DE102021214318A1 - Fluid delivery apparatus and method for delivering a fluid to at least one ablation front - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Fluidzuführungsvorrichtung (38) zum Zuführen eines Fluids (28) zu mindestens einer Ablationsfront beim Abtragen von Material durch Multi-Photonen-Laserablation von einem Werkstück, bevorzugt von einem insbesondere monolithischen Substrat (25) für einen EUV-Spiegel, umfassend: mindestens eine flexible Fluidleitung (41), bevorzugt eine Mehrzahl von flexiblen Fluidleitungen (41), zum Zuführen des Fluids (28) zu der mindestens einen Ablationsfront, sowie mindestens ein Einlegebauteil (39, 40) zum Einlegen in einen Hohlraum (33, 35) des Werkstücks (25), wobei das Einlegebauteil (39, 40) mindestens einen Führungskanal aufweist, in dem die mindestens eine flexible Fluidleitung (41) geführt ist, um das Fluid (28) der mindestens einen Ablationsfront zuzuführen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Zuführen eines Fluids (28) zu mindestens einer Ablationsfront beim Abtragen von Material von einem Werkstück durch Multi-Photonen-Laserablation, bevorzugt von einem insbesondere monolithischen Substrat (25) für einen EUV-Spiegel (M4), mittels einer solchen Fluidzuführungsvorrichtung (38), umfassend: Einlegen des Einlegebauteils (39, 40) in einen Hohlraum (33, 35) des Werkstücks (25), sowie Zuführen des Fluids (28) zu der mindestens einen Ablationsfront durch die mindestens eine flexible Fluidleitung (41), die in dem mindestens einen Führungskanal des Einlegebauteils (39, 40) geführt ist. The invention relates to a fluid supply device (38) for supplying a fluid (28) to at least one ablation front when removing material by multi-photon laser ablation from a workpiece, preferably from an in particular monolithic substrate (25) for an EUV mirror, comprising: at least one flexible fluid line (41), preferably a plurality of flexible fluid lines (41), for supplying the fluid (28) to the at least one ablation front, and at least one insertion component (39, 40) for insertion into a cavity (33, 35) of the workpiece (25), wherein the insert component (39, 40) has at least one guide channel in which the at least one flexible fluid line (41) is guided in order to supply the fluid (28) to the at least one ablation front. The invention also relates to a method for supplying a fluid (28) to at least one ablation front when removing material from a workpiece by multi-photon laser ablation, preferably from an in particular monolithic substrate (25) for an EUV mirror (M4), by means such a fluid supply device (38), comprising: inserting the insert component (39, 40) into a cavity (33, 35) of the workpiece (25), and supplying the fluid (28) to the at least one ablation front through the at least one flexible fluid line ( 41), which is guided in the at least one guide channel of the insert component (39, 40).
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Die Erfindung betrifft eine Fluidzuführungsvorrichtung zum Zuführen eines Fluids zu mindestens einer Ablationsfront beim Abtragen von Material durch Multi-Photonen-Laserablation von einem Werkstück, bevorzugt von einem insbesondere monolithischen Substrat für einen EUV-Spiegel. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Zuführen eines Fluids zu der mindestens einen Ablationsfront beim Abtragen von Material durch Multi-Photonen-Laserablation von einem Werkstück, bevorzugt von einem insbesondere monolithischen Substrat für einen EUV-Spiegel, unter Verwendung einer solchen Fluidzuführungsvorrichtung.The invention relates to a fluid supply device for supplying a fluid to at least one ablation front when material is removed by multi-photon laser ablation from a workpiece, preferably from an in particular monolithic substrate for an EUV mirror. The invention also relates to a method for supplying a fluid to the at least one ablation front when removing material by multi-photon laser ablation from a workpiece, preferably from a particularly monolithic substrate for an EUV mirror, using such a fluid supply device.
In der EUV-Lithographie werden Projektionsbelichtungsanlagen zur Herstellung von Halbleiterbauelementen verwendet, die mit kurzwelliger Strahlung, so genannter EUV-Strahlung, bei einer Betriebswellenlänge zwischen ca. 5 nm und ca. 30 nm betrieben werden. Aufgrund der kurzwelligen Strahlung kommen zur Strahlführung und Fokussierung beschichtete Spiegel (EUV-Spiegel) zum Einsatz, die ein Substrat aus einem Material mit einem sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Bei dem Material des Substrats kann es sich beispielsweise um titandotiertes Quarzglas handeln, das unter dem Handelsnamen „Ultra-Low-Expansion“ (ULEO)-Glas bekannt ist. Bei dem Material des Substrats kann es sich aber auch um bestimmte Glaskeramiken handeln, die einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und z.B. unter den Handelsnamen „Clearceram®“ oder „Zerodur®“ angeboten werden. Die Produktivität bei der Herstellung der belichteten Wafer hängt stark von der Leistung der EUV-Lichtquelle ab, die zur Erzeugung der EUV-Strahlung dient. Eine hohe Leistung der auf die EUV-Spiegel auftreffenden Strahlung führt jedoch zu einer erhöhten thermischen Belastung der EUV-Spiegel. Trotz des extrem geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten führt die in das Substrat eingebrachte Wärmeleistung zu zunehmend nicht mehr tolerierbaren Formabweichungen der hochpräzisen Spiegel-Oberflächen. Um dem Bedarf der wachsenden Produktivität und dadurch immer leistungsstärkeren EUV-Lichtquellen gerecht zu werden, ist daher eine aktive Kühlung der EUV-Spiegel erforderlich.In EUV lithography, projection exposure systems are used to produce semiconductor components, which are operated with short-wave radiation, so-called EUV radiation, at an operating wavelength of between approximately 5 nm and approximately 30 nm. Due to the short-wave radiation, coated mirrors (EUV mirrors) are used for beam guidance and focusing, which have a substrate made of a material with a very low coefficient of thermal expansion. The material of the substrate can be, for example, titanium-doped quartz glass, which is known under the trade name "ultra-low-expansion" (ULEO) glass. However, the material of the substrate can also be certain glass ceramics that have a low coefficient of thermal expansion and are offered, for example, under the trade names “Clearceram®” or “Zerodur®”. The productivity in the manufacture of the exposed wafers depends heavily on the power of the EUV light source that is used to generate the EUV radiation. However, a high power of the radiation impinging on the EUV mirror leads to an increased thermal load on the EUV mirror. Despite the extremely low coefficient of thermal expansion, the heat output introduced into the substrate increasingly leads to shape deviations of the high-precision mirror surfaces that are no longer tolerable. Active cooling of the EUV mirrors is therefore necessary in order to meet the demand for growing productivity and thus ever more powerful EUV light sources.
Aufgrund der Tatsache, dass die typischen Substrat-Materialien eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und Materialstärken bzw. Dicken in der Größenordnung von mehreren Zentimetern aufweisen, ist es erforderlich, die entstehende Wärme großflächig abzutransportieren. Die effizienteste Methode ist eine volumetrische Kühlung in Form von internen Kühlkanälen, die mit einer Flüssigkeit, z.B. mit Wasser, durchflossen werden. Eine entscheidende Herausforderung besteht hierbei in der Realisierung von Hohlstrukturen in Form von Kühlkanälen im Volumen des Substrats, die einen vergleichsweise großen Querschnitt von in der Regel mehr als ca. 1 mm aufweisen und die in einem geringen Abstand unterhalb der optischen Oberfläche des Substrats verlaufen, an der eine reflektierende Beschichtung zur Reflexion von EUV-Strahlung aufgebracht ist.Due to the fact that the typical substrate materials have a very low thermal conductivity and material strengths or thicknesses in the order of magnitude of several centimeters, it is necessary to dissipate the heat generated over a large area. The most efficient method is volumetric cooling in the form of internal cooling channels through which a liquid, e.g. water, flows. A crucial challenge here is the realization of hollow structures in the form of cooling channels in the volume of the substrate, which have a comparatively large cross section of usually more than approx. 1 mm and which run at a small distance below the optical surface of the substrate which has a reflective coating applied to reflect EUV radiation.
