DE102022102292A1

DE102022102292A1 - Verfahren zum betrieb einer vakuumkammer und vakuumkammer hierfür

Info

Publication number: DE102022102292A1
Application number: DE102022102292.7A
Authority: DE
Inventors: Wilbert Kruithof; Thomas Heindl; Gerardus Arnoldus Hendrikus Franciscus Janssen; Walter Aarden; Mohammad Mirsadeghi; Christoph Meichner; Emanuel Gavartin; Johannes Lippert
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; ASML Netherlands BV
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH; ASML Netherlands BV
Priority date: 2022-02-01
Filing date: 2022-02-01
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumkammer (10), die eine Gasabsaugeinrichtung (30) für das Abpumpen des in der Vakuumkammer befindlichen Gases und eine Gaszuführeinrichtung (20) für die Zufuhr von Ersatzgas sowie insbesondere eine Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung (50) zur Steuerung der Gasabsaugeinrichtung (30) und / oder der Gaszuführeinrichtung (20) und / oder mindestens einer Temperiereinrichtung (33, 35) für die Vakuumkammer umfasst, wobei vorzugsweise ein oder mehrere Sensoren (55,56) zur Erfassung von mindestens einem Parameter des in der Vakuumkammer (10) enthaltenen Gases in der Vakuumkammer angeordnet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumkammer (10), bei welchem in der Vakuumkammer ein zu evakuierendes Gas vorhanden ist, das aus der Vakuumkammer (10) abgepumpt wird, um die Vakuumkammer zu evakuieren, wobei zur Vermeidung von Kondensation und / oder Resublimation während der Evakuierung das zu evakuierende Gas vor und / oder während der Evakuierung zumindest teilweise durch ein Ersatzgas ersetzt wird, welches weniger Gehalt an kondensierbaren und / oder resublimierbaren Stoffen enthält als das zu evakuierende Gas.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuumkammer, bei welchem in der Vakuumkammer ein zu evakuierendes Gas vorhanden ist, das aus der Vakuumkammer abgepumpt wird, um die Vakuumkammer zu evakuieren.
STAND DER TECHNIK
Beim Betrieb von Vakuumkammern kann es beim schnellen Evakuieren der Vakuumkammern zur Kondensation und / oder Resublimation von in der Vakuumkammer enthaltenen Stoffen, wie beispielsweise Luftfeuchtigkeit, kommen. Durch eine schnelle Expansion des Gases in der Vakuumkammer kommt es zu einer Temperaturabsenkung, sodass beispielsweise der Wasserdampfpartialdruck des in der Kammer vorhandenen Wasserdampfs über den Sättigungsdampfdruck ansteigt, sodass Wassertröpfchen entstehen können, die entsprechend auf Oberflächen in der Vakuumkammer und darin befindlichen Gegenständen kondensieren. In den Wassertröpfchen vorhandene Kontaminationen werden entsprechend bei einem Kondensationsvorgang mit abgelagert, wobei die Kontaminationen häufig bei einem möglichen Temperaturanstieg nicht wieder mit dem Wasser verdampfen und somit irreversibel auf Oberflächen der Vakuumkammer verbleiben. Um zu vermeiden, dass kondensierbare oder resublimierbare Stoffe kondensieren oder resublimieren, muss der Evakuierungsvorgang ausreichend langsam erfolgen, sodass der Sättigungsdampfdruck nicht überschritten wird. Dies führt jedoch zu dem Problem, dass die Prozesszeiten für die Evakuierung einer Vakuumkammer sehr lange sein können, insbesondere wenn das Volumen der Vakuumkammer eine bestimmte Größe überschreitet.
