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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie und ein Verfahren zur Trocknung einer Temperierleitung einer Projektionsbelichtungsanlage.
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Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie zeigen im Hinblick auf ihre Abbildungsqualität ein stark temperaturabhängiges Verhalten. Sowohl nicht unmittelbar an der optischen Abbildung beteiligte Komponenten, wie beispielsweise Fassungen und Halter oder Gehäuseteile und Tragstrukturen als auch optische Elemente selbst, wie beispielsweise Linsen oder, im Fall der EUV-Lithographie, Spiegel, verändern bei Erwärmung oder Abkühlung ihre Ausdehnung bzw. ihre Oberflächenform, was sich unmittelbar in der Qualität der mit dem System vorgenommenen Abbildung einer Lithographiemaske, z. B. einer Phasenmaske, eines sogenannten Reticles, auf ein Halbleitersubstrat, einen sogenannten Wafer, niederschlägt. Die Erwärmung der einzelnen Komponenten der Anlage im Betrieb rührt dabei von der Absorption eines Teiles derjenigen Strahlung her, welche zur Abbildung des Reticles auf den Wafer verwendet wird. Diese Strahlung wird von einer im Folgenden als Nutzlichtquelle bezeichneten Lichtquelle erzeugt. Im Fall der EUV-Lithographie handelt es sich bei der Nutzlichtquelle um eine vergleichsweise aufwendig ausgeführte Plasmaquelle, bei welcher mittels Laserbestrahlung von Zinnpartikeln ein in den gewünschten kurzwelligen Frequenzbereichen elektromagnetische Strahlung emittierendes Plasma erzeugt wird.
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Üblicherweise sind Projektionsbelichtungsanlagen auf einen stationären Zustand während des Betriebes ausgelegt, das heißt auf einen Zustand, in welchem keine wesentlichen Änderungen der Temperatur von Anlagenkomponenten über der Zeit zu erwarten sind. Durch den ständigen Eintrag neuer Energie in Form von Nutzstrahlung werden zur Erreichung und Einhaltung des stationären Zustandes Gehäuseteile, Fassungen und optische Elemente mit einem Kühlfluid, wie beispielsweise Wasser, gekühlt. Im Fall eines Austausches einer der Komponenten, die üblicherweise zumindest teilweise modular aufgebaut sind, muss vor der Demontage der Komponente das Wasser aus den Kühlleitungen und Kühlern vollständig entfernt werden, um eine Kontamination der anderen Komponenten durch das Wasser zu vermeiden. Nach dem Ablassen des Wassers werden die Kühlleitungen und Kühler üblicherweise mit Hilfe von durch die Kühlleitungen und Kühler strömende erwärmte Luft ausgetrocknet. Dabei existieren Bereiche, in welchen geometrisch bedingt oder auf Grund des Werkstoffes und/oder der Oberflächenbeschaffenheit beziehungsweise des Materialgefüges das Kühlmedium nur schwer zur Trocknung verdampfen kann. Dies hat den Nachteil, dass die Trocknung aller Kühlleitungen mit den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren bis zu einer Woche dauern kann. Ein Aufheizen der gesamten Komponente ist auf Grund der möglichen Schädigung von sensiblen Bauteilen wie Spiegelschichten oder Elektronik nicht möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt. Weiterhin ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Trocknung von Kühlleitungen anzugeben.
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Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
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Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst eine Trockenvorrichtung für eine von einem Fluid durchströmbare Temperiervorrichtung, wobei die Temperiervorrichtung mindestens eine Temperierleitung umfasst und die Trockenvorrichtung erfindungsgemäß mindestens ein Heizelement zur Erwärmung von Teilbereichen der Temperiervorrichtung umfasst. Das zusätzliche Heizelement ermöglicht es, die Temperiervorrichtung an Stellen, an welchen das Temperierfluid, wie beispielsweise Wasser, schwer verdampft, zusätzlich zu erwärmen. Durch die Erwärmung wird die Verdampfung des Fluids unterstützt, wodurch die Dauer der vollständigen Trocknung der Temperiervorrichtung vorteilhaft beispielsweise um mehr als 30% verkürzt werden kann.
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In einer Ausführungsform der Erfindung kann das Heizelement als Widerstandsheizung ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Heizelement als Induktionsheizung ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Heizelement als Infrarotheizung ausgebildet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das Heizelement als Hochfrequenzheizung ausgebildet sein. Die Hochfrequenzheizung, die auch als Mikrowellenheizung bezeichnet werden kann, erwärmt dabei das von der Temperiervorrichtung umfasste Wasser direkt, ohne die Temperierleitung dabei zu erwärmen.