Substrat-Materialien für EUV-Spiegel, z.B. titandotiertes Quarzglas (ULE®), werden u.a. durch Flammen-Hydrolyse aus SiO2 und TiO2 sukzessiv aufgebaut. Die Erzeugung von Hohlstrukturen in Form von Kühlkanälen kann daher erst im Nachgang im Volumen des Werkstückmaterials erfolgen. Konventionell können Hohlstrukturen in harten und brüchigen Materialien wie Gläsern oder (Glas-)Keramiken durch mechanisches Bearbeiten, z.B. durch Bohren (beispielsweise mittels eines Diamantbohrkopfs) oder ultraschall-basierten Abtrag realisiert werden. Sowohl die strukturelle Vielfalt als auch die erreichbare Tiefe der auf diese Weise hergestellten Hohlstrukturen ist stark limitiert. Des Weiteren besteht insbesondere bei taktilen Verfahren die Gefahr von signifikanten Verspannungen und Schädigungen des Materials.Substrate materials for EUV mirrors, eg titanium-doped quartz glass (ULE®), are successively built up from SiO 2 and TiO 2 by flame hydrolysis, among other things. The creation of hollow structures in the form of cooling channels can therefore only take place afterwards in the volume of the workpiece material. Conventionally, hollow structures can be realized in hard and brittle materials such as glass or (glass) ceramics by mechanical processing, for example by drilling (for example using a diamond drill bit) or ultrasonic-based removal. Both the structural diversity and the achievable depth of the hollow structures produced in this way are severely limited. Furthermore, there is a risk of significant tension and damage to the material, especially with tactile methods.
In der
In der
Das in der
Auch bei Herstellung komplexer Hohlstrukturen, die beispielsweise Verzweigungen aufweisen können, ist es erforderlich, die Ablationsfront bzw. den Bearbeitungsbereich in Kontakt mit einem Fluid zu bringen, um die Ablationsprodukte abzutransportieren sowie um das Werkstück lokal zu kühlen und thermische Spannungen zu vermeiden, die zur Schädigung des Materials und zum Auftreten von Spannungsdoppelbrechung führen können.Even when producing complex hollow structures, which can have branches, for example, it is necessary to bring the ablation front or the processing area into contact with a fluid in order to transport the ablation products away and to cool the workpiece locally and avoid thermal stresses that could lead to damage of the material and the occurrence of stress birefringence.
Aufgabe der Erfindungobject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fluidzuführungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die es auch bei der Herstellung von komplexen Hohlstrukturen ermöglichen, mindestens einer Ablationsfront ein Fluid zuzuführen.The object of the invention is to provide a fluid supply device and a method which make it possible to supply a fluid to at least one ablation front even when producing complex hollow structures.
Gegenstand der Erfindungsubject of the invention
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fluidzuführungsvorrichtung der eingangs genannten Art, umfassend: mindestens eine flexible Fluidleitung, bevorzugt eine Mehrzahl von flexiblen Fluidleitungen, zum Zuführen des Fluids zu der mindestens einen Ablationsfront, bevorzugt zu einer Mehrzahl von Ablationsfronten, sowie ein Einlegebauteil zum Einlegen in einen Hohlraum des Werkstücks, wobei das Einlegebauteil mindestens einen Führungskanal aufweist, in dem die mindestens eine flexible Fluidleitung geführt ist, um das Fluid der mindestens einen Ablationsfront zuzuführen.This object is achieved by a fluid supply device of the type mentioned at the outset, comprising: at least one flexible fluid line, preferably a plurality of flexible fluid lines, for supplying the fluid to the at least one ablation front, preferably to a plurality of ablation fronts, and an insertion component for insertion into one Cavity of the workpiece, wherein the insert component has at least one guide channel in which the at least one flexible fluid line is guided in order to supply the fluid to the at least one ablation front.
Die erfindungsgemäße Fluidzuführungsvorrichtung weist für die Zuführung des Fluids zu der (mindestens einen) Ablationsfront, die beim Herstellen einer Hohlstruktur in dem Material des Werkstücks bewegt wird, mindestens eine flexible Fluidleitung auf, die der Ablationsfront bei deren Bewegung durch das Werkstück nachgeführt werden kann. Um die flexible Fluidleitung, genauer gesagt deren freies Ende, an dem das Fluid austritt, an einer vorgegebenen Stelle innerhalb des Substrats zu positionieren, wird die flexible Fluidleitung bei der erfindungsgemäßen Fluidzuführungsvorrichtung in einem Führungskanal eines Einlegebauteils geführt, das in einen Hohlraum in dem Werkstück eingelegt wird.The fluid supply device according to the invention has at least one flexible fluid line for supplying the fluid to the (at least one) ablation front, which is moved during the production of a hollow structure in the material of the workpiece, and which can be guided along the ablation front as it moves through the workpiece. In order to position the flexible fluid line, more precisely its free end from which the fluid exits, at a predetermined point within the substrate, the flexible fluid line is guided in the fluid supply device according to the invention in a guide channel of an insert component that is inserted into a cavity in the workpiece becomes.
Dies ist insbesondere günstig, wenn von einer Wand des Hohlraums eine oder mehrere Strukturen abzweigen, die durch Multi-Photonen-Laserablation gebildet werden, da in diesem Fall das jeweilige Ende der Fluidleitung mit Hilfe des Einlegebauteils bzw. des Führungskanals an einer Stelle an der Wand des Hohlraums positioniert werden kann, von der die Struktur ausgeht, und beim Bilden der Struktur der Ablationsfront nachgeführt werden kann.This is particularly favorable when one or more structures formed by multi-photon laser ablation branch off from a wall of the cavity, since in this case the respective end of the fluid line can be connected to a point on the wall with the aid of the insert component or the guide channel of the cavity from which the structure emanates and can be tracked when forming the structure of the ablation front.
Es ist möglich, dass vor dem Einführen des Einlegebauteils in den Hohlraum bereits ein kurzer Abschnitt der jeweiligen von dem Hohlraum abzweigenden Struktur durch Multi-Photonen-Laserablation hergestellt wird. Um der hierbei gebildeten Ablationsfront ein Fluid zuzuführen, kann das Werkstück zumindest teilweise in ein Flüssigkeitsbad eingetaucht werden. Sobald die Ablationsfront einen Abstand von typischerweise mehr als ca. 20-40 mm von der Wand des Hohlraums aufweist, ist das Eintauchen in das Flüssigkeitsbad in der Regel nicht mehr ausreichend, da das abgetragene Material nicht mehr in ausreichendem Maße abtransportiert werden kann und der Ablationsprozess zum Erliegen kommt. Für die Herstellung von Strukturen, die von dem Hohlraum abzweigen und eine größere Länge als ca. 20-40 mm haben, ist es erforderlich, bei der Bewegung der Ablationsfront das Fluid mit Hilfe einer flexiblen Fluidleitung nachzuführen.It is possible for a short section of the respective structure branching off from the cavity to be produced by multi-photon laser ablation before the insertion component is inserted into the cavity. In order to supply a fluid to the ablation front formed in this way, the workpiece can be at least partially immersed in a liquid bath. As soon as the ablation front is at a distance of typically more than approx. 20-40 mm from the wall of the cavity, immersion in the liquid bath is usually no longer sufficient, since the material removed can no longer be transported away to a sufficient extent and the ablation process can no longer be carried out comes to a standstill. For the production of structures that branch off from the cavity and have a length greater than approx. 20-40 mm, it is necessary to track the fluid with the aid of a flexible fluid line when the ablation front moves.