Dies gilt auch für Vakuumkammern, wie sie beispielsweise bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Mikrolithographie, wie insbesondere bei EUV - Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, die mit Arbeitslicht im Wellenlängenbereich des extrem ultravioletten Lichts (EUV - Licht) betrieben werden, gegeben sind. Derartige EUV - Projektionsbelichtungsanlagen werden nämlich zumindest teilweise unter Vakuumbedingungen oder mit bestimmten Gasatmosphären, wie beispielsweise Wasserstoffatmosphären, betrieben, sodass gasdichte Bereiche in Form von Vakuumkammern für bestimmte Gehäusebereiche oder für Schleusenkammern für den Austausch von optischen Elementen, Retikeln oder Wafer oder dergleichen vorliegen. Ist es jedoch erforderlich, große Teile der Anlage unter Vakuumbedingungen oder in speziellen Gasatmosphäre zu betreiben, ist es nachteilig, wenn der Evakuierungsprozess sehr lange dauern kann, da dadurch die Effizienz des Betriebs derartiger Anlagen beeinträchtigt wird. Ist es somit erforderlich große Teile der Projektionsbelichtungsanlage zu evakuieren, ist ein möglichst schnelles Evakuieren der entsprechenden Anlagenteile wünschenswert. Allerdings gilt es auch die Kondensation und / oder Resublimation von Bestandteilen der Gasatmosphäre der Vakuumkammer beim Evakuieren zu verhindern, da kondensierte oder resublimierte Stoffe zur Beschädigung und Beeinträchtigung von optischen Elementen und somit der Funktionsweise der Projektionsbelichtungsanlage führen können. Insbesondere kann es durch kondensierten Wasserdampf und entsprechende organische Bestandteile aus der zu evakuieren Gasatmosphäre zu unerwünschten Ablagerungen oder zu Reaktionen mit Materialien der optischen Elemente, wie beispielsweise Rutheniumbeschichtungen oder dergleichen kommen, die die Funktionsweise der optischen Elemente beinträchtigen können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb und insbesondere zur Evakuierung von Vakuumkammern und eine entsprechend dafür geeignete Vakuumkammer bereitzustellen, die es ermöglichen, die Vakuumkammer effizient und möglichst schnell zu evakuieren und gleichzeitig die Kondensation und / oder Resublimation von Stoffen aus dem zu evakuierenden Gas zu verhindern. Gleichzeitig soll das Verfahren möglichst einfach betreibbar sein und eine entsprechende Vakuumkammer möglichst einfach aufgebaut sein.
TECHNISCHE LÖSUNG
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vakuumkammer mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung schlägt zur Vermeidung von Kondensation und / oder Resublimation während der Evakuierung einer Vakuumkammer vor, das zu evakuierende Gas vor und / oder während der Evakuierung zumindest teilweise durch ein Ersatzgas zu ersetzen, welches weniger Gehalt an kondensierbaren und / oder resublimierbaren Stoffen enthält als das zu evakuierende Gas. Soll beispielsweise Umgebungsluft aus einem Anlagenteil einer Projektionsbelichtungsanlage evakuiert werden, so kann die Umgebungsluft vor und / oder während der Evakuierung zumindest teilweise durch ein Ersatzgas, wie beispielsweise getrocknete Luft, ersetzt werden, um die Kondensation von Wasserdampf und / oder Eisbildung zu vermeiden. Wird das zu evakuierende Gas vor der eigentlichen Evakuierung teilweise oder vollständig ersetzt, so wird im gleichen Maße, wie Gas aus der Vakuumkammer abgeführt wird, ein entsprechendes Ersatzgas zugeführt. Wird während des Ersetzens des zu evakuierenden Gases durch das Ersatzgas bereits eine Evakuierung der Vakuumkammer durchgeführt, so wird mehr Gas aus der Vakuumkammer abgeführt als durch das Ersatzgas nachgeführt wird.
Der Ersatz des zu evakuierenden Gases durch ein Ersatzgas kann in jedem beliebigen Umfang und zeitlichen Ablauf vorgenommen werden, solange das Ziel der Vermeidung von Kondensation und / oder Resublimation erreicht wird. Beispielsweise kann ein Teil des zu evakuierenden Gases vor Beginn der eigentlichen Evakuierung mit dem Ersatzgas ersetzt werden und dann der Evakuierungsprozess gestartet werden, während gleichzeitig ein weiterer Austausch des zu evakuieren Glases mit dem Ersatzgas erfolgt. Alternativ ist es auch möglich zunächst das zu evakuierende Gas weitgehend vollständig zunächst durch das Ersatzgas zu ersetzen und erst anschließend mit dem eigentlichen Evakuieren der Vakuumkammer zu beginnen, also netto Gas aus der Vakuumkammer abzuführen.
