünschten Diffusionsvorgänge behindert und die Bauteile nicht über die gesamte Fügenaht bzw. die gesamte Fügefläche verschweißt werden. Es wird daher im Stand der Technik als nachteilig angesehen, wenn die Bauteile Unebenheiten, vor allem Kratzer und andere kleinere Defekte an den Fügeflächen aufweisen, da diese zu Undichtigkeiten führen können.
Bei den Bauteilen handelt es sich vorzugsweise um plattenförmige Bauteile. Eine derartige Ausgestaltung hat sich zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere auch zur Durchführung des Diffusionsschweißprozesses und um diese zu Verpressen, als besonders geeignet herausgestellt.
Die Bauteile der Baugruppe können dabei vorzugsweise nach Art eines Stapels in verschiedenen Ebenen unter- bzw. übereinander angeordnet sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bauteile während des Diffusionsschweißens wenigstens zeitweise miteinander verpresst werden.
Die Erfinder haben erkannt, dass kleine Unebenheiten und Kratzer den Prozess des Diffusionsschweißens nicht stören, wenn die Bauteile während des Diffusionsschweißens miteinander verpresst werden. Kleine Unebenheiten und Kratzer können somit „weggedrückt“ werden.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bauteile um einige Prozent ihrer Dicke beim Diffusionsschweißen gestaucht werden, um vorhandenen Spalte und kleinere Kratzer zu eliminieren. Eine Kontrolle der Stauchung ist vorzugsweise über ein Wegmesssystem der Presse möglich. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Dicke bzw. die Höhe der Bauteile an verschiedenen Stellen überprüft wird, um eine möglichst homogene Verpressung zu gewährleisten.
Ein besonders gutes Ergebnis lässt sich dabei erreichen, wenn die Fügeflächen bzw. Fügestellen eben sind, grundsätzlich können die Fügeflächen jedoch auch eine andere Form aufweisen.
Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung werden besonders hohe Anforderungen an die Dichtigkeit, insbesondere über eine lange Lebenszeit, gestellt. Es hat sich daher als besonders geeignet herausgestellt, während des Diffusionsschweißens wenigstens zeitweise die Bauteile miteinander zu verpressen, vorzugsweise während des gesamten bzw. annähernd während des gesamten Diffusionsschwei ßprozesses.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bauteile derart verpresst werden, dass die Bauteile um 0,2 bis 5 %, vorzugsweise 0,5 bis 5 %, weiter bevorzugt 0,8 bis 4 %, besonders bevorzugt 1 bis 3 % und ganz besonders bevorzugt 1 bis 2 %, insbesondere 1,5 %, gestaucht bzw. verpresst werden.
Eine Verpressung derart, dass sich die vorgenannten Werte einstellen, hat sich als besonders geeignet herausgestellt, insbesondere um zu erreichen, dass kleine Unebenheiten bzw. Kratzer und andere kleine Defekte an den Fügeflächen nicht zu Undichtigkeiten führen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bauteile durch Diffusionsschwei-ßen unmittelbar miteinander verschweißt werden bzw. verschweißt sind.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Baugruppe ein drittes Bauteil und/oder weitere Bauteile aufweist, das bzw. die durch Diffusionsschweißen mit angrenzenden Bauteilen verbunden ist bzw. sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich auch mehr als zwei Bauteile miteinander verbinden, beispielsweise drei oder mehrere Bauteile. Dabei ist vorgesehen, dass jeweils zwei aneinander angrenzende Bauteile gemeinsam wenigstens einen Kanal zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums ausbilden und die Bauteile durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Grundsätzlich ist es dabei möglich, zunächst das erste und das zweite Bauteil durch Diffusionsschweißen zu verbinden und erst anschließend das dritte oder weitere Bauteile, ebenfalls durch Diffusionsschweißen, zu verbinden. Es eignet sich jedoch in besonderem Maße, wenn eine Baugruppe, bestehend aus drei oder mehreren Bauteilen, in einem Prozessschritt gemeinsam durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden werden. Vorzugsweise ist hierzu vorgesehen, dass die Bauteile auf die Diffusionstemperatur erhitzt und dabei miteinander verpresst werden.
Ein besonders geeigneter Aufbau kann sich ergeben, wenn die Baugruppe drei Bauteile aufweist. Dabei kann ein Bauteil zwischen zwei anderen Bauteilen angeordnet sein, so dass das mittlere Bauteil, beispielsweise das zweite Bauteil, sowohl mit einem oberen Bauteil, beispielsweise dem ersten Bauteil, als auch mit dem unteren Bauteil, beispielsweise dem dritten Bauteil, jeweils einen oder mehrere Kanäle ausbildet. Das mittlere Bauteil, beispielsweise das zweite Bauteil, kann dabei vorzugsweise im Wesentlichen als Deckel bzw. als ebene Platte ausgebildet sein und insbesondere keine kanalförmigen Vertiefungen oder Nuten aufweisen. In diesem Fall können dann entsprechende kanalförmige Vertiefungen bzw. Nuten in dem oberen, beispielsweise dem ersten Bauteil, und dem unteren, beispielsweise dem dritten Bauteil, ausgebildet sein. Möglich sind hier jedoch auch wieder Mischformen, wie vorstehend bereits bezüglich einer Baugruppe aus nur zwei Bauteilen beschrieben.
Grundsätzlich ist es möglich, dass die Baugruppe auch drei oder mehr, beispielsweise vier oder mehr, Bauteile aufweist. Dabei können die Bauteile jeweils mit angrenzenden Bauteilen durch einen Diffusionsschweißprozess stoffschlüssig verbunden sein, wobei jeweils zwei aneinander angrenzende Bauteile jeweils wenigstens einen Kanal zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums aufweisen. Die Kanäle, die zwischen den einzelnen Bauteilen ausgebildet werden, können miteinander verbunden sein, so dass ein gemeinsames Kanalsystem ausgebildet ist. Es ist dabei auch möglich, nur einen Teil der Kanäle miteinander zu verbinden, so dass mehrere Teilkanalsysteme ausgebildet werden. Die Verbindung zwischen den Kanälen kann beispielsweise durch Bohrungen in den Bauteilen erfolgen, mit denen die Kanäle verbunden werden. Alternativ oder ergänzend ist es auch möglich, die Kanäle in den Bauteilen durch Leitungen bzw. Rohre zu verbinden, die außerhalb der Bauteile verlaufen und über entsprechenden Anschlüsse mit den Kanälen in den Bauteilen verbunden sind.
Von Vorteil ist es, wenn die Bauteile nach dem Diffusionsschweißen fertigbearbeitet werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Fertigbearbeitung der Bauteile bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung erst nach dem Diffusionsschweißen vorzunehmen.
Eine Fertigbearbeitung erst nach dem Diffusionsschweißprozess hat den Vorteil, dass die Fertigbearbeitung besonders präzise erfolgen kann, was insbesondere für den Einsatz der Vorrichtung bei EUV-Systemen besonders geeignet ist.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Fertigbearbeitung ein spanendes Fertigungsverfahren, insbesondere das Einbringen von Sackbohrungen, Stiftbohrungen, Durchbrüchen und Durchgangsbohrungen in wenigstens eines der Bauteile umfasst.
Von Vorteil ist es, wenn die fertigbearbeiteten Bauteile Durchbrüche und/oder Stiftbohrungen und/oder Sackbohrungen und/oder Durchgangsbohrungen aufweisen.