Eine flexible Fluidleitung kann auch ohne ein Einlegebauteil der Ablationsfront nachgeführt werden, sofern die Hohlstruktur, die durch die Multi-Photonen-Ablation erzeugt wird, sich nicht verzweigt oder eine anderweitig zu komplexe Geometrie aufweist. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann mit Hilfe des Einlegebauteils jedoch die flexible Fluidleitung an derjenigen Stelle positioniert werden, an der eine Struktur von dem Hohlraum ausgehen bzw. abzweigen soll. Mit Hilfe des Einlegebauteils kann daher auch bei einer Hohlstruktur, die Verzweigungen aufweist, die Zuführung des Fluids zu der Ablationsfront sichergestellt werden, ohne dass ein manuelles Einfädeln der flexiblen Fluidleitung(en) in die von dem Hohlraum abzweigende(n) Struktur(en) erforderlich ist.A flexible fluid line can also follow the ablation front without an insert component, as long as the hollow structure that is produced by the multi-photon ablation does not branch or has a geometry that is otherwise too complex. However, as described above, the flexible fluid line can be positioned at the point at which a structure should start or branch off from the cavity with the help of the insert component. With the help of the insert component, the supply of the fluid to the ablation front can therefore also be ensured in the case of a hollow structure that has branches, without the flexible fluid line(s) having to be manually threaded into the structure(s) branching off from the cavity is.
Bei der Multi-Photonen-Laserablation wird zur Bildung einer Hohlstruktur die gepulste Laserstrahlung, in der Regel Ultrakurzpuls-Laserstrahlung, durch das Material des Substrats hindurch auf eine Stelle an der Rückseite des Werkstücks oder an einer Oberfläche innerhalb des Werkstücks, beispielsweise an einer Wand des oben beschriebenen Hohlraums, eingestrahlt, von welcher die zu bildende Struktur ausgehen soll. Bei der Multi-Photonen-Laserablation eine Ablationsfront erzeugt, die ausgehend von dieser Stelle durch das Material des Substrats bewegt wird, um die Hohlstruktur zu bilden. Für Details zum Abtragen von Material durch Multi-Photonen-Laserablation wird auf die
Für die Herstellung von Hohlstrukturen mit komplexen Geometrien kann das in der
Bei dem Fluid handelt es sich typischerweise um eine Flüssigkeit, beispielsweise um Wasser, das mit einem vergleichsweise großen Druck, in der Regel mit mehreren bar, aus der flexiblen Fluidleitung austritt. An Stelle einer Flüssigkeit kann auch ein Gas, beispielsweise Druckluft, mit der Ablationsfront in Kontakt gebracht werden, um die Ablationsprodukte abzutransportieren. Am freien Ende der flexiblen Fluidleitung (bzw. eines Schlauchs) kann eine Düse für den Austritt des Fluids angebracht sein, dies ist aber nicht zwingend erforderlich.The fluid is typically a liquid, for example water, which emerges from the flexible fluid line at a comparatively high pressure, usually at several bars. Instead of a liquid, a gas, for example compressed air, can also be brought into contact with the ablation front in order to transport away the ablation products. A nozzle for exiting the fluid can be attached to the free end of the flexible fluid line (or a hose), but this is not absolutely necessary.
Bei dem Werkstück handelt es sich bevorzugt um ein insbesondere monolithisches Substrat für einen EUV-Spiegel. Ein monolithisches Substrat ist einteilig ausgebildet und weist keine Fügefläche auf, an der zwei oder mehr Teilkörper des Substrats miteinander verbunden sind. Wie weiter oben beschrieben wurde, lassen sich Hohlstrukturen in einem solchen monolithischen Substrat nicht ohne weiteres durch mechanisches Bearbeiten, z.B. durch Bohren oder durch Schleifen, in dem harten und brüchigen Glas-Material herstellen, bei dem es sich beispielsweise um titandotiertes Quarzglas oder um eine Glaskeramik handeln kann. Der weiter oben beschriebene Hohlraum kann durch mechanisches Bearbeiten hergestellt werden, beispielsweise kann es sich bei dem Hohlraum um eine Bohrung handeln, die in das Substrat gefräst wird. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, dass der Hohlraum durch Multi-Photonen-Laserablation erzeugt wird, auch wenn dieses Verfahren bei der Herstellung von Hohlräumen mit großen Durchmessern zeitaufwändig ist.The workpiece is preferably an in particular monolithic substrate for an EUV mirror. A monolithic substrate is formed in one piece and does not have a joining surface on which two or more sub-bodies of the substrate are connected to one another. As described above, hollow structures in such a monolithic substrate cannot easily be produced by mechanical processing, e.g. by drilling or by grinding, in the hard and brittle glass material, which is, for example, titanium-doped quartz glass or a glass-ceramic can act. The cavity described above can be produced by mechanical processing, for example the cavity can be a bore which is milled into the substrate. In principle, however, it is also possible for the cavity to be produced by multi-photon laser ablation, even if this method is time-consuming when producing cavities with large diameters.
Bei einer Ausführungsform weist das Einlegebauteil eine Mehrzahl von Führungskanälen auf, in denen jeweils eine flexible Fluidleitung geführt ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist die Herstellung von Hohlstrukturen durch Multi-Photonen-Laserablation vergleichsweise langsam: eine jeweilige Ablationsfront bewegt sich typischerweise mit einer Geschwindigkeit, die bei wenigen Millimetern pro Stunde liegt. Bei einer Hohlstruktur, die eine ggf. erhebliche Anzahl von Kanälen oder von anderen Strukturen aufweist, die von dem Hohlraum ausgehen, ist es daher günstig, die mehreren Kanäle bzw. anderen Strukturen zeitgleich herzustellen. Zu diesem Zweck können gleichzeitig mehrere gepulste Laserstrahlen durch das Volumen des Werkstücks hindurch eingestrahlt werden, um gleichzeitig mehrere Ablationsfronten zu bilden, an denen das Material des Werkstücks abgetragen wird, wodurch mehrere von dem Hohlraum abzweigende Strukturen bzw. Kanäle gleichzeitig hergestellt werden können.In one embodiment, the insert component has a plurality of guide channels, in each of which a flexible fluid line is guided. As described above, the production of hollow structures by multi-photon laser ablation is comparatively slow: each ablation front typically moves at a speed of a few millimeters per hour. In the case of a hollow structure, which may have a considerable number of channels or other structures that emanate from the cavity, it is therefore favorable to produce the plurality of channels or other structures at the same time. For this purpose, several pulsed laser beams can be irradiated simultaneously through the volume of the workpiece in order to simultaneously form several ablation fronts at which the material of the workpiece is removed, whereby several structures or channels branching off from the cavity can be produced simultaneously.