Das zu evakuierende Gas und / oder das Ersatzgas können während des Austausches des zu evakuierenden Gases mit dem Ersatzgas auch temperiert, also zumindest teilweise erwärmt und / oder gekühlt werden, um dadurch auf die Aufnahmefähigkeit des Gases für kondensierbare oder resublimierbare Stoffe Einfluss zu nehmen. Beispielsweise kann das Gas in dem Bereich der Vakuumkammer, in dem eine Absaugöffnung vorliegt, über die das zu evakuierende Gas abgesaugt wird, eine Heizeinrichtung vorgesehen sein, um das abzuführende Gas auf einer möglichst hohen Temperatur zu halten und eine entsprechend hohe Aufnahmefähigkeit für kondensierbare oder resublimierbare Stoffe zu schaffen. In gleicher Weise kann in einem Bereich der Vakuumkammer, in dem eine Zufuhröffnung für das Ersatzgas vorliegt, eine Kühleinrichtung vorgesehen sein, um das zugeführte Ersatzgas auf möglichst niedriger Temperatur zu halten, um zu vermeiden, dass das Ersatzgas entsprechende kondensierbare oder resublimierbare Stoffe, wie Wasserdampf, aufnimmt.
Das Abpumpen des zu evakuierenden Gases und die Zufuhr des Ersatzgases können an weit voneinander entfernt liegenden Stellen der Vakuumkammer vorgenommen werden, um ein Vermischen von zu evakuierendem Gas und Ersatzgas möglichst zu vermeiden und einen schnellen Austausch des zu evakuierenden Gases mit dem Ersatzgas zu ermöglichen. Insbesondere können die Stellen für die Ableitung des zu evakuierenden Gases und die Zuführöffnung für die Zufuhr des Ersatzgases an gegenüberliegenden Wänden oder Ecken oder diametral gegenüber bezüglich eines zentralen Punkts der Vakuumkammer angeordnet sein.
Da durch die Zufuhr des Ersatzgases bestimmte Bereiche der Vakuumkammer, wie beispielsweise optische Elemente in einer Projektionsbelichtungsanlage, vor Kondensation und / oder Resublimation geschützt werden sollen, kann es vorteilhaft sein, das Ersatzgas genau in dem Bereich zuzuführen, der vor Kondensation und / oder Resublimation geschützt werden soll, um den zu schützenden Bereich mit einer Hülle aus Ersatzgas zu schützen.
Um eine Konzentration des Ersatzgas in den vor Kondensation und / oder Resublimation zu schützenden Bereichen der Vakuumkammer zu erreichen, kann der zu schützende Bereich zumindest teilweise mit einer Abschirmung umgeben sein, die den zu schützenden Bereich der Vakuumkammer von dem Restbereich der Vakuumkammer abtrennt, wobei jedoch eine begrenzter Gasaustausch möglich ist. Auf diese Weise kann durch die Abschirmung ein zu schneller Austausch zwischen zu evakuierendem Gas und Ersatzgas verhindert werden. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn das Ersatzgas unmittelbar in den Bereich eingeführt wird, der von der Abschirmung zumindest teilweise umgeben wird.
Wie bereits oben erwähnt, kann das Ersatzgas vor und / oder während der Evakuierung der Vakuumkammer das ursprünglich zu evakuierende Gas ersetzen. Entsprechend kann der aus der Vakuumkammer abgesaugte Volumenstrom, also das pro Zeiteinheit abgesaugte Gasvolumen, größer oder gleich dem zugeführten Volumenstrom des Ersatzgases sein. Das Verhältnis von abgesaugtem Volumenstrom zu zugeführtem Volumenstrom kann konstant eingestellt sein oder schrittweise oder kontinuierlich verändert werden.
Die Veränderung des aus der Vakuumkammer abgesaugten Volumenstroms und / oder des der Vakuumkammer zugeführten Ersatzgases kann in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter erfolgen, wobei der Parameter die Temperatur des zu evakuierenden Gases, der Gehalt des zu evakuierenden Gases an einem kondensierbaren oder resublimierbaren Stoff, insbesondere der Feuchtegehalt des zu evakuierenden Gases, der Gesamtdruck des zu evakuierenden Gases, der Partialdruck eines kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffs im zu evakuierenden Gas und insbesondere der Wasserdampfpartialdruck des zu evakuierenden Gases sein.