Die Durchbrüche, die Stiftbohrungen, die Sackbohrungen und die Durchgangsbohrungen können dabei vorzugsweise erst nach dem Diffusionsschweißprozess in das oder die Bauteile eingebracht werden. Bei den Stiftbohrungen bzw. den Sackbohrungen kann es sich beispielsweise um Befestigungspunkte für Elemente handeln, die auf den Bauteilen bzw. der Vorrichtung befestigt werden sollen. Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung in EUV-Systemen kann es sich dabei beispielsweise um Befestigungspunkte handeln, an denen optische Elemente festgelegt werden können, bei denen es sich beispielsweise um Spiegel oder Linsen handeln kann.
Die Durchbrüche bzw. die Durchgangsbohrungen erstrecken sich vorzugsweise von einer Außenfläche eines der Bauteile zu einer entgegengesetzt ausgerichteten Außenfläche des anderen Bauteils, vorzugsweise verlaufen die Durchbrüche und die Bohrungen dabei rechtwinklig bzw. orthogonal zu einer Fügeebene. Die Durchbrüche und die Durchgangsbohrungen können, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung bei EUV-Systemen eingesetzt wird, beispielsweise dazu verwendet werden, Aktuatoren bzw. Hebel bzw. Stellglieder zur Verstellung der an den Befestigungspunkten festgelegten optischen Elemente passieren zu lassen.
Erfindungsgemäß kann als Material für die Bauteile Edelstahl, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet werden bzw. die Bauteile können aus den vorgenannten Materialien gebildet sein.
Es hat sich gezeigt, dass sich neben Edelstählen, wie der 1.4404 oder der 1.4435, zum Diffusionsschweißen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch diverse Aluminium- oder Kupfer-Legierungen in besonderem Maße eignen. Die Verwendung von Edelstahl hat sich vor allem im Zusammenspiel mit weiteren Verrohrungen, für das Ziel, eine gute Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, als besonders geeignet herausgestellt. Die Nachteile der schlechteren Wärmeleitfähigkeit von Edelstählen können durch die nachfolgend noch näher beschriebenen Maßnahmen kompensiert bzw. vermieden werden.
Die Erfinder haben erkannt, dass sich insbesondere auch durch das Zusammenspiel der vorgenannten Materialien mit dem Prozess des Diffusionsschweißens und insbesondere der vorstehend und auch nachfolgend beschriebenen Geometrie der erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere der Bauteile, eine besonders geeignete Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung ergibt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in besonderem Maße auch als Tragstruktur für Module von EUV-Systemen. Nach dem Diffusionsschweißen lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung beliebig und präzise nachbearbeiten.
Von Vorteil ist es, wenn wenigstens eines der Bauteile mit Rippen, Streben, insbesondere einem steifen Interface und Befestigungspunkten versehen ist.
Erfindungsgemäß kann dabei vorgesehen sein, dass die Rippen, die Streben, die Interfaces und die Befestigungspunkte erst nach dem Diffusionsschweißen in die Bauteile eingearbeitet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit eine steife Grundstruktur aufweisen und kombiniert somit die Eigenschaft der Kühlung mit dem stabilen Positionieren von Elementen, die auf der Vorrichtung, insbesondere der Außenfläche der Bauteile befestigt werden können. Dies eignet sich in besonderem Maße, wenn es sich bei den Elementen um optische Elemente eines EUV-Systems handelt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorzugsweise als Kühlplatte, als Kühlkreislauf, als Verteilersystem für einen oder mehrere Kühler, als Integralkühlerplattenverteiler, als Spülkreislauf oder als Heizkreislauf ausgebildet sein.
Es hat sich zwar gezeigt, dass sich die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zum Kühlen, d. h. zur Förderung eines Kühlmittels, eignet. Grundsätzlich kann sich jedoch auch ein Medium zum Spülen, insbesondere um bei EUV-Systemen Partikel abzufangen oder zu entfernen, eignen. In diesem Fall kann es sich bei dem zu fördernden Medium vorzugsweise um Stickstoff oder Helium handeln, um an die optischen Elemente Gas hinzuführen. Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen, insbesondere zum Gegenheizen, verwendet wird. Ein entsprechender Bedarf kann sich auch bei EUV-Systemen ergeben.
Insbesondere wenn die Bauteile aus Edelstahl ausgebildet sind, kann eine optimierte Kanalführung vorgesehen sein, um die Nachteile des Edelstahls als schlechter Wärmeleiter zu kompensieren. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Kanäle möglichst direkt an die Wärmefelder bzw. die Hotspots herangeführt werden und durch eine komplexe Struktur aus Durchbrüchen und Befestigungsschrauben verlaufen.
Insbesondere bei einer Ausgestaltung der Bauteile aus Edelstahl und bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kühlung kann es von Vorteil sein, wenn die Kühlkanäle dicht an der Oberfläche liegen und Anschraubelemente vorgesehen sind, über die ein Thermal-Ankopplungsstück, zum Beispiel aus Kupfer oder Aluminium, befestigt werden kann. Die Wärme kann dabei zum Beispiel über einen Kupferklotz in die Edelstahlkühlplatten abgeführt werden.
Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Kühler kann es von Vorteil sein, insbesondere bei einer Anwendung in EUV-Systemen, wenn sich die Vorrichtung möglichst wenig verformt. Hierzu ist ein symmetrischer Wärmeeintrag in die Mitte der Bauteile von Vorteil, wodurch Aufwölbungen auf der Seite des Wärmeeintrags weitgehend vermieden werden. Ein Wärmeeintrag in die Mitte des Kühlers kann allerdings zu etwas höheren Kühlertemperaturen führen, weil der Wärmepfad ins Kühlwasser etwas länger wird. Für den Fachmann ist es dabei möglich, die einzelnen Nachteile abzuwägen, um hier ein Optimum zu finden. Ein symmetrischer Wärmeeintrag in die Mitte des Kühlers lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, dass durch Nuten und/oder Spalten in dem Bauteil ein entsprechender Wärmepfad vorgegeben wird.
Von Vorteil ist es, wenn wenigstens eines der Bauteile in einer dem anderen Bauteil zugewandten Fügefläche eine Nut aufweist, wobei die Nut mit einem Entlüftungskanal verbunden ist, der sich von der Nut zu einer von der Fügefläche abgewandten Außenfläche des Bauteils erstreckt.
Von Vorteil ist es ferner, wenn die Nut in der Fügefläche radial beabstandet um einen sich durch die Fügeebene erstreckenden Durchbruch oder eine Durchgangsbohrung umläuft.
In besonders vorteilhafter Weise lässt sich diese Ausgestaltung dadurch erreichen, dass in eine Fügefläche wenigstens eines der Bauteile vor dem Diffusionsschweißen der Bauteile eine Nut eingebracht wird und die Nut mit einem Lüftungskanal versehen wird, welcher sich von der Nut zu einer Außenfläche des Bauteils erstreckt.
Diese Ausgestaltung weist gegenüber dem Stand der Technik aus den nachfolgend aufgezeigten Gründen erhebliche Vorteile auf.
Durch die Fertigbearbeitung nach dem Diffusionsschweißprozess ist es regelmäßig notwendig, durch die Fügeflächen bzw. die Fügestellen hindurch zu brechen. Dabei besteht das Risiko, dass bereits vakuumdichte und getestete Kühler undicht werden, weil ein kleiner Kanal oder eine Porenkette aufgetrennt wurde. Durch die erfindungsgemäße Nut, welche um den Durchbruch bzw. die Durchgangsbohrung umläuft, lässt sich verhindern, dass ein nach dem Schweißen dichter bzw. getesteter Kühler durch die Nachbearbeitung, beispielsweise ein Gewindeschneiden, undicht wird. Undichtigkeiten in der Fügenaht würden schon durch einen Lecktest, der vorzugsweise direkt nach dem Diffusionsschweißprozess durchgeführt wird, auffallen. Hierzu ist die Entlüftungsbohrung vorgesehen, die in die Nut mündet.