Die gleichzeitige Erzeugung mehrerer Abtragsfronten erfordert die gleichzeitige Zuführung des Fluids zu den Abtragsfronten mit Hilfe einer entsprechenden Anzahl von Führungskanälen bzw. von flexiblen Fluidleitungen, die den jeweiligen Abtragsfronten nachgeführt werden. Idealerweise können alle von dem Hohlraum abzweigenden Strukturen zeitparallel hergestellt werden. Ist die Anzahl der abzweigenden Strukturen zu groß, können diese in mehrere Gruppen aufgeteilt werden, die jeweils gemeinsam zeitparallel bearbeitet werden. Für die Herstellung einer jeweiligen Gruppe von Strukturen können unterschiedlich ausgebildete Einlegebauteile verwendet werden.The simultaneous generation of several removal fronts requires the simultaneous supply of the fluid to the removal fronts with the aid of a corresponding number of guide channels or flexible fluid lines, which track the respective removal fronts. Ideally, all structures branching off from the cavity can be produced simultaneously. If the number of branching structures is too large, they can be divided into several groups, which are each processed together at the same time. Differently designed insert components can be used for the production of a respective group of structures.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Fluidleitung und einer Kanalwand des Führungskanals ein durchströmbarer Spalt, insbesondere ein Ringspalt, zur Rückführung des Fluids von der Ablationsfront gebildet. Die flexible Fluidleitung weist einen Durchmesser auf, der so gewählt ist, dass das in der Fluidleitung der Abtragsfront zugeführte Fluid über den durchströmbaren Spalt wieder abgeführt werden kann. Der Strömungsquerschnitt des Spalts sollte in der Regel zumindest dem Strömungsquerschnitt des Fluids in der flexiblen Fluidleitung entsprechen.In a further embodiment, a flow-through gap, in particular an annular gap, is formed between the fluid line and a channel wall of the guide channel for returning the fluid from the ablation front. The flexible fluid line has a diameter that is selected in such a way that the fluid supplied to the removal front in the fluid line can be discharged again via the gap that can be flowed through. The flow cross section of the gap should generally correspond at least to the flow cross section of the fluid in the flexible fluid line.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Führungskanal mindestens einen abgerundeten Abschnitt zur Richtungsänderung der flexiblen Fluidleitung auf. In der Regel verlaufen die Strukturen, die von dem Hohlraum in dem Werkstück abzweigen, nicht parallel zur der Richtung, entlang derer das Einlegebauteil in das Werkstück eingelegt bzw. eingeführt wird. Geht der jeweilige Führungskanal von der Stirnseite des Einlegebauteils aus, ist es daher in der Regel erforderlich, die Richtung der flexiblen Fluidleitung innerhalb des Einlegebauteils zu ändern. Eine solche Richtungsänderung erfolgt idealerweise durch die Führung der Fluidleitung entlang eines abgerundeten bzw. gekrümmten Abschnitts des Führungskanals. An dem abgerundeten Abschnitt erfolgt bevorzugt eine Richtungsänderung der flexiblen Fluidleitung unter einem stumpfen Winkel, d.h. unter einem Winkel, der größer als 90° ist.In a further embodiment, the guide channel has at least one rounded section for changing the direction of the flexible fluid line. As a rule, the structures that branch off from the cavity in the workpiece do not run parallel to the direction along which the insert component is inserted or introduced into the workpiece. Does the respective guide channel go from the end face of the insert component, it is therefore usually necessary to change the direction of the flexible fluid line within the insert component. Such a change in direction ideally takes place by guiding the fluid line along a rounded or curved section of the guide channel. A change in direction of the flexible fluid line preferably takes place at the rounded section at an obtuse angle, ie at an angle that is greater than 90°.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Einlegebauteil stabförmig und der (mindestens eine) Führungskanal erstreckt sich von einer Stirnseite des Einlegebauteils zu einer Mantelfläche des Einlegebauteils. In diesem Fall handelt es sich bei dem Hohlraum in dem Werkstück typischerweise um einen geradlinigen Kanal, der bevorzugt einen konstanten Durchmesser aufweist und der sich ausgehend von einer Öffnung an einer Seite des Werkstücks in das Volumen des Werkstücks hinein erstreckt. Das Einlegebauteil wird in diesem Fall in den Hohlraum eingelegt, indem dieses durch die Öffnung des Werkstücks in den Hohlraum eingeschoben wird. Die Stirnseite des Einlegebauteils ist hierbei durch die Öffnung in dem Werkstück von außen zugänglich, sodass die flexiblen Fluidleitungen an der Stirnseite des Einlegebauteils von dem Werkstück weggeführt und mit einer Bereitstellungseinrichtung für das Fluid, die eine Pumpe oder dergleichen aufweist, verbunden werden können. Mit Hilfe des weiter oben beschriebenen abgerundeten Abschnitts des Führungskanals kann eine jeweilige flexible Fluidleitung von der Stirnseite des Einlegebauteils zur Mantelfläche des Einlegebauteils geführt werden.In a further embodiment, the insert component is rod-shaped and the (at least one) guide channel extends from an end face of the insert component to a lateral surface of the insert component. In this case, the cavity in the workpiece is typically a straight channel, preferably of constant diameter, which extends into the volume of the workpiece from an opening on one side of the workpiece. In this case, the insert component is inserted into the cavity by being pushed into the cavity through the opening in the workpiece. The end face of the insert component is accessible from the outside through the opening in the workpiece, so that the flexible fluid lines on the end face of the insert component can be routed away from the workpiece and connected to a supply device for the fluid, which has a pump or the like. With the aid of the rounded section of the guide channel described above, a respective flexible fluid line can be guided from the end face of the insert component to the outer surface of the insert component.