Insbesondere können der aus der Vakuumkammer abgesaugte Volumenstrom und / oder der Volumenstrom des zugeführten Ersatzgases so eingestellt werden, dass der Partialdruck des kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffes im zu evakuierenden Gas unterhalb oder im Bereich des Sättigungsdampfdrucks des kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffes liegt. Liegt der Partialdruck unterhalb des Sättigungsdampfdrucks kann kein Kondensat oder Resublimat entstehen. Liegt der Patrialdruck leicht oberhalb des Sättigungsdampfdrucks, so kann ebenfalls eine Kondensation und / oder Resublimation weitgehend verhindert werden, da trotz der vorliegenden Bedingungen für die Kondensation und / oder Resublimation zunächst Keimbildungsprozesse ablaufen müssen, sodass bei Unterdrückung der Keimbildung auch eine entsprechende Kondensation oder Resublimation verhindert werden kann.
Neben der Einstellung des aus der Vakuumkammer abgesaugten Volumenstroms und / oder des Volumenstroms des zugeführten Ersatzgases können weiterhin Druck und / oder Temperatur des Gases in der Vakuumkammer so beeinflusst werden, dass der Sättigungsdampfdruck nicht überschritten wird.
Das zu evakuierende Gas kann insbesondere Umgebungsluft, insbesondere feuchte Luft mit organischen Verunreinigungen sein, während das Ersatzgas getrocknete Luft und / oder gereinigte Luft, insbesondere XCDA (extreme clean dry air), Stickstoff, Argon oder ein anderes Inertgas sein kann.
Zur Sicherstellung einer schnellen Evakuierung der Vakuumkammer können weitere Maßnahmen getroffen werden, die bereits das Eindringen von kondensierbaren und / oder resublimierbaren Stoffen in die Vakuumkammer vermeiden oder verringern, wie beispielsweise das vorsehen eines Gasschleiers oder Gasvorhangs im Bereich von Öffnungen der Vakuumkammer, wenn diese geöffnet sind. Ein entsprechender Gasschleier, der das Eindringen von unerwünschten Stoffen verhindert, kann beispielsweise auch durch das Ersatzgas bereitgestellt werden.
Außerdem kann das Ersatzgas in die Vakuumkammer mit einem gegenüber dem Umgebungsdruck außerhalb der Vakuumkammer erhöhten Druck in die Vakuumkammer zugeführt und / oder in der Vakuumkammer gehalten werden, sodass durch den Überdruck des Ersatzgases in der Vakuumkammer ein Eindringen von unerwünschten Stoffen in die Vakuumkammer verhindert werden kann.
Eine entsprechende Vakuumkammer kann somit neben einer Gasabsaugeinrichtung für das Abpumpen des in der Vakuumkammer befindlichen Gases und einer Gaszuführeinrichtung für die Zufuhr von Ersatzgas insbesondere eine Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung zur Steuerung und / oder Regelung der Gasabsaugeinrichtung und / oder der Gaszuführeinrichtung umfassen. Darüber hinaus kann eine Temperiereinrichtung zum Heizen und / oder Kühlen von zumindest Teilen der Vakuumkammer vorgesehen sein. Ferner können ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung von einem oder mehreren Parametern des in der Vakuumkammer enthaltenen Gases vorhanden sein, wie beispielsweise Temperatursensoren, Feuchtigkeitssensoren, Drucksensoren oder dergleichen.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen zeigen in rein schematischer Weise in

1 eine Darstellung einer EUV - Projektionsbelichtungsanlage,
2 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer in Form einer Schleusenkammer,
3 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer,
4 noch eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer und in
5 eine weitere Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Weitere Vorteile, Kennzeichen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt.
Die 1 zeigt eine rein schematische Darstellung einer EUV - Projektionsbelichtungsanlage 1, die mit Arbeitslicht im Wellenlängenspektrum des extrem ultravioletten Lichts (EUV - Licht) betrieben wird. Die EUV - Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Lichtquelle 2, die das Arbeitslicht erzeugt, sowie ein Beleuchtungssystem 3, mit dem das Arbeitslicht aufbereitet wird, um ein Retikel 5 zu beleuchten, welches Strukturen trägt, die für die mikrolithographisch Herstellung verkleinert abgebildet werden sollen. Das Retikel 5 wird durch das Projektionsobjektiv 4 auf einen Wafer 6 in verkleinernder Weise abgebildet, um mikrolithographisch entsprechende Strukturen zu erzeugen, die für die Herstellung von mikroelektronischen oder mikrotechnischen Bauteilen der Mikrosystemtechnik erforderlich sind.