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Weiterhin kann das Heizelement die Temperierleitung zumindest teilweise umschlie-ßen. Die Heizelemente können dabei derart ausgebildet sein, dass die Wärme im Heizelement erzeugt wird und dann über Konduktion, durch Konvektion und/oder durch Strahlung auf die Temperierleitung und von dort auf das Fluid übertragen werden kann. Beispielsweise kann im Fall einer Induktionsheizung diese lediglich den in Richtung der Schwerkraft unteren Teil der Temperierleitung umschließen, in dem sich bevorzugt das Fluid sammelt.
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Insbesondere kann das Heizelement die Temperierleitung umfassen. Im Fall einer Widerstandsheizung kann eine elektrisch leitende Temperierleitung mit einer Spannungsquelle verbunden und von Strom durchflossen werden. Das Material der Temperierleitung erwärmt sich aufgrund seines ohmschen Widerstandes, wodurch das in der Temperierleitung vorhandene Fluid erwärmt wird. Im Fall einer Induktionsheizung kann ein induktionsfähiges Material, wie beispielsweise Kupfer, Stahl, Edelstahl oder Nickel, um nur einige zu nennen, für die Temperierleitung verwendet werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Austrocknung einer fluidbasierten Temperiervorrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie umfasst folgende Verfahrensschritte:
- - Ablassen des Temperierfluids.
- - Durchströmen der Temperiervorrichtung mit einem erwärmten Gas.
- - Erwärmung einzelner Teilbereiche der Temperiervorrichtung durch Heizelemente.
- - Prüfung der Feuchtigkeit des durch die Temperiervorrichtung geströmten Gases.
- - Wiederholung der Schritte zwei bis vier, bis die Feuchtigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht hat. Die zusätzliche Erwärmung der Temperiervorrichtung an einzelnen Teilbereichen führt dabei zu einer vorteilhaften Beschleunigung der Trocknung. Dabei können einzelne Schritte, insbesondere die Schritte zwei bis vier auch parallel erfolgen oder vertauscht werden.
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Insbesondere kann das erwärmte Gas Stickstoff umfassen. Dieser kann in Form als Bestandteil von trockener gereinigter Luft vorliegen oder auch zu hundert Prozent verwendet werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine prinzipielle Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage in der die Erfindung verwirklicht sein kann,
- 2 eine Detailansicht der Erfindung,
- 3 eine weitere Detailansicht der Erfindung, und
- 4 ein Flussdiagramm zu einem erfindungsgemäßen Verfahren.
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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 Retikel 7, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 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 Retikel 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 1 nm und 120 nm emittieren.
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2 zeigt eine Detailansicht der Erfindung, in der ein Facettenspiegel 30 dargestellt ist. Dieser umfasst einen Facettenträger 31, welcher Facetten 32 und einen Kühler 33 umfasst. Der Kühler 33 ist zur besseren Wärmeübertragung über ein Lot 35 mit dem Facettenträger 31 verbunden und umfasst Kühlleitungen 34, durch die ein Kühlfluid, wie beispielsweise Wasser 37, strömt. Das Wasser 37 führt die über die Absorption des Nutzlichtes durch die Facetten 32 und von dort in den Facettenträger 31 in Form von Wärme eingebrachte Energie wieder ab. Der Facettenträger 31 stützt sich auf einem Strukturring 36 der in 1 dargestellten Projektionsbelichtungsanlage 1 ab. Der Kühler 33 ist von einer Induktionsheizung 42 umgeben, die beim Austrocknen der Kühlvorrichtung 38 unterstützt, also das Verdampfen von in den Kühlleitungen 34 vorhandenen Wasserresten 47 (beispielhaft gestrichelt dargestellt) verstärkt. Das auf diese Weise verdampfte Wasser 37 kann daraufhin mit erwärmter trockener Luft aus den Kühlleitungen 34 transportiert werden. Dadurch können die Trockenzeiten gegenüber einer reinen Lufttrocknung vorteilhaft verkürzt werden.