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform münden die Führungskanäle an der Mantelseite des Einlegebauteils in Öffnungen, die bevorzugt in Längsrichtung des Einlegebauteils nebeneinander angeordnet sind und die insbesondere in Längsrichtung des Einlegebauteils in gleichen Abständen zueinander angeordnet sind. Unter einer Anordnung der Öffnungen in Längsrichtung des Einlegebauteils nebeneinander wird verstanden, dass die Öffnungen entlang einer gemeinsamen Geraden bzw. Linie verlaufen, die sich in Längsrichtung des Einlegebauteils erstreckt. Mit anderen Worten sind die Öffnungen nicht in Umfangsrichtung des Einlegebauteils zueinander versetzt. Dies ist günstig, wenn eine Mehrzahl von Strukturen, die entlang einer gemeinsamen Linie von dem Hohlraum abzweigen, durch Multi-Photonen-Laserablation hergestellt werden soll. Falls die zu bildenden Strukturen in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind, sind auch die Öffnungen in Längsrichtung des Einlegebauteils äquidistant, d.h. in gleichen Abständen voneinander, angeordnet.In a further development of this embodiment, the guide channels on the jacket side of the insert open into openings which are preferably arranged next to one another in the longitudinal direction of the insert and which are arranged at equal distances from one another in particular in the longitudinal direction of the insert. An arrangement of the openings next to one another in the longitudinal direction of the insert component means that the openings run along a common straight line or line, which extends in the longitudinal direction of the insert component. In other words, the openings are not offset from one another in the circumferential direction of the insert component. This is favorable when a plurality of structures branching off from the cavity along a common line are to be produced by multi-photon laser ablation. If the structures to be formed are arranged at equal distances from one another, the openings are also arranged equidistantly in the longitudinal direction of the insert component, i.e. at equal distances from one another.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das stabförmige Einlegebauteil (kreis-)zylindrisch ausgebildet ist und weist bevorzugt einen Durchmesser zwischen 5 mm und 10 mm auf. Die Geometrie des Einlegebauteils ist an die Geometrie des Hohlraums angepasst, der in diesem Fall ebenfalls (kreis-)zylindrisch ausgebildet ist. Der Durchmesser des Hohlraums ist geringfügig größer als der Durchmesser des Einlegebauteils. Ein zylindrischer Hohlraum, der einen vergleichsweise großen Durchmesser aufweist, kann durch mechanische Bearbeitung, z.B. durch Schleifen, hergestellt werden und beispielsweise als (Sack-)Bohrung ausgebildet sein. Das Einlegebauteil wird in diesem Fall typischerweise in den zylindrischen Hohlraum eingeschoben, bis dieses an der Stirnseite des Hohlraums anliegt. Auf diese Weise wird die Position der Öffnungen in Längsrichtung des Einlegebauteils festgelegt. Das Einlegebauteil wird zusätzlich so ausgerichtet bzw. gedreht, dass die Öffnungen in der Mantelfläche des Einlegebauteils in Umfangsrichtung so positioniert sind, dass diese mit den Stellen übereinstimmen, von denen die Strukturen ausgehen sollen, die von dem Hohlraum abzweigen. Des Weiteren kann die Stirnfläche des Einlegebauteils einen überstehenden Abschnitt (Feder) aufweisen, der in eine Kerbe bzw. eine Nut im Werkstück einrastet, um die axiale Positionierung zu erleichtern (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Es ist möglich, vor dem Einlegen des Einlegebauteils einen Abstandshalter z.B. in Form eines Vollzylinders in den Hohlraum einzuführen, mit dessen Stirnseite das Einlegebauteil in Kontakt gebracht wird. Auf diese Weise kann die Länge des Einlegebauteils reduziert werden.In a development of this embodiment, the rod-shaped insert component is (circular) cylindrical and preferably has a diameter of between 5 mm and 10 mm. The geometry of the insert component is adapted to the geometry of the cavity, which in this case is also (circular) cylindrical. The diameter of the cavity is slightly larger than the diameter of the insert component. A cylindrical cavity that has a comparatively large diameter can be produced by mechanical processing, e.g. by grinding, and can be designed, for example, as a (blind) bore. In this case, the insert component is typically pushed into the cylindrical cavity until it rests against the end face of the cavity. In this way, the position of the openings in the longitudinal direction of the insert component is fixed. The insert component is additionally aligned or rotated in such a way that the openings in the lateral surface of the insert component are positioned in the circumferential direction in such a way that they correspond to the points from which the structures branching off from the cavity are to emanate. Furthermore, the end face of the insert component can have a protruding section (tongue) which snaps into a notch or a groove in the workpiece in order to facilitate axial positioning (lock and key principle). Before inserting the insert component, it is possible to insert a spacer, e.g. in the form of a solid cylinder, into the cavity, with the end face of which the insert component is brought into contact with. In this way, the length of the insert component can be reduced.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist der mindestens eine Führungskanal einen (Innen-)Durchmesser zwischen 1 mm und 4 mm auf. Die Strukturen, die von dem Hohlraum ausgehen, weisen in der Regel einen deutlich geringeren Durchmesser auf als das Einlegebauteil. Dies ist günstig, da auf diese Weise in dem Einlegebauteil mehrere Führungskanäle untergebracht werden können, die innerhalb des Einlegebauteils verlaufen.In a further embodiment, the at least one guide channel has an (internal) diameter of between 1 mm and 4 mm. The structures that emanate from the cavity generally have a significantly smaller diameter than the insert component. This is favorable since in this way a plurality of guide channels running within the insert component can be accommodated in the insert component.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die mindestens eine Fluidleitung einen Außendurchmesser von 1 mm oder weniger auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es in der Regel erforderlich, dass zwischen der Fluidleitung und der Wand eines jeweiligen Führungskanals ein Spalt für die Rückführung des Fluids verbleibt. Der Außendurchmesser der Fluidleitung ist daher entsprechend geringer als der (Innen-)Durchmesser des Führungskanals.In a further embodiment, the at least one fluid line has an outer diameter of 1 mm or less. As has been described above, it is generally necessary for a gap to remain between the fluid line and the wall of a respective guide channel for the return of the fluid. The outer diameter of the fluid line is therefore correspondingly smaller than the (inner) diameter of the guide channel.
Das Einlegebauteil kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Beispielsweise können die Führungskanäle als Rohre, beispielsweise als Edelstahlrohre oder als Kunststoffrohre, ausgebildet sein, die gebogen werden bzw. gebogen sind, um den oder die abgerundeten Abschnitte zu bilden. Die Führungskanäle in Form der Rohre, z.B. der Edelstahlrohre oder der Kunststoffrohre, können gebündelt werden und z.B. in ein geeignetes Material eingegossen werden, um ein Einlegebauteil mit einer gewünschten Geometrie, z.B. in der Art eines Zylinders, herzustellen.The insert component can be designed in different ways. For example, the guide channels as tubes, such as stainless steel tubes or plastic tubes, be formed, which are bent or are bent to the or to form the rounded sections. The guide channels in the form of tubes, for example stainless steel tubes or plastic tubes, can be bundled and cast in a suitable material, for example, in order to produce an insert component with a desired geometry, for example in the manner of a cylinder.