Da zumindest Teile derartiger EUV - Projektionsbelichtungsanlagen unter Vakuumbedingungen oder in speziellen Gasatmosphären betrieben werden, sind zumindest Teile davon als Vakuumkammern ausgebildet, beispielsweise bestimmte Gehäuseteile des Beleuchtungssystems 3 oder des Projektionsobjektivs 4. Außerdem können zum Austausch von Komponenten eine oder mehrere Schleusenkammern vorgesehen sein, die ebenfalls ein gasdichtes Abschließen eines Kammerraums entsprechend einer Vakuumkammer ermöglichen. Die Gehäuseteile oder Schleusenkammern die zur Einstellung eines Vakuums oder einer speziellen Gasatmosphäre evakuiert werden können, stellen somit Vakuumkammern im Sinn der vorliegenden Erfindung dar, bei denen die oben beschriebenen Probleme mit Kondensation und / oder Resublimation beim schnellen Evakuieren auftreten können.
Die 2 zeigt anhand einer Schleusenkammer ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer 10, mit welcher ein Kammerraum 11 gasdicht abschließbar und evakuierbar ist. Die Vakuumkammer 10 in Form der Schleusenkammer der 2 weist zwei gegenüberliegende Kammeröffnungen 12, 13 auf, die zum Be - und Entladen der Schleusenkammer 10 mit einer Bauteil 40 dienen. Zum gasdichten Verschließen sind an den Kammeröffnungen 12, 13 entsprechende Verschlussdeckel 14, 15 vorgesehen, die sich von einer geöffneten Position in eine geschlossene Position bewegen lassen. In der 2 ist ein geschlossener Verschlussdeckel 16 in der linken Bildhälfte gestrichelt dargestellt und ein teilweise geöffneter Verschlussdeckel 17 in der rechten Bildhälfte ebenfalls gestrichelt dargestellt.
Die Vakuumkammer 10 weist eine Gasabsaugeinrichtung 30 mit einer Pumpe 31 und eine Gasabsaugleitung 32 auf, um bei geschlossenen Verschlussdeckeln 14, 15 den Kammerraum 11 evakuieren zu können. Um gemäß der Erfindung vor der Evakuierung das zu evakuierende Gas aus dem Kammerraum 11 mit einem Ersatzgas zu ersetzen, ist weiterhin eine Gaszuführeinrichtung 20 mit einer Gaszuführleitung 22, in der ein Absperr - oder Dosierventil 21 angeordnet ist, vorgesehen. Über die Gaszuführeinrichtung 20 kann das Ersatzgas in den Kammerraum 11 der Vakuumkammer 10 eingeführt werden. Da das Ersatzgas weniger oder keine Stoffe enthält, bei denen die Gefahr besteht, dass diese während des Evakuierens an dem Bauteil 40 kondensieren oder resublimieren, kann der gesamte Evakuierungsprozess schneller durchgeführt werden. Beispielsweise kann das Ersatzgas trockene Luft oder extrem gereinigte und getrocknete Luft, wie beispielsweise XCDA sein, sodass keine Kondensation oder Resublimation der in normaler Umgebungsluft enthaltenen Feuchtigkeit zu befürchten ist.
Um bei einem Schleusungsprozess, also dem Einführen eines Bauteils 40 oder der Entnahme des Bauteils 40 zu verhindern, dass unerwünschte Bestandteile der umgebenden Gasatmosphäre, wie beispielsweise feuchte Luft, in den Kammerraum 11 gelangen, sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 an den Kammeröffnungen 12, 13 zusätzliche Gaszuführeinrichtungen 25, 26 vorgesehen, mit denen ebenfalls Ersatzgas oder ein andersartiges Schutzgas im Bereich der Kammeröffnungen 12, 13 in die Vakuumkammer 10 eingeführt werden können, um sogenannte Gasschleier 27, 28 entlang der Kammeröffnungen 12, 13 zu erzeugen, die ein Eindringen der Umgebungsatmosphäre durch die Kammeröffnungen 12, 13 verhindern oder zumindest reduzieren. Das Vorsehen der zusätzlichen Gaszuführeinrichtungen 25, 26 ist optional.