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3 zeigt eine Kühlleitung 34, die exemplarisch mit verschiedenen Ausführungsformen von Heizvorrichtungen 42, 43, 44, 45 dargestellt ist. Bei der Kühlleitung 34 handelt es sich um eine Verbindung zwischen zwei verschiedenen Komponenten (nicht dargestellt), wie beispielsweise zwischen einem in einem wie in 2 dargestellten Facettenspiegel 30 angeordneten Kühler 33 und einer Vorrichtung (nicht dargestellt) zur Konditionierung des Kühlwassers. Die Kühlleitung 34 ist über einen Anschluss 39 mit einer der Komponenten (nicht dargestellt) verbunden. Im ersten Abschnitt 34 der Kühlleitung 34 ist eine Hochfrequenzheizung 45 um den Kühlleitungsabschnitt 34 angeordnet. Der Hochfrequenzgenerator 46 erzeugt ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld. Durch Absorption eines Teils der Feldenergie werden die Fluidreste, wie beispielsweise Wasser, erwärmt und verdampfen. Der Kühlleitungsabschnitt 34 darf in diesem Fall nur nichtleitende Stoffe, wie beispielsweise Kunststoff, umfassen. Im zweiten Abschnitt 34 der Kühlleitung 34 ist im Bereich einer Krümmung des Kühlleitungsabschnitts 34 eine Induktionsheizung 42 angeordnet. Der durch ein elektromagnetisches Wechselfeld in dem Kühlleitungsabschnitt 34 induzierte Strom erwärmt den Abschnitt 34, wodurch sich die Fluidreste erwärmen und verdampfen. Im Fall einer Induktionsheizung 42 muss das Material des Kühlleitungsabschnitts 34 für Induktion geeignet sein, wie beispielsweise Kupfer, Nickel und Stahl. Im dritten Abschnitt 34 der Kühlleitung 34 ist eine Widerstandsheizung 43 angeordnet, welche den Kühlleitungsabschnitt 34, welcher zwischen zwei isolierenden Halterungen 40 angeordnet ist, über einen Stromfluss und den elektrischen Widerstand des Materials des Kühlleitungsabschnittes 34 erwärmt und die Fluidreste zum Verdampfen bringt. Das Material der Kühlleitung 34 und die Stromstärke müssen entsprechend ausgelegt sein, wobei das Kühlwasser zweckmäßigerweise gegen den Kühlleitungsabschnitt 34 isoliert ist. Alternativ kann auch eine Widerstandsheizung 43 den Kühlleitungsabschnitt 34 umschließen und die in der Widerstandsheizung erzeugte Wärme über Wärmeleitung in die Kühlleitung übertragen. In einem vierten Abschnitt 34 der Kühlleitung 34 ist eine Infrarotheizung 44 angeordnet, welche über elektromagnetische Strahlung im Infraroten einen Teil des Abschnitts 34, wie beispielsweise einen Eckverbinder 41 des Kühlleitungsabschnitts 34, erwärmen kann. Die vier Ausführungsbeispiele einer Heizvorrichtung 42, 43, 44, 45 bieten je nach Beschaffenheit und Zugänglichkeit der Kühlleitung 34 verschiedene Lösungen für eine zonale Zusatzheizung 42, 43, 44, 45 der Kühlleitung 34 zur Austrocknung derselben an.
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4 zeigt ein mögliches Verfahren zur Austrocknung einer fluidbasierten Temperiervorrichtung für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.
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In einem ersten Verfahrensschritt 51 wird das Temperierfluid abgelassen.
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In einem zweiten Verfahrensschritt 52 wird die Temperiervorrichtung 38 mit einem erwärmten Gas durchströmt.
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In einem dritten Verfahrensschritt 53 werden einzelner Teilbereiche 33, 34.x der Temperiervorrichtung 38 durch Heizelemente 42, 43, 44, 45 erwärmt.
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Dabei können die Schritte 52 und 53 auch in umgekehrter Reihenfolge oder auch parallel durchgeführt werden.
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In einem vierten Verfahrensschritt 54 wird die Feuchtigkeit in der Temperiervorrichtung 38 überprüft. Falls die ermittelte Restfeuchte unter einem gewünschten Wert liegt, wird der Trocknungsvorgang mit Schritt 55 beendet. Falls nicht, werden die Schritte 52-54 wiederholt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Projektionsbelichtungsanlage
- 2
- Feldfacettenspiegel
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Beleuchtungsoptik
- 5
- Objektfeld
- 6
- Objektebene
- 7
- Retikel
- 8
- Retikelhalter
- 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
- Facettenspiegel
- 31
- Facettenträger
- 32
- Facettenspiegel
- 33
- Kühler
- 34,
- Kühlleitung
- 35
- Lot
- 36
- Strukturring
- 37
- Wasser
- 38
- Kühlvorrichtung
- 39
- Anschluss Kühlleitung
- 40
- Halterung Kühlleitung
- 41
- Eckverbinder
- 42
- Induktionsheizung
- 43
- Widerstandsheizung
- 44
- Infrarotheizung
- 45
- Hochfrequenzheizung
- 46
- Hochfrequenzgenerator
- 47
- Wasserreste
- 51
- Verfahrensschritt 1
- 52
- Verfahrensschritt 2
- 53
- Verfahrensschritt 3
- 54
- Verfahrensschritt 4
- 55
- Verfahrensschritt 5