Alternativ kann das Einlegebauteil durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt werden. In diesem Fall besteht das Einlegebauteil typischerweise aus einem im 3D-Druckverfahren hergestellten Körper, bei dem die Führungskanäle in Form von Hohlstrukturen bei der additiven Fertigung gebildet werden. Für die Herstellung des Einlegebauteils können die bei 3D-Druck typischen Metalle, Kunststoffe oder sogar glasartige Materialien verwendet werden.Alternatively, the insert component can be produced by an additive manufacturing process. In this case, the insert component typically consists of a body produced using the 3D printing process, in which the guide channels are formed in the form of hollow structures during additive manufacturing. The metals, plastics or even glass-like materials typical of 3D printing can be used to produce the insert component.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fluidzuführungsvorrichtung eine Fluidbereitstellungseinrichtung zur Zuführung des Fluids zu der mindestens einen flexiblen Fluidleitung. Die Fluidbereitstellungseinrichtung kann zur Bereitstellung des Fluids ein Fluidreservoir aufweisen. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist es typischerweise günstig, das Fluid mit einem vergleichsweise großen Druck von mehreren bar aus der Fluidleitung austreten zu lassen. Es ist daher günstig, der flexiblen Fluidleitung das Fluid mit Hilfe einer Pumpe zuzuführen, die einen entsprechend großen Druck erzeugt und die Teil der Fluidbereitstellungseinrichtung ist.In a further embodiment, the fluid supply device comprises a fluid supply device for supplying the fluid to the at least one flexible fluid line. The fluid supply device can have a fluid reservoir for supplying the fluid. As described above, it is typically favorable to let the fluid exit the fluid line at a comparatively high pressure of several bars. It is therefore favorable to supply the fluid to the flexible fluid line with the aid of a pump which generates a correspondingly high pressure and which is part of the fluid supply device.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fluidzuführungsvorrichtung mindestens eine Nachführungseinrichtung zur automatisierten Nachführung der mindestens einen flexiblen Fluidleitung bei einer Bewegung der Ablationsfront im Material des Werkstücks. Die Ablationsfront bewegt sich bei der Multi-Photonen-Laserablation typischerweise mit einer konstanten BearbeitungsGeschwindigkeit innerhalb des Volumens des Werkstücks. Die automatisierte Nachführung der flexiblen Fluidleitung erfolgt ebenfalls mit der BearbeitungsGeschwindigkeit. Für die Nachführung wird die flexible Fluidleitung nachgeschoben, beispielsweise indem diese mit einer konstanten Geschwindigkeit von einer Spule oder dergleichen abgewickelt wird. Für das Nachführen der flexiblen Fluidleitung ist es erforderlich, dass das Material der Fluidleitung eine ausreichende Schubsteifigkeit aufweist, was aber bei den für flexible Fluidleitungen verwendeten Materialien typischerweise der Fall ist. Für den Fall, dass die Ablationsfronten sich mit unterschiedlichen Bearbeitungs-Geschwindigkeiten in dem Material des Werkstücks bewegen, kann die Nachführungseinrichtung ausgebildet sein, die Fluidleitungen mit einer individuell angepassten Geschwindigkeit nachzuführen.In a further embodiment, the fluid supply device comprises at least one tracking device for automated tracking of the at least one flexible fluid line when the ablation front moves in the material of the workpiece. In multi-photon laser ablation, the ablation front typically moves at a constant processing speed within the volume of the workpiece. The automated tracking of the flexible fluid line also takes place at the processing speed. For the tracking, the flexible fluid line is pushed in, for example by being unwound from a spool or the like at a constant speed. In order to track the flexible fluid line, it is necessary for the material of the fluid line to have sufficient shearing rigidity, which is typically the case with the materials used for flexible fluid lines. In the event that the ablation fronts move at different processing speeds in the material of the workpiece, the tracking device can be designed to track the fluid lines at an individually adjusted speed.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuführen eines Fluids zu mindestens einer Ablationsfront beim Abtragen von Material von einem Werkstück durch Multi-Photonen-Laserablation, bevorzugt von einem insbesondere monolithischen Substrat für einen EUV-Spiegel, mittels einer Fluidzuführungsvorrichtung, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, wobei das Verfahren umfasst: Einlegen des Einlegebauteils in einen Hohlraum des Werkstücks, sowie Zuführen des Fluids zu der mindestens einen Ablationsfront durch die mindestens eine flexible Fluidleitung, die in dem mindestens einen Führungskanal des Einlegebauteils geführt ist. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann mit Hilfe einer Fluidzuführungsvorrichtung, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist, die flexible Fluidleitung automatisiert der Ablationsfront nachgeführt werden, wenn diese sich durch das Werkstück bewegt.Another aspect of the invention relates to a method for supplying a fluid to at least one ablation front when removing material from a workpiece by multi-photon laser ablation, preferably from an in particular monolithic substrate for an EUV mirror, by means of a fluid supply device as above described, the method comprising: inserting the insert component into a cavity of the workpiece, and supplying the fluid to the at least one ablation front through the at least one flexible fluid line, which is guided in the at least one guide channel of the insert component. As has been described above, the flexible fluid line can automatically follow the ablation front with the aid of a fluid supply device, which is designed as described above, when it moves through the workpiece.
Bei einer Variante wird vor dem Einlegen des Einlegebauteils der Hohlraum mit einer Fluid gefüllt und ausgehend von dem mit dem Fluid gefüllten Hohlraum wird durch Multi-Photonen-Laserablation eine Mehrzahl von an den Hohlraum angrenzenden Kanalabschnitten gebildet. Für die Herstellung von vergleichsweise kurzen Abschnitten von Kanälen oder von anderen Strukturen, die von dem Hohlraum ausgehen bzw. abzweigen, wird typischerweise keine lokale Zuführung eine Fluids zu der Ablationsfront mit Hilfe einer (flexiblen) Fluidleitung benötigt: Bei einer Länge des Kanalabschnitts, die in der Regel in der Größenordnung von nicht mehr als ca. 20-40 mm liegt, ist es ausreichend, wenn der Hohlraum als Ganzes - und damit auch die bei der Multi-Photonen-Absorption gebildeten Kanalabschnitte - mit einem Fluid gefüllt werden. Typischerweise wird zu diesem Zweck mit dem Fluid das Werkstück teilweise in eine Flüssigkeit bzw. in ein Flüssigkeitsbad, üblicherweise in ein Wasserbad, eingetaucht.In one variant, before the insertion component is inserted, the cavity is filled with a fluid and, starting from the cavity filled with the fluid, a plurality of channel sections adjoining the cavity are formed by multi-photon laser ablation. For the production of comparatively short sections of channels or other structures that emanate from or branch off from the cavity, typically no local supply of a fluid to the ablation front using a (flexible) fluid line is required: With a length of the channel section that is generally in the order of no more than approx. 20-40 mm, it is sufficient if the cavity as a whole - and thus also the channel sections formed during multi-photon absorption - are filled with a fluid. For this purpose, the workpiece is typically partially immersed in a liquid or in a liquid bath, usually in a water bath, with the fluid.
Bei einer Weiterbildung dieser Variante werden nach dem Einlegen des Einlegebauteils in den Hohlraum ausgehend von den Stirnseiten der Kanalabschnitte eine Mehrzahl von Ablationsfronten erzeugt und im Material des Werkstücks bewegt, um eine Mehrzahl von Kanälen zu erzeugen, wobei die Mehrzahl der flexiblen Fluidleitungen bei der Bewegung der Ablationsfronten im Material des Werkstücks nachgeführt werden.In a further development of this variant, after the insert component has been inserted into the cavity, starting from the end faces of the channel sections, a plurality of ablation fronts are produced and moved in the material of the workpiece in order to produce a plurality of channels, with the majority of the flexible fluid lines moving during the movement of the Ablation fronts are tracked in the material of the workpiece.
Für den Fall, dass es sich bei dem Werkstück um ein Substrat für einen EUV-Spiegel handelt, kann dieses beispielsweise zwei Hohlräume aufweisen, die als Fluidverteiler und als Fluidsammler dienen und in die jeweils ein Einlegebauteil eingelegt wird. Die beiden Hohlräume werden durch eine Mehrzahl von Kanälen, die von dem ersten Hohlraum abzweigen und in dem zweiten Hohlraum münden, fluidisch miteinander verbunden. Ausgehend von jeweils einem der beiden Hohlräume kann hierbei jeweils ein erster bzw. zweiter Kanalabschnitt, der etwa die Hälfte der Länge eines jeweiligen Kanals entspricht, durch Multi-Photonen-Laserablation hergestellt werden. Ungefähr in der Mitte der Länge des Kanals kommt es bei der Herstellung zu einer Überlappung der Abtragsfronten der beiden Kanalabschnitte, wodurch ein durchgehender Kanal entsteht, der den Fluidverteiler mit dem Fluidsammler verbindet.If the workpiece is a substrate for an EUV mirror, it can have two cavities, for example, which serve as fluid distributors and fluid collectors and in each of which an insert component is inserted. The two cavities are fluidically connected to one another by a plurality of channels which branch off from the first cavity and open into the second cavity. Starting from each In one of the two cavities, a first or second channel section, which corresponds to approximately half the length of a respective channel, can be produced by multi-photon laser ablation. Approximately in the middle of the length of the channel, the removal fronts of the two channel sections overlap during manufacture, as a result of which a continuous channel is created which connects the fluid distributor to the fluid collector.