Die Schleusenkammer 10 der 2 kann nun in der Weise betrieben werden, dass beispielsweise zum Einschleusen eines Bauteils 40 in einen Anlagenbereich eine der Kammeröffnungen 12, 13 geöffnet wird, wobei gleichzeitig ein Gasschleier 27, 28 erzeugt wird, um unnötiges Eindringen der Umgebungsatmosphäre in den Kammerraum 11 zu verhindern. Nach dem Einführen des Bauteils 40 und dem Schließen der Kammeröffnungen 12, 13 mit dem entsprechenden Verschlussdeckel 14, 15 kann die Gaszufuhr über die Gaszuführeinrichtungen 25, 26, die bei der Ausführungsform der 2 optional vorgesehen sind, gestoppt werden. Danach kann mit dem Evakuieren des Kammerraums 11 begonnen werden, indem über die Pumpe 31 und die Gasabsaugleitung 32 das im Kammerraum 11 befindliche Gas abgepumpt wird. Um zu verhindern, dass durch das Abpumpen in dem Kammerraum 11 befindliche Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf auf dem einzuschleusenden Bauteil 40 kondensiert oder resublimiert, wird gleichzeitig mit dem Abpumpen ein Ersatzgas über die Gaszuführeinrichtung 20 zugeführt, wie beispielsweise gereinigte und getrocknete Luft. Der Volumenstrom des zugeführten Ersatzgases kann dabei gleich groß oder kleiner als der Volumenstrom des abgesaugten Gases sein, sodass entweder zunächst nur ein reiner Austausch des in dem Kammerraum 11 befindlichen Gases erfolgt oder bereits eine teilweise Evakuierung, wenn der Volumenstrom des abgesaugten Gases größer ist als der Volumenstrom des zugeführten Ersatzgases. Wird zunächst nur das im Kammerraum 11 befindliche Gas durch das Ersatzgas ersetzt, kann nach dem Befüllen des Kammerraums 11 mit dem Ersatzgas oder dem weitgehenden Ersetzen des zuvor darin befindlichen Gases durch das Ersatzgas die Zufuhr des Ersatzgases über die Gaszuführeinrichtung 20 gestoppt werden und das eigentliche Evakuieren des Kammerraums 11 kann beginnen. Wird bereits während des Ersetzens des ursprünglich im Kammerraum 11 befindlichen Gases durch das Ersatzgas durch einen höheren Volumenstrom des abgesaugten Gases als des zugeführten Ersatzgases eine Evakuierung bewirkt, kann ebenfalls nach einer bestimmten Dauer des Austausches der Gase die Gaszufuhr des Ersatzgases gestoppt werden und die Evakuierung bis zu einem gewünschten Vakuumniveau fortgesetzt werden.
Die 3 zeigt ein weiteres schematisches Beispiel einer Vakuumkammer 10 mit einem Kammerraum 11, wobei jedoch im Ausführungsbeispiel der 3 die Vakuumkammer 10 nicht als Schleusenkammer ausgebildet ist, sondern beispielsweise einen Teil des Beleuchtungssystems 3 oder des Projektionsobjektivs 4 der Projektionsbelichtungsanlage 1 darstellt, wobei das in dem Kammerraum 11 gezeigte Bauteil 40 beispielsweise ein oder mehrere optische Komponenten repräsentiert.
Ähnlich wie beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel der Schleusenkammer der 2 weist die Vakuumkammer 10 im Ausführungsbeispiel der 3 eine Gaszuführeinrichtung 20 mit einer Gaszuführleitung 22 und einem Absperr - oder Dosierventil 21 sowie eine Absaugeinrichtung 30 mit einer Absaugleitung 32 und einer Pumpe 31 auf, die zum Absaugen des im Kammerraum 11 befindlichen Gases und der Zufuhr des Ersatzgases dienen, wie dies beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel bereits ausführlich beschrieben worden ist. Allerdings weist die Ausführungsform der 3 zusätzliche Komponenten auf, die ebenfalls auch beim Ausführungsbeispiel der 2 verwirklicht werden können.
So umfasst das Ausführungsbeispiel der 3 eine Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung 50, mit der die Gasabsaugeinrichtung 30 und insbesondere die Pumpe 31 und die Gaszuführeinrichtung 20 und insbesondere das Dosierventil 21 über jeweils eine Steuerleitung 51, 52 gesteuert werden können. Zusätzlich sind beim Ausführungsbeispiel der 3 im Kammerraum 11 ein Temperatursensor 55 und ein Feuchtigkeitssensor 56 vorgesehen, die über Signalleitungen 53, 54 mit der Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung 50 verbunden sind, um die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt des im Kammerraum 11 befindlichen Gases zu erfassen und entsprechende Temperatur - bzw. Feuchtigkeitssignale an die Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung 50 zu übermitteln. Die Steuerung-und/oder Regelungseinrichtung 50 kann auf Basis der erfassten Werte für die Temperatur und die Feuchtigkeit des im Kammerraum 11 befindlichen Gases den Volumenstrom des abgesaugten Gases und des zugeführten Ersatzgases so einstellen, dass es zu keiner Kondensation und / oder Resublimation an dem Bauteil 40 in der Vakuumkammer 10 kommt.