Die Nut umläuft in der Fügefläche radial beabstandet den Durchbruch bzw. die Durchgangsbohrung und ist dabei vorzugsweise derart positioniert, dass die Nut den Durchbruch bzw. die Durchgangsbohrung von einem Kühlkanal abgrenzt, das heißt, dass ein aus dem Kühlkanal aufgrund einer Leckage ausdringendes Kühlmedium zunächst in die Nut gelangt.
Eine derartige Lösung eignet sich insbesondere, wenn es sich bei dem Durchbruch bzw. der Durchgangsbohrung um eine Gewindebohrung handelt, d. h. wenn bei der Fertig- bzw. Nachbearbeitung vorgesehen ist, ein Gewinde in die Bauteile einzubringen, welches die Fügefläche durchschneidet.
Eine andere Möglichkeit, um zu vermeiden, dass durch die Nachbearbeitung eine Leckage entsteht, besteht darin, eines der Bauteile um das Gewinde herum aufzudicken und das andere Bauteil entsprechend auszusparen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass das erste Bauteil in einem Basisabschnitt eine die Höhe bzw. die Dicke des ersten Bauteils vergrößernde Erweiterung aufweist, wobei sich die Erweiterung in eine komplementäre Aussparung des angrenzenden zweiten Bauteils erstreckt, und wobei sich ein Durchbruch oder eine Durchgangsbohrung durch den Basisabschnitt und die Erweiterung erstreckt.
Dadurch, dass der Basisabschnitt eine die Höhe bzw. die Dicke des ersten Bauteils vergrößernde und in Richtung auf das zweite Bauteil hervorragende Erweiterung aufweist, lässt sich in einfacher Weise eine Gestaltung erreichen, die es ermöglicht, einen Durchbruch bzw. eine Durchgangsbohrung, insbesondere eine Gewindebohrung, einzubringen, ohne die Fügefläche bzw. die Schweißnaht zu durchtrennen, wodurch Leckagen zuverlässig vermieden werden.
Eine weitere Möglichkeit, Durchbrüche bzw. Durchgangsbohrungen durch die Schweißnaht zu erzielen, ohne die Gefahr von Leckagen wird nachfolgend dargestellt. Diese Varianten eignen sich jedoch für das Einbringen von Gewinden weniger, weil ein Gewindegang nicht unterbrochen werden sollte.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Bauteile in einer Fügefläche eine umlaufende Fase aufweist, welche den Durchmesser eines Durchbruchs oder einer Durchgangsbohrung, der bzw. die sich durch die Bauteile und die Fügeebene erstreckt, im Bereich der Fügeebene erweitert.
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren, um einen Durchbruch oder eine Durchgangsbohrung mit einer Fase zu erstellen, ist nachfolgend dargestellt.
Erfindungsgemäß kann, um einen sich durch die Bauteile und die Fügeebene erstreckenden Durchbruch mit einem Solldurchmesser A herzustellen, vorgesehen sein, dass vor dem Diffusionsschweißen zuerst ein Durchbruch mit einem Basisdurchmesser B hergestellt wird, wobei der Basisdurchmesser B geringer ist als der Solldurchmesser A, und ferner eine Fügefläche wenigstens eines der Bauteile vor dem Diffusionsschweißen mit einer Fase versehen wird, welche um den Durchbruch umläuft, wobei durch die Fase der Durchmesser des Durchbruchs in der Fügeebene größer ist als der Solldurchmesser A des Durchbruchs, wonach der den Basisdurchmesser B aufweisende Durchbruch nach dem Diffusionsschweißen durch ein spanabhebendes Verfahren auf den Solldurchmesser A erweitert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, dass bei der Fertigbearbeitung nach dem Diffusionsschweißen durch die Fügefläche hindurchgebrochen werden kann, ohne dass das Risiko besteht, dass bereits vakuumdichte Kühler wieder undicht werden, weil ein kleiner Kanal oder eine Porenkette aufgetrennt wurden. Durch die Einarbeitung der Durchbrüche in den Einzelteilen und das Vorsehen von Bearbeitungsaufmaß kann ein Durchtrennen der Schweißnaht verhindert werden. Dies kann erfindungsgemäße durch die vorstehend beschriebene Fase zwischen der Fügefläche und den Durchbrüchen erreicht werden. Erfindungsgemäß kann dabei vorgesehen sein, dass die Fasenbreite bzw. der Fasendurchmesser größer als das Bearbeitungsaufmaß gewählt wird.
Das vorbeschriebene Verfahren eignet sich auch, um Durchgangsbohrungen zu erzeugen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den nachfolgend noch dargestellten Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung betrifft auch ein Feldfacettenmodul aufweisend eine Vorrichtung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen, wobei die Bauteile eine Mehrzahl von Kanälen ausbilden, welche an einer Mehrzahl von Wärmefeldern vorbeigeführt sind, wobei die Wärmefelder Befestigungspunkte für optische Elemente einer Projektionsbelichtungsanlage umfassen.
Die Erfindung betrifft ferner eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einem Beleuchtungssystem, mit einer Strahlungsquelle sowie einer Optik, welche wenigstens ein auszurichtendes optisches Element aufweist, wobei das auszurichtende optische Element mit wenigstens einer Vorrichtung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen gekühlt ist.
Die Erfindung eignet sich grundsätzlich für eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise um die bei einer Bestrahlung von optischen Elementen entstehende Wärme abzuleiten.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Verwendung mit mikrolithografischen DUV-(„Deep Ultraviolet“) Projektionsbelichtungsanlagen und ganz besonders zur Verwendung mit mikrolithografischen EUV-Projektionsbelichtungsanlagen.
Eine mögliche Verwendung der Erfindung betrifft auch die Immersionslithographie.
Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für das erfindungsgemäße Feldfacettenmodul, die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage und das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt wurden, auch auf das erfindungsgemäße Feldfacettenmodul, die erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage und die erfindungsgemäße Vorrichtung bezogen verstanden werden - und umgekehrt. Des Weiteren kann der Begriff Metall im Rahmen der Erfindung durch den Begriff Metalllegierung ersetzt werden - und umgekehrt.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie „umfassend“, „aufweisend“ oder „mit“ keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie „ein“ oder „das“, die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen schematisch:

1 eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage;
2 eine DUV-Projektionsbelichtungsanlage;
3 eine immersionslithographische Projektionsbelichtungsanlage;
4a-4c eine prinzipmäßige Darstellung des Diffusionsschweißens einer Baugruppe, aufweisend ein erstes und ein zweites Bauteil;
5a-5c eine prinzipmäßige Darstellung des Diffusionsschweißens einer Baugruppe, aufweisend ein erstes, ein zweites und ein drittes Bauteil;
6a-6c eine prinzipmäßige Darstellung eines Verfahrens, um einen Durchbruch herzustellen, wonach im Bereich der Fügeflächen der Bauteile eine Fase ausgebildet wird;
7 eine prinzipmäßige Darstellung eines Querschnitts durch zwei Bauteile, wobei ein erstes Bauteil eine umlaufende Nut mit einem Belüftungskanal aufweist;
8 eine prinzipmäßige Darstellung eines Querschnitts durch zwei Bauteile, wobei ein erstes Bauteil einen Basisabschnitt mit einer Erweiterung aufweist, wobei sich die Erweiterung in eine komplementäre Aussparung des angrenzenden zweiten Bauteils erstreckt und in dem Basisabschnitt und der Erweiterung ein Durchbruch ausgebildet ist;
9 eine prinzipmäßige Darstellung der Ausbildung eines möglichen Wärmepfades durch Schlitze bzw. Spalte in einem Bauteil;
10 eine Draufsicht auf eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Integralkühlerplattenverteiler für ein EUV-System;
11 eine Darstellung eines Integralkühlerplattenverteilers nach 10 in der Fügeebene bzw. ohne ein die Kanäle abdeckendes Bauteil;
12 eine prinzipmäßige Darstellung eines Feldfacettenmoduls;
13 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der 12;
14 eine prinzipmäßige Darstellung eines Schnitts durch ein Feldfacettenmodul, aufweisend eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Baugruppe, aufweisend ein erstes, ein zweites und ein drittes plattenförmiges Bauteil; und
15 eine prinzipmäßige Darstellung einer Antriebseinheit eines Feldfacettenmoduls eines EUV-Systems, welches durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gekühlt wird.