Für den Fall, dass es sich bei den Kanälen um Kühlkanäle bzw. um Kühlstrukturen für einen EUV-Spiegel handelt, verlaufen diese typischerweise nicht geradlinig zwischen dem Fluidverteiler und dem Fluidsammler, sondern sind abgewinkelt und weisen in der Regel einen Verteilerkanal auf, in dem das Fluid ausgehend von dem Fluidverteiler, der einen vergleichsweise großen Abstand zur optischen Oberfläche des EUV-Spiegels aufweist, in die Nähe der Oberfläche transportiert wird. In einem Kanalabschnitt, der einen Kühlkanal bildet, wird das Fluid, typischerweise in Form von Kühlwasser, an der Oberfläche entlanggeführt, bevor das Fluid in einem Sammlerkanal von der Oberfläche weggeführt und dem Fluidsammler zugeführt wird.If the channels are cooling channels or cooling structures for an EUV mirror, they typically do not run in a straight line between the fluid distributor and the fluid collector, but are angled and usually have a distribution channel in which the Fluid is transported starting from the fluid distributor, which has a comparatively large distance from the optical surface of the EUV mirror, in the vicinity of the surface. In a channel section that forms a cooling channel, the fluid, typically in the form of cooling water, is conducted along the surface before the fluid is conducted away from the surface in a collector channel and fed to the fluid collector.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.Further features and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, with reference to the figures of the drawing, which show details essential to the invention, and from the claims. The individual features can each be realized individually or together in any combination in a variant of the invention.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
-
1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie, -
2a-b schematische Schnittdarstellungen eines Spiegels der Projektionsbelichtungsanlage von1 mit einer Hohlstruktur, die eine Mehrzahl von Kühlkanälen aufweist, -
2c eine schematische Darstellung des Spiegels von2a,b bei der Herstellung der Hohlstruktur unter Verwendung einer Fluidzuführungsvorrichtung mit zwei unterschiedlichen Einlegebauteilen, -
3a-c schematische Darstellungen eines ersten Beispiels der Fluidzuführungsvorrichtung mit einem Einlegebauteil mit mehreren Führungskanälen in Form von gebogenen Rohren zur Führung von flexiblen Fluidleitungen, sowie -
4a,b schematische Darstellungen eines zweiten Beispiels der Fluidzuführungseinrichtung, bei der das Einlegebauteil durch additive Fertigung hergestellt wurde.
-
1 a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography, -
2a-b schematic sectional views of a mirror of the projection exposure system from1 with a hollow structure having a plurality of cooling channels, -
2c a schematic representation of the mirror of2a,b in the production of the hollow structure using a fluid supply device with two different insert components, -
3a-c schematic representations of a first example of the fluid supply device with an insert component with a plurality of guide channels in the form of bent tubes for guiding flexible fluid lines, and -
4a,b schematic representations of a second example of the fluid supply device, in which the insert component was produced by additive manufacturing.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.In the following description of the drawings, identical reference symbols are used for identical or functionally identical components.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zum sonstigen Beleuchtungssystem separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst das Beleuchtungssystem die Lichtquelle 3 nicht.One embodiment of an illumination system 2 of the projection exposure system 1 has, in addition to a light or
Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikelverlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar.A
In
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst ein Projektionssystem 10. Das Projektionssystem 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.The projection exposure system 1 comprises a
Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung 16, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung, Beleuchtungsstrahlung oder Beleuchtungslicht bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um eine Plasmaquelle handeln, zum Beispiel um eine LPP-Quelle (Laser Produced Plasma, mithilfe eines Lasers erzeugtes Plasma) oder um eine DPP-Quelle (Gas Discharged Produced Plasma, mittels Gasentladung erzeugtes Plasma). Es kann sich auch um eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle handeln. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich um einen Freie-Elektronen-Laser (Free-Electron-Laser, FEL) handeln.The
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektorspiegel 17 gebündelt. Bei dem Kollektorspiegel 17 kann es sich um einen Kollektorspiegel mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektorspiegels 17 kann im streifenden Einfall (Grazing Incidence, GI), also mit Einfallswinkeln größer als 45°, oder im normalen Einfall (Normal Incidence, NI), also mit Einfallwinkeln kleiner als 45°, mit der Beleuchtungsstrahlung 16 beaufschlagt werden. Der Kollektorspiegel 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.The
Nach dem Kollektorspiegel 17 propagiert die Beleuchtungsstrahlung 16 durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18. Die Zwischenfokusebene 18 kann eine Trennung zwischen einem Strahlungsquellenmodul, aufweisend die Strahlungsquelle 3 und den Kollektorspiegel 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.After the
Die Beleuchtungsoptik 4 umfasst einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20. Bei dem Umlenkspiegel 19 kann es sich um einen planen Umlenkspiegel oder alternativ um einen Spiegel mit einer über die reine Umlenkungswirkung hinaus bündelbeeinflussenden Wirkung handeln. Alternativ oder zusätzlich kann der Umlenkspiegel 19 als Spektralfilter ausgeführt sein, der eine Nutzlichtwellenlänge der Beleuchtungsstrahlung 16 von Falschlicht einer hiervon abweichenden Wellenlänge trennt. Der erste Facettenspiegel 20 umfasst eine Vielzahl von einzelnen ersten Facetten 21, welche im Folgenden auch als Feldfacetten bezeichnet werden. Von diesen Facetten 21 sind in der
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet. Mit Hilfe des zweiten Facettenspiegels 22 werden die einzelnen ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 abgebildet. Der zweite Facettenspiegel 22 ist der letzte bündelformende oder auch tatsächlich der letzte Spiegel für die Beleuchtungsstrahlung 16 im Strahlengang vor dem Objektfeld 5.The
Das Projektionssystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The
Bei dem in der
Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, eine hoch reflektierende Beschichtung für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen.Like the mirrors of the