Die Ausführungsform der 3 zeigt zwei weitere optionale Komponenten, die bei einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer vorgesehen sein können. Zum einen umfasst das Ausführungsbeispiel der 3 ein Heizelement 33, das durch eine elektrische Stromquelle 34 beheizt werden kann und mit dem das im Kammerraum 11 befindliche Gas erwärmt werden kann. Das Heizelement 33 befindet sich vorzugsweise in der Nähe des Anschlusses der Gasabsaugleitung 32, sodass das abgesaugte Gas erwärmt werden kann, um so dafür zu sorgen, dass dieses Gas beispielsweise einen höheren Feuchtigkeitsgehalt aufweisen kann. Zum anderen weist die Ausführungsform der 3 weiterhin ein Kühlelement 35 auf, das beispielsweise als Peltierelement ausgeführt sein kann und ebenfalls über eine elektrische Spannungsquelle 36 betrieben wird. Mit dem Kühlelement 35 kann insbesondere das zugeführte Ersatzgas auf einer niedrigen Temperatur gehalten werden, um zu vermeiden, dass das Ersatzgas in unerwünschter Weise Feuchtigkeit von dem zu ersetzenden Gas aufnimmt. Entsprechend ist das Kühlelement 35 vorzugsweise im Bereich der Mündungsöffnung der Zuführleitung 22 angeordnet.
Sowohl Heizelement 33 als auch Kühlelement 35 sind über Steuerungsleitungen 57 und 58 mit der Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung 50 verbunden, sodass auch diese Komponenten der Vakuumkammer in Abhängigkeit von erfassten Parametern des in der Vakuumkammer 10 befindlichen Gases, wie beispielsweise Temperatur und Feuchtigkeit, gesteuert bzw. geregelt werden können.
Die 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuumkammer 10, bei der sämtliche Komponenten der vorangegangenen Ausführungsformen ebenfalls verwirklicht werden können und umgekehrt die bei der Ausführungsform der 4 zusätzlichen Komponenten ebenfalls in den vorangegangenen Ausführungsformen zum Einsatz kommen können. Die bei der Ausführungsform der 4 gezeigt Komponenten, die identisch mit den Komponenten der vorangegangenen Ausführungsformen sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen und es erübrigt sich zur Vermeidung von Wiederholungen, dass diese Komponenten erneut beschrieben werden.
Bei der Ausführungsform der 4 sind zusätzliche Gaszuführeinrichtungen 23 vorgesehen, bei denen die jeweiligen Enden der Gaszuführleitung 22 als Düsen 24 ausgebildet sind, die in unmittelbarer Nähe von dem oder den Bauteilen 40 angeordnet sind, bei denen eine Kondensation und / oder Resublimation von Stoffen beim Evakuieren der Vakuumkammer 10 vermieden werden sollen. Auf diese Weise ist es möglich, dass zugeführte Ersatzgas, welches weniger oder keine kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffe aufweist, direkt in unmittelbarer Nähe des zu schützenden Bauteils 40 zugeführt werden kann und somit ein Schutzpolster aus Ersatzgas um das zu schützende Bauteil 40 beim Evakuieren geschaffen werden kann. Die Zuführung von Ersatzgas über die Gaszuführeinrichtungen 23 in unmittelbarer Nähe des zu schützenden Bauteils 40 kann so lange während des Evakuierens aufrechterhalten werden, solange dies erforderlich ist, um eine Kondensation und / oder Resublimation am Bauteil 40 zu verhindern.
Dies kann noch dadurch verstärkt werden, wenn, wie im Ausführungsbeispiel der 5 gezeigt, um das zu schützende Bauteil 40 herum eine Abschirmung 37 angeordnet wird, mit der innerhalb der Vakuumkammer 10 ein abgetrennter Bereich geschaffen wird, der zwar nicht gasdicht vom übrigen Bereich der Vakuumkammer abgetrennt ist, aber einen unmittelbaren, schnellen Gasaustausch verhindert und