1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 für die Halbleiterlithographie, für die die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem 401 der Projektionsbelichtungsanlage 400 weist neben einer Strahlungsquelle 402 eine Optik 403 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 404 in einer Objektebene 405 auf. Beleuchtet wird ein im Objektfeld 404 angeordnetes Retikel 406, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 407 gehalten ist. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 408 dient zur Abbildung des Objektfeldes 404 in ein Bildfeld 409 in einer Bildebene 410. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 406 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 409 in der Bildebene 410 angeordneten Wafers 411, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 412 gehalten ist. Die Strahlungsquelle 402 kann EUV-Strahlung 413, insbesondere im Bereich zwischen 5 Nanometer und 30 Nanometer, emittieren. Zur Steuerung des Strahlungswegs der EUV-Strahlung 413 werden optisch verschieden ausgebildete und mechanisch verstellbare optische Elemente 415, 416, 418, 419, 420 eingesetzt. Die optischen Elemente sind bei der in 1 dargestellten EUV-Projektionsbelichtungsanlage 400 als verstellbare Spiegel in geeigneten und nachfolgend nur beispielhaft erwähnten Ausführungsformen ausgebildet.
Die mit der Strahlungsquelle 402 erzeugte EUV-Strahlung 413 wird mittels eines in der Strahlungsquelle 402 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass die EUV-Strahlung 413 im Bereich einer Zwischenfokusebene 414 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor die EUV-Strahlung 413 auf einen Feldfacettenspiegel 415 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 415 wird die EUV-Strahlung 413 von einem Pupillenfacettenspiegel 416 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 416 und einer optischen Baugruppe 417 mit Spiegeln 418, 419, 420 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 415 in das Objektfeld 404 abgebildet.
In 2 ist eine beispielhafte DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 dargestellt. Die Projektionsbelichtungsanlage 100 weist ein Beleuchtungssystem 103, eine Retikelstage 104 genannten Einrichtung zur Aufnahme und exakten Positionierung eines Retikels 105, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 102 bestimmt werden, einen Waferhalter 106 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung des Wafers 102 und eine Abbildungseinrichtung, nämlich ein Projektionsobjektiv 107, mit mehreren optischen Elementen 108, die über Fassungen 109 in einem Objektivgehäuse 140 des Projektionsobjektivs 107 gehalten sind, auf.
Die optischen Elemente 108 können als einzelne refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elemente 108, wie z. B. Linsen, Spiegel, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen ausgebildet sein.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der Projektionsbelichtungsanlage 100 sieht vor, dass die in das Retikel 105 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 102 abgebildet werden.
Das Beleuchtungssystem 103 stellt einen für die Abbildung des Retikels 105 auf den Wafer 102 benötigten Projektionsstrahl 111 in Form elektromagnetischer Strahlung bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in dem Beleuchtungssystem 103 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 111 beim Auftreffen auf das Retikel 105 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Mittels des Projektionsstrahls 111 wird ein Bild des Retikels 105 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 107 entsprechend verkleinert auf den Wafer 102 übertragen. Dabei können das Retikel 105 und der Wafer 102 synchron verfahren werden, so dass praktisch kontinuierlich während eines sogenannten Scanvorganges Bereiche des Retikels 105 auf entsprechende Bereiche des Wafers 102 abgebildet werden.
In 3 ist eine dritte Projektionsbelichtungsanlage 200 in Ausbildung als immersionslithographische DUV-Projektionsbelichtungsanlage beispielhaft dargestellt. Zum weiteren Hintergrund einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage 200 wird beispielsweise auf die WO 2005/069055 A2 verwiesen, deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung integriert sei; auf die genaue Funktionsweise wird an dieser Stelle deshalb nicht im Detail eingegangen.
Erkennbar ist, vergleichbar mit der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 100 gemäß 2, eine Retikelstage 104, durch welche die späteren Strukturen auf dem Wafer 102, der auf dem Waferhalter 106 bzw. Wafertisch angeordnet ist, bestimmt werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 200 der 3 weist hierzu ebenfalls mehrere optische Elemente, insbesondere Linsen 108 und Spiegel 201, auf.
Die Verwendung der Erfindung ist nicht auf den Einsatz in Projektionsbelichtungsanlagen 100, 200, 400 mit dem beschriebenen Aufbau beschränkt und kann grundsätzlich für beliebige Projektionsbelichtungsanlagen verwendet werden.
Die Erfindung eignet sich für beliebige Vorrichtungen zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung und ist, so sind auch die Ausführungsbeispiele zu verstehen, nicht auf Projektionsbelichtungsanlagen beschränkt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung weist eine Baugruppe 1 mit wenigstens einem ersten Bauteil 2 aus Metall und einem zweiten Bauteil 3 aus Metall auf, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Bauteile 2, 3 sind dabei derart zusammengesetzt, dass diese gemeinsam wenigstens einen Kanal 4 für das Medium ausbilden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Bauteile 2, 3 durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Die 4c zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei die Baugruppe 1 aus einem ersten Bauteil 2 und einem zweiten Bauteil 3 gebildet ist und zwei Kanäle 4 aufweist.
Die 5c zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Baugruppe 1 aus einem ersten Bauteil 2, einem zweiten Bauteil 3 und einem dritten Bauteil 5 zusammengesetzt ist. Die in 5c dargestellte Baugruppe 1 bildet vier Kanäle 4 aus, wobei die übereinander angeordneten Kanäle 4 durch Bohrungen, die vorzugsweise durch das zweite Bauteil 3 verlaufen (nicht dargestellt) oder durch externe Anschlüsse miteinander verbunden sein können, wenn ein gemeinsamer Kreislauf ausgebildet sein soll.
Die Anzahl der Kühlkanäle 4 kann bei beiden Ausführungsformen beliebig sein. Die jeweiligen Kanäle 4 können zudem isoliert verlaufen, zu Gruppen zusammengesetzt sein oder einen gemeinsamen Kühlkreislauf ausbilden.
Die im Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung ist zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums ausgebildet.
Grundsätzlich kann es sich jedoch um einen beliebigen Kreislauf, beispielsweise auch einen Spülkreislauf, handeln. Bei einem Spülkreislauf kann vorzugsweise Stickstoff oder Helium verwendet werden, um an Elemente, insbesondere optische Elemente, Gas heranzuführen, um z. B. Partikel abzufangen.
Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Heizen, insbesondere zum Gegenheizen, insbesondere bei EUV-Systemen, Verwendung findet.
Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand der Förderung eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmediums beschrieben, hierauf ist die Beschreibung jedoch nicht beschränkt zu verstehen.
Die 4a bis 4c zeigen ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung. Die Baugruppe 1 der Vorrichtung setzt sich gemäß den 4a bis 4c aus dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten Bauteil 3 zusammen, die, wie bereits beschrieben, derart zusammengesetzt werden, dass diese zwei Kanäle 4 ausbilden. Alternativ können die Bauteile 2, 3 auch nur einen oder mehrere Kanäle 4 ausbilden. Die Bauteile 2, 3 werden erfindungsgemäß durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden. Hierzu werden die Bauteile 2, 3 auf eine Temperatur aufgeheizt, die unterhalb des Schmelzpunktes der Bauteile 2, 3 liegt, die aber hoch genug ist, um Diffusionsvorgänge zwischen den Bauteilen 2, 3 auszulösen. Die Temperatur wird dabei über mehrere Stunden gehalten.
Die 4b zeigt den Schritt des Erhitzens, bei dem vorzugsweise die Bauteile 2, 3 auch gleichzeitig verpresst werden. Die Verpressung kann über einen definierten Zeitabschnitt, vorzugsweise während des gesamten Diffusionsschweißens, erfolgen. Die Verpressung kann derart erfolgen, dass die Bauteile 2, 3 um 0,2 bis 5 %, vorzugsweise 1 bis 2 %, ihrer Dicke gestaucht werden.
Nach Abschluss des in 4b dargestellten Diffusionsschweißens können die Bauteile 2, 3 fertigbearbeitet werden. Bei der Fertigbearbeitung kann vorzugsweise ein spanendes Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass Sack- bzw. Stiftbohrungen 6, Durchbrüche 7 und/oder Durchgangsbohrungen 8, die insbesondere auch als Gewindebohrungen ausgebildet sein können, in die Bauteile 2, 3 eingebracht werden.
In 4c sind zwei Stiftbohrungen 6 in dem ersten Bauteil 2 und ein Durchbruch 7, welcher beide Bauteile 2, 3 durchdringt, dargestellt. Der Durchbruch 7 durchdringt dabei eine durch das Diffusionsschweißen erzeugte Schweißnaht 9.
Wie in den 4a bis 4c dargestellt ist, weisen die Bauteile 2, 3 jeweils eine Fügefläche 10 und eine Außenfläche 11 auf. Durch das Diffusionsschweißen wird in dem in den 4a bis 4c dargestellten Ausführungsbeispiel erreicht, dass Diffusionsvorgänge an den Fügeflächen 10 entstehen, wobei die Bauteile 2, 3 über die gesamte Fügefläche miteinander verschweißt werden.
Dadurch, dass die Bauteile 2, 3 während des Diffusionsschweißens verpresst werden, können vorhandene Spalte und kleinere Kratzer eliminiert werden. In nicht näher dargestellter Weise dann ein Wegmesssystem vorgesehen sein, um die Stauchung bzw. die Verpressung zu überprüfen, um eine möglichst homogene Verpressung zu erreichen.
Um die Bauteile 2, 3, 5 zu verpressen, können nicht näher dargestellte Druckstempel eingesetzt werden. Es hat sich gezeigt, dass durch eine Verpressung der Bauteile ein Zusammenwachsen des Gefüges verbessert wird.
Die 5a bis 5c zeigen eine zu der Ausführungsform nach den 4a bis 4c alternative Ausgestaltung, die sich jedoch hinsichtlich des Verfahrens zur Herstellung nur dadurch unterscheidet, dass die Baugruppe 1 drei Bauteile 2, 3, 5 aufweist.
Dabei stellt das zweite Bauteil 3 das mittlere Bauteil dar, welches sowohl mit dem ersten Bauteil 2 als auch mit dem dritten Bauteil 5 die erfindungsgemäß vorgesehenen Kanäle 4 ausbildet.
Das zweite Bauteil 3 weist somit zwei Fügeflächen 10 auf. Das erste Bauteil 2 und das dritte Bauteil 5 sind im Wesentlichen entsprechend den Bauteilen 2, 3 nach den Ausführungsbeispielen der 4a bis 4c ausgebildet.
Grundsätzlich können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch mehr als drei Bauteile miteinander stoffschlüssig verbunden werden.
Die 5b zeigt, analog zu 4b, den Prozess des Diffusionsschweißens, wobei gleichzeitig eine Verpressung der Bauteile 2, 3, 5 erfolgt.
Die 5c zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem fertigbearbeiteten Zustand mit Stiftbohrungen 6 und einem Durchbruch 7.
Als Material für die Bauteile 2, 3, 5 kann grundsätzlich ein beliebiges, für das Diffusionsschweißen geeignetes Material gewählt werden. Es hat sich zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung als besonders geeignet herausgestellt, die Bauteile 2, 3, 5 aus Edelstahl, Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung auszubilden. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Bauteile 2, 3, 5 aus Edelstahl, insbesondere mit den Werkstoffnummern 1.4404 oder 1.4435, ausgebildet sind.
Die in den 4c und 5c dargestellten Stiftbohrungen 6 dienen in einer besonders bevorzugten Ausführungsform, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung von in 12 prinzipmäßig dargestellten optischen Elementen 12 eingesetzt wird, als Befestigungspunkte 13.
In nicht näher dargestellter Weise können die Bauteile 2, 3, 5 auch mit Rippen, Streben oder anderen Versteifungselementen versehen sein, um die Steifigkeit der Bauteile 2, 3, 5 zu erhöhen. Ferner können die Bauteile 2, 3, 5 in nicht näher dargestellter Weise auch mit Verbindungsflächen (Interfaces) versehen sein, um die wärmeabgebenden Elemente, beispielsweise die optischen Elemente 12, zu befestigen.
Die 6a und 6b zeigen ein vorteilhaftes Verfahren, um einen sich durch die Bauteile 2, 3 und eine Fügeebene 14 erstreckenden Durchbruch 7 mit einem Solldurchmesser A herzustellen. Hierzu ist vorgesehen, dass vor dem Diffusionsschwei-ßen zuerst ein Durchbruch 7' mit einem Basisdurchmesser B hergestellt wird, wobei der Basisdurchmesser B geringer ist als der Solldurchmesser A, der in 6b dargestellt ist. Ferner wird eine Fügefläche 10 wenigstens eines der Bauteile 2, 3 vor dem Diffusionsschweißen mit einer Fase 15 versehen, welche um den Durchbruch 7' umläuft. Die Fase 15 ist dabei derart gestaltet, dass der Durchmesser des Durchbruchs 7 in der Fügeebene 14 größer ist als der Solldurchmesser A des Durchbruchs 7. Nach dem Diffusionsschweißen ist vorgesehen, dass der den Basisdurchmesser B aufweisende Durchbruch 7' durch ein spanabhebendes Verfahren auf den Solldurchmesser A, so wie dieser in 6b dargestellt ist, erweitert wird.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass beide Bauteile 2, 3 eine Fase 15 aufweisen.
Die 6a zeigt die Bauteile 2, 3 nach dem Diffusionsschweißen, jedoch bevor der Durchbruch 7' durch ein spanabhebendes Verfahren auf den Solldurchmesser A erweitert wurde. Der Durchbruch 7 mit dem Solldurchmesser A ist in 6b dargestellt.