An einer Oberfläche 25a des monolithischen Substrats 25 ist eine reflektierende Beschichtung 26 aufgebracht. Ein Teilbereich der Oberfläche 25a, der sich innerhalb der reflektierenden Beschichtung 26 befindet, wird von der EUV-Strahlung 16 des Projektionssystems 10 getroffen und bildet einen (nicht bildlich dargestellten) optisch genutzten Teilbereich der reflektierenden Beschichtung 26. Die reflektierende Beschichtung 26 kann zur Reflexion der EUV-Strahlung 16 beispielsweise eine Mehrzahl von Schichtpaaren aus Materialien mit jeweils unterschiedlichem Realteil des Brechungsindexes aufweisen, die bei einer Wellenlänge der EUV-Strahlung 16 von 13,5 nm beispielsweise aus Si und Mo gebildet sein können.On a
Das Substrat 25 weist eine Hohlstruktur 27 auf, die mit einem Fluid 28 durchströmt werden kann, bei dem es sich im gezeigten Beispiel um Wasser handelt. Das in
Für die Zuführung des Fluids 28 zu der Einlassöffnung 29 sowie für das Abführen des Fluids 28 von einer in
Die Kühleinrichtung 32 weist auch eine nicht bildlich dargestellte Abführungsleitung auf, um das Kühlwasser über die Auslassöffnung von dem Substrat 25 bzw. von der Hohlstruktur 27 abzuführen. Auch die anderen Spiegel M1-M3, M5, M6 des Projektionssystems 10 sowie die Spiegel des Beleuchtungssystems 2 können zur Kühlung mit der Kühleinrichtung 32 oder ggf. mit weiteren zu diesem Zweck vorgesehenen Temperier- bzw. Kühleinrichtungen verbunden werden.The
Wie in
Für die Herstellung der in
Für die Herstellung der Kanalabschnitte 37 wird eine Mehrzahl von gepulsten Laserstrahlen ausgehend von der Oberfläche 25a des Substrats 25 durch das Material des Substrats 25 hindurch auf die Oberseite des Hohlraums 33 eingestrahlt, der den Fluidverteiler bildet, und dort fokussiert. Mit einem jeweiligen eingestrahlten gepulsten Laserstrahl wird der Fokusbereich in einem Bewegungsmuster mit einer Mehrzahl von parallelen, in Z-Richtung zueinander versetzten Ablationsbahnen bewegt, die eine Ablationsfront 30a bilden, die unter einem Winkel von ca. 45° zur Dickenrichtung Z des Substrats 25 ausgerichtet ist. Für den Versatz der Ablationsbahnen in Z-Richtung wird die Fokusposition des eingestrahlten Laserstrahls in Z-Richtung verändert.To produce the
Ausgehend von der Stelle an der Oberseite des Hohlraums 33, von welcher der Kanalabschnitt 37 ausgeht, wird die Ablationsfront 30a mehrmals in Dickenrichtung (Z-Richtung) relativ zum Substrat 25 verschoben, um das Material des Substrats 25 abzutragen und den Kanalabschnitt 37 zu bilden. Bei der Verschiebung kann die Ablationsfont 30a ortsfest bleiben und das Substrat 25 wird in Z-Richtung nach unten verschoben, bis die Ablationsfront 30a einen Abstand von ca. 20-40 mm von der Oberseite des Hohlraums 33 aufweist. Für die Herstellung eines Kanalabschnitts 37 mit einer größeren Länge durch Multi-Photonen-Laserablation ist es in der Regel erforderlich, dass die Abtragsfront 30a lokal mit einem Fluid 28 gespült wird, wie dies weiter unten näher beschrieben wird. Die Herstellung von Kanalabschnitten 37, die von dem Hohlraum 35 ausgehen, der den Fluidsammler bildet, erfolgt auf entsprechende Weise durch Multi-Photonen-Laserablation. Eine hierbei gebildete weitere Ablationsfront 30b ist ebenfalls unter ca. 45° zur Dickenrichtung des Substrats 25 bzw. zur XY-Ebene ausgerichtet, aber gegenüber der weiter oben beschriebenen Ablationsfront 30a in Bezug auf die XZ-Ebene gespiegelt.Starting from the point at the top of the
Um die in
Für die Herstellung der Hohlstruktur 27 wird das erste stabförmige, zylindrische Einlegebauteil 39 durch die Einlassöffnung 29 in den ersten Hohlraum 33 eingeführt, bis dieses mit einer Stirnseite am Ende des ersten Hohlraums 33 anliegt, der eine Sackbohrung bildet. Das Einlegebauteil 39 wird in Umfangsrichtung so ausgerichtet, dass in einer Mantelfläche 45 des Einlegebauteils 39 gebildete Öffnungen 46 an denjenigen Stellen an der Wand des Hohlraums 33 positioniert werden, von denen eine der Anzahl der Öffnungen 46 entsprechende Anzahl von Kanalabschnitten 37 von dem Hohlraum 33 ausgehen bzw. abzweigen. Die Ausrichtung des Einlegebauteils 39 in Umfangsrichtung kann auch dadurch erfolgen, dass an der Stirnseite 39a des stabförmigen Einlegebauteils 39 ein seitlich überstehender Abschnitt vorgesehen ist (vgl.
Um die flexiblen Fluidleitungen 41 in die Kanalabschnitte 37 einzuführen, weist das Einlegebauteil 39 im gezeigten Beispiel sieben Führungskanäle 47 auf (vgl.
Wie in
Wie in
Wie in
Um die Öffnungen 46 an der Mantelfläche 45 in Längsrichtung nebeneinander anzuordnen, ist es erforderlich, die Führungskanäle 47 unterschiedlich lang auszubilden und die gekrümmten Abschnitte 50 gegeneinander zu verdrehen, wie dies in
Die über die Mantelfläche 45 des Einlegebauteils 39 überstehenden freien Enden der Fluidleitungen 41 (vgl.
Zur Bildung des horizontalen Kühlkanals 31 wird die unter ca. 45° zur Dickenrichtung (Z-Richtung) des Substrats 25 bzw. zur Einstrahlungsrichtung des gepulsten Laserstrahls ausgerichtete Ablationsfront 30a in Längsrichtung (X-Richtung) des Kühlkanals 31 verschoben, bis diese sich in etwa in der Mitte des Kühlkanals 31 befindet. Hierbei ruht typischerweise das Substrat 25 und die Optik zur Einstrahlung der Laserstrahlen auf das Substrat 25 wird geeignet verstellt oder bewegt, um die Abtragsfront 30a in horizontaler Richtung zu verschieben.To form the
Unter Verwendung eines weiteren Einlegebauteils einer weiteren, nicht bildlich dargestellten Fluidzuführungseinrichtung wird typischerweise zeitparallel ausgehend von dem zweiten Hohlraum 35 eine Mehrzahl von sieben Sammlerkanälen 35 durch Multi-Photonen-Laserablation erzeugt, indem das Substrat 25 nach unten verschoben wird oder indem die Fokusposition der eingestrahlten gepulsten Laserstrahlung an jedem Punkt der Ablationsfront 30b um einen konstanten Betrag nach oben verschoben wird, wobei das Substrat 25 ortsfest bleibt. Die Ablationsfront 30b wird nachfolgend bei ruhendem Substrat 25 in Y-Richtung bewegt. Ungefähr in der Mitte eines jeweiligen Kühlkanals 31, der beispielsweise eine Länge von ca. 400 mm aufweisen kann, kommt es zu einer Überlappung der beiden Abtragsfronten 30a, 30b, wodurch ein durchgehender Kühlkanal 31 entsteht, der durch den Verteilerkanal 34 mit dem als Fluidverteiler dienenden ersten Hohlraum 33 und durch den Sammlerkanal 36 mit dem zweiten als Fluidsammer dienenden Hohlraum 35 verbunden ist.Using a further insert component of a further fluid supply device, not shown, a plurality of seven
Auf die weiter oben beschriebene Weise ist es möglich, sieben Verteilerkanäle 34, Kühlkanäle 31 und Sammlerkanäle 36 gleichzeitig herzustellen, wodurch die Zeitdauer bei der Herstellung der Hohlstruktur 27 deutlich reduziert werden kann. Um die übrigen sieben Verteilerkanäle 34, Kühlkanäle 31 und Sammlerkanäle 36 der in
Es versteht sich, dass anders als in
Mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Fluidzuführungsvorrichtung 38 kann bei der Herstellung komplexer Hohlstrukturen 27, wie sie in
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