Durch die Einarbeitung des Durchbruchs 7' in die Bauteile 2, 3, bevor diese mittels des Diffusionsschweißens miteinander verbunden werden und das Vorsehen der Fase 15, kann nach dem Diffusionsschweißen der Durchbruch 7' auf den Durchbruch 7 mit dem Solldurchmesser A erweitert werden, ohne dass eine Durchtrennung der Schweißnaht 9 erfolgt, wodurch vermieden wird, dass kleine Kanäle oder Poren in der Schweißnaht aufgetrennt werden.
Entsprechend lassen sich auch Durchgangsbohrungen herstellen.
Bei Gewinden ist es nicht ohne Weiteres möglich, Fasen anzubringen, weil ein Gewindegang nicht unterbrochen werden sollte. Beim Gewindeschneiden lässt sich somit nicht einfach verhindern, die Schweißnaht 9 einzuschneiden.
Die 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Durchgangsbohrung 8 als Gewindebohrung ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass in einer Fügefläche 10 wenigstens eines der Bauteile 2, 3 vor dem Diffusionsschweißen der Bauteile 2, 3 eine Nut 16 eingebracht wird. Die Nut 16 wird dabei mit einem Entlüftungskanal 17 versehen, welcher sich von der Nut 16 zu einer Außenfläche 11 des Bauteils 2, 3 erstreckt.
Im Ausführungsbeispiel nach 7 ist die Nut 16 nur in das erste Bauteil 2 eingebracht.
Die Nut 16 verläuft im Ausführungsbeispiel nach der 7 in der Fügefläche 10 radial beabstandet um die sich durch die Fügefläche 10 erstreckende Durchgangsbohrung 8.
Die Nut 16 um die Gewindebohrung verhindert, dass ein nach dem Schweißen dichter Kühlkanal 4 durch die Nachbearbeitung (Gewindeschneiden) unbemerkt undicht wird. Undichtigkeiten in der Fügenaht würden schon durch den Lecktest direkt nach dem Schweißen auffallen. Hierzu ist in der Nut 16 ein Entlüftungskanal 17 vorgesehen.
In der 8 ist eine weitere Variante dargestellt, um sicherzustellen, dass, insbesondere wenn die Durchgangsbohrung 8 als Gewindebohrung ausgebildet ist, eine durch die Nachbearbeitung (Gewindeschneiden) verursachte Undichtigkeit vermieden wird.
Wie sich aus 8 ergibt, weist das erste Bauteil 2 in einem Basisabschnitt 18 eine die Höhe des ersten Bauteils 2 vergrößernde Erweiterung 19 auf, wobei sich die Erweiterung 19 in eine komplementäre Aussparung 20 des angrenzenden zweiten Bauteils 3 erstreckt. Die Durchgangsbohrung 8 erstreckt sich dabei durch den Basisabschnitt 18 und die Erweiterung 19. Durch die Erweiterung 19 wird eine zuverlässige Lösung geschaffen, um eine Durchgangsbohrung 8, insbesondere eine Gewindebohrung, nach dem Diffusionsschweißen einzubringen, ohne die Schweißnaht 9 zu beschädigen. Die Herstellungskosten für das mit der Erweiterung 19 versehene Bauteil sind dabei jedoch etwas höher.
Die Stiftbohrungen 6 und/oder die Durchbrüche 7 oder die Durchgangsbohrungen 8 und/oder der Entlüftungskanal 17 verlaufen vorzugsweise rechtwinklig bzw. orthogonal zur Fügeebene 14.
Unter der Höhe der Bauteile 2, 3, 5 ist im Rahmen des Ausführungsbeispiels die Dicke zu verstehen, d. h. eine Erstreckung der Bauteile 2, 3, 5 in eine Richtung orthogonal zu der Fügeebene 14 bzw. der Außenfläche 11.
Die in den 6a bis 8 beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich analog auch umsetzen, wenn die Baugruppe 1, zwei, drei oder mehr Bauteile 2, 3, 5 umfasst.
Im Ausführungsbeispiel ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Bauteile 2, 3, 5 derart ausgebildet sind, dass die Kanäle 4 einen gemeinsamen Kreislauf für das Kühlmedium ausbilden. Die Bauteile 2, 3, 5 können jedoch auch mehrere Kühlkreisläufe ausbilden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Bauteile 2, 3, 5 mehrere Etagen bzw. Kühlebenen ausbilden.
Die 9 zeigt eine besonders geeignete Ausgestaltung, um einen möglichst gleichmäßigen bzw. symmetrischen Wärmeeintrag zu erreichen. Hierzu ist in 9 exemplarisch ein optisches Element 12 dargestellt, welches mit einem Interface 21 verbunden ist. Die durch die Strahlung in das optische Element 12 eingeleitete Wärme wird über das Interface 21 an exemplarisch dargestellte Bauteile 2,3 weitergeleitet. Das Bauteil 2 weist dabei, um eine möglichst gleichmäßige Wärmeeinleitung und somit einen geeigneten Wärmepfad zu erreichen, Schlitze 22 bzw. Spalte auf. Durch die Schlitze 22 wird der Wärmepfad derart geleitet, dass die Wärme mittig in das Bauteil 2 eingeleitet bzw. den Kühlkanälen 4 mittig zugeführt wird. Somit wird eine Aufwölbung auf der Seite des Wärmeeintrags, im Ausführungsbeispiel einer Außenfläche 11 des Bauteils 2, vermieden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Bauteil 2 mit zumindest einem weiteren Bauteil 3 durch Diffusionsschweißen verbunden ist, um die Kühlkanäle 4 auszubilden.
Exemplarisch ist in 9 zudem ein Durchbruch 7 dargestellt, der beispielsweise dazu dienen kann, nicht näher dargestellte Aktuatoren bzw. Stellhebel durchzuführen, damit das optische Element 12 in bekannter Weise ausgelenkt werden kann.
Bei dem optischen Element 21 der 9 kann es sich auch um eins der optischen Elemente 108, 201 bzw. 415 - 420 der 1, 2 oder 3 handeln.
Die 10 zeigt eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung als sogenannter Integralkühlerplattenverteiler, insbesondere für eine nicht näher dargestellte Kollektor-Mechanik eines EUV-Systems.
Der grundsätzliche Aufbau von Integralkühlerplattenverteiler und deren Anwendung ist aus dem Stand der Technik bekannt, weshalb hierauf nachfolgend nicht näher eingegangen wird.
Die 10 zeigt eine Draufsicht auf den Integralkühlerplattenverteiler, bei dem das zweite plattenförmige Bauteil 3 als Deckel ausgebildet ist, der mit einem ebenfalls plattenförmig ausgebildeten ersten Bauteil 2, welches Vertiefungen für die Kanäle 4 aufweist, durch Diffusionsschweißen verbunden ist.
Die 11 zeigt eine Ansicht auf den Integralkühlerplattenverteiler für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie ohne das als Deckel ausgebildete plattenförmige zweite Bauteil 3.
Wie sich aus den 10 und 11 ergibt, weist der Integralkühlerplattenverteiler einen zentralen Zugang 23 und einen zentralen Abgang 24 auf. Der Zugang 23 speist dabei einen Kühlkanal 4, der als Zulauf bzw. als Verteiler dient. Von dem Kühlkanal 4 führen weitere Zugänge 25 zu einem Kollektor. Hierzu sind in dem Ausführungsbeispiel vier Zugänge 25 vorgesehen. Des Weiteren weist der Integralkühlerplattenverteiler einen Zugang 26 zu einem sogenannten Rimcover-Kühler auf. Des Weiteren ist ein nicht näher dargestellter Zugang zu einem sogenannten Gascone-Kühler vorgesehen.
Der in den 10 und 11 dargestellten Integralkühlerplattenverteiler ermöglicht es, mit nur einem Kühlkreislauf mehrere Einheiten zu kühlen, wozu nur ein zentraler Zugang 23 und ein zentraler Abgang 24 erforderlich ist. Es kann gegebenenfalls auch vorgesehen sein, dass der Integralkühlerplattenverteiler auch die H₂-Durchführung übernimmt, wodurch zusätzlich Leitungen eingespart werden können. Der Integralkühlerplattenverteiler ist vorzugsweise einheitlich aus einem Material ausgebildet, vorzugsweise sind auch die Anschlüsse aus demselben Material ausgebildet. Als Material eignet sich insbesondere Edelstahl insbesondere mit der Werkstoffnummer 1.4404. Vorzugsweise besteht auch der Werkstoff der Verschraubung aus diesem Material, wobei die Dichtringe gegebenenfalls aus einem anderen Material, beispielsweise Nickel, ausgebildet sein können.
Durch eine (möglichst) einheitliche Materialwahl ist ein Abtrag infolge unterschiedlicher elektrochemischer Spannungsniveaus reduziert. Vorzugsweise ist bei dem Integralkühlerplattenverteiler nach den 10 und 11, wie dargestellt, vorgesehen, dass der Hauptwasserverteiler, nämlich der Kanal 4, und auch ein Rücklauf, der ebenfalls als Kanal 4 ausgebildet ist, auf einem Niveau nebeneinanderliegen, so dass durch ein plattenförmiges Bauteil 3, nämlich im Ausführungsbeispiel nach den 10 und 11 einem Deckel, beide Kanäle 4 geschlossen werden können.
Das erfindungsgemäße Diffusionsschweißverfahren ermöglicht eine vollflächige Verschweißung ohne Spalt oder Nahtüberhöhung. In der Ausführungsform nach den 10 und 11 kann ferner vorgesehen sein, dass der Wasserrücklauf den Gascone kühlt. Die Kühlung des Gascones durch den Wasserrücklauf hat sich als geeignet herausgestellt, da der Gascone hinsichtlich der Kühlanforderung unkritischer ist als der Kollektor. Der Wasserabzweig für die Rimcover-Kühlung kann durch eine entsprechende Querschnittswahl des Rohres in geeigneter Weise gesteuert werden. In nicht näher dargestellter Weise kann vorgesehen sein, dass durch unterschiedliche Oberflächenrauigkeit der Wärmeübergang gezielt gesteuert wird. Beispielsweise ist es möglich, die Wand zum Gascone rauer auszuführen, um so einen verbesserten Wärmeübergang zu ermöglichen, was insbesondere von Vorteil ist, wenn als Material für die Bauteile 2, 3 Edelstahl eingesetzt wird.
Wie in den 10 und 11 dargestellt ist, weist der Integralkühlerplattenverteiler vier Rückläufe 27 auf, durch die das Kühlmedium von dem Kollektor zurückgeführt wird. Ferner ist ein Rücklauf 28 vorgesehen, durch den Kühlmedium vom Rimcover-Kühler in den Integralkühlerplattenverteiler zurückgeführt wird.
Die Zugänge 25, 26 und die Rückläufe 27, 28 sind vorzugsweise als angeschweißte, nicht näher dargestellte Rohrwendeln ausgebildet. Die Rohrwendeln weisen dabei eine Wandstärke auf, die eine erhöhte Sicherheit gegenüber Korrosion und über die Lebensdauer bietet. Die Rohrwendeln sind unempfindlich gegenüber Druckschwankungen und können vorzugsweise derart gestaltet werden, dass diese mit einem Prüfdruck von 10 bar beaufschlagt werden können. Dadurch, dass der Integralkühlerplattenverteiler im Ausführungsbeispiel aus Edelstahl und nicht aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, wird die Porenanfälligkeit in der Schweißnaht reduziert, da in der Grundschmelze weniger gelöste Gase (Ursache der Porenbildung beim Schweißen in Aluminiumlegierungen mittels E-Beam-Schweißen) gebunden sind. Der Integralkühlerplattenverteiler weist vorzugsweise oben liegende Querbohrungen auf, welche sehr flexible Anschlussmöglichkeiten der Zu- und Abläufe des Kühlmediums ermöglichen.
Die angeschweißten Rohrwendeln reduzieren die Teilevielfalt der bisherigen Lösung. Zudem ist die Dichtigkeitsprüfung auf eine Schweißbaugruppe reduziert. Möglichkeiten von Undichtigkeiten werden somit verringert.
Der Integralkühlerplattenverteiler kann gegebenenfalls aus mehreren plattenförmigen Bauteilen 2, 3, 5 ausgebildet sein, vorzugsweise ist jedoch eine Ausbildung aus nur zwei Bauteilen 2, 3 vorgesehen.
Die 12 zeigt exemplarisch ein Feldfacettenmodul 29, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung realisiert ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei zwei, drei oder auch mehrere Bauteile 2, 3, 5 aufweisen.
Exemplarisch ist, wie sich aus einer Zusammenschau der 12, 13 und 14 ergibt, bezüglich des Feldfacettenmoduls 29 vorgesehen, dass die Baugruppe 1 drei Bauteile 2, 3, 5 aufweist.
Wie sich aus der 12 und der 13 ergibt, werden eine Mehrzahl, beispielsweise acht Kanäle 4, die in 12 und 13 strichliniert dargestellt sind, ausgebildet. Der Rücklauf ist entsprechend ausgebildet und im Ausführungsbeispiel einige Millimeter tiefer angeordnet und daher in der 12 und in der 13 nicht sichtbar. Die Kanäle 4 werden an einer Mehrzahl von Wärmefeldern (Hotspots) 30, die in 13 vergrößert dargestellt sind, vorbeigeführt. Die Wärmefelder 30 ergeben sich in den 12 bis 14 dadurch, dass in die Befestigungspunkte 13, bei denen es sich um Sackbohrungen 6 handeln kann, nicht näher dargestellte Befestigungselemente zur Befestigung optischer Elemente 12 eingeschraubt werden. Die optischen Elemente 12 geben aufgrund der auf sie auftreffenden Strahlung in bekannter Weise Wärme ab. Diese Wärme wird über die nicht dargestellten Befestigungselemente in die Befestigungspunkte 13 eingeleitet, welche somit Wärmefelder 30 darstellen, die es zu kühlen gilt.
In 12 sind exemplarisch drei optische Elemente 12 dargestellt. Ferner sind Durchbrüche 7 dargestellt, die bekannter Weise dazu dienen, Aktuatoren durchzuführen, damit die optischen Elemente 12 entsprechend verstellt werden. Die optischen Elemente 12 werden typischerweise über nicht näher dargestellte Interfaces und die bereits erwähnten Befestigungselemente an den Befestigungspunkten 13 befestigt.
Die in der 13 dargestellten Wärmefelder 30 umfassen die Verbindungsstellen bzw. die Befestigungspunkte 13 zu den Wärmequellen.
14 zeigt einen Querschnitt durch einen Facettenspiegel 29 nach den 12 und 13. Dabei bildet ein plattenförmiges Bauteil 2 die Oberplatte, ein plattenförmiges Bauteil 3 die Mittelplatte und ein plattenförmiges Bauteil 5 die Unterplatte. Dargestellt sind ferner drei Wärmefelder 30 bzw. die zugehörigen Befestigungspunkte 13 und ein Durchbruch 7. Die Befestigungspunkte 13 können einen Absatz 31 aufweisen, so dass ein Schraubenkopf aufgenommen werden kann.
In 14 sind ferner exemplarisch sechs Kühlkanäle 4 dargestellt.
Aus dem Querschnitt der 14 sind die kurzen Thermalwege in das Kühlmedium ersichtlich. Die einzelnen plattenförmigen Bauteile 2, 3, 5 sind über eine flächige, durch das Diffusionsschweißen hergestellte Schweißnaht 9 dicht verbunden. Der Vorlauf des Kühlmediums ist zwischen der Ober- und Mittelplatte, d. h. zwischen den Bauteilen 2 und 3. Der Rücklauf ist vorzugsweise zwischen der Mittel- und Unterplatte, d. h. zwischen den Bauteilen 3 und 5.
Die in 14 nicht näher dargestellten optischen Elemente 12 sind auf der Außenfläche 11 des ersten Bauteils 2, d. h. der Oberplatte, befestigt.
Die 15 zeigt eine weitere Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dargestellt sind vier Antriebe 32 für die Facetten des Facettenmoduls 29, die eine Leistung von mehreren Watt aufweisen können, deren Verlustleistung in eine Struktur 33 eingeleitet werden kann. Vorgesehen ist dabei, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung an der Struktur 33 befestigt wird, um diese zu kühlen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist exemplarisch anhand der Baugruppe 1 aufweisend ein erste Bauteil 2 und ein zweites Bauteil 3, die durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden sind und zwei Kanäle 4 ausbilden, dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2005/069055 A2 [0110]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung, wonach eine Baugruppe (1) aufweisend wenigstens ein erstes Bauteil (2) aus Metall und ein zweites Bauteil (3) aus Metall derart zusammengesetzt wird, dass die Bauteile (2,3) gemeinsam wenigstens einen Kanal (4) für das Medium ausbilden, wonach die Bauteile (2,3) stoffschlüssig miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3) durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3) während des Diffusionsschweißens wenigstens zeitweise miteinander verpresst werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3) derart verpresst werden, dass die Bauteile (2,3) um 0,2 bis 5 %, vorzugsweise 1 bis 2 %, ihrer Dicke gestaucht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3) nach dem Diffusionsschweißen fertigbearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigbearbeitung ein spanendes Fertigungsverfahren, insbesondere das Einbringen von Sackbohrungen (6), Durchbrüchen (7) und Durchgangsbohrungen (8) in wenigstens eines der Bauteile (2,3) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Fügefläche (10) wenigstens eines der Bauteile (2,3) vor dem Diffusionsschweißen der Bauteile (2,3) eine Nut (16) eingebracht wird und die Nut (16) mit einem Entlüftungskanal (17) versehen wird, welcher sich von der Nut (16) zu einer Außenfläche (11) des Bauteils (2,3) erstreckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass um einen sich durch die Bauteile (2,3) und eine Fügeebene (14) erstreckenden Durchbruch (7) mit einem Solldurchmesser (A) herzustellen, vor dem Diffusionsschweißen zuerst ein Durchbruch (7') mit einem Basisdurchmesser (B) hergestellt wird, wobei der Basisdurchmesser (B) geringer ist als der Solldurchmesser (A), und ferner eine Fügefläche (10) wenigstens eines der Bauteile (2,3) vor dem Diffusionsschweißen mit einer Fase (15) versehen wird, welche um den Durchbruch (7') umläuft, wobei durch die Fase (15) der Durchmesser des Durchbruchs (7') in der Fügeebene (14) größer ist als der Solldurchmesser (A) des Durchbruchs (7), wonach der den Basisdurchmesser (B) aufweisende Durchbruch (7') nach dem Diffusionsschweißen durch ein spanabhebendes Verfahren auf den Solldurchmesser (A) erweitert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Material für die Bauteile (2,3) Edelstahl, Aluminium, eine Aluminiumlegierung, Kupfer oder eine Kupferlegierung verwendet wird.
Vorrichtung zur Führung eines flüssigen oder gasförmigen Mediums in einer Vakuumumgebung, mit einer Baugruppe (1) aufweisend wenigstens ein erstes Bauteil (2) aus Metall und ein zweites Bauteil (3) aus Metall, die stoffschlüssig miteinander verbunden sind und gemeinsam wenigstens einen Kanal (4) für das Medium ausbilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3) durch Diffusionsschweißen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3) durch Diffusionsschweißen unmittelbar miteinander verschweißt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppe (1) ein drittes Bauteil (5) und/oder weitere Bauteile aufweist, das bzw. die durch Diffusionsschweißen mit angrenzenden Bauteilen (2,3,5) verbunden ist bzw. sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3,5) aus Edelstahl, Aluminium, einer Aluminiumlegierung, Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3,5) Durchbrüche (7) und/oder Stiftbohrungen (6) und/oder Durchgangsbohrungen (8) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile (2,3,5) in einer dem anderen Bauteil (2,3,5) zugewandten Fügefläche (10) eine Nut (16) aufweist, wobei die Nut (16) mit einem Entlüftungskanal (17) verbunden ist, der sich von der Nut (16) zu einer von der Fügefläche (10) abgewandten Außenfläche (11) des Bauteils (2,3,5) erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (16) in der Fügefläche (10) radial beabstandet um eine sich durch die Fügeebene (14) erstreckende Durchgangsbohrung (8) oder einen Durchbruch (7) umläuft.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile (2,3,5) in einer Fügefläche (10) eine umlaufende Fase (15) aufweist, welche den Durchmesser eines Durchbruchs (7) oder einer Durchgangsbohrung (8), der bzw. die sich durch die Bauteile (2,3,5) und die Fügeebene (14) erstreckt, im Bereich der Fügeebene (14) erweitert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (2) in einem Basisabschnitt (18) eine die Höhe des ersten Bauteils (2) vergrößernde Erweiterung (19) aufweist, wobei sich die Erweiterung (19) in eine komplementäre Aussparung (20) des angrenzenden zweiten Bauteils (3) erstreckt, und wobei sich eine Durchgangsbohrung (8) oder ein Durchbruch (7) durch den Basisabschnitt (18) und die Erweiterung (19) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Bauteile (2,3,5) mit Rippen, Streben oder Befestigungspunkten (13) versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Kühlplatte, als Kühlkreislauf, als Verteilersystem für einen oder mehrere Kühler, als Integralkühlerplattenverteiler, als Spülkreislauf oder als Heizkreislauf ausgebildet ist.
Feldfacettenmodul (29), aufweisend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (2,3,5) eine Mehrzahl von Kanälen (4) ausbilden, welche an einer Mehrzahl von Wärmefelder (30) vorbeigeführt sind, wobei die Wärmefelder (30) Befestigungspunkte (13) für optische Elemente (12) einer Projektionsbelichtungsanlage (100,200,400) umfassen.
Projektionsbelichtungsanlage (100,200,400) für die Halbleiterlithographie mit einem Beleuchtungssystem (103,401), mit einer Strahlungsquelle (402) sowie einer Optik (107,403), welche wenigstens ein auszurichtendes optisches Element (415,416,418,419,420,108,201) aufweist, wobei das auszurichtende optische Element mit wenigstens einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 19 gekühlt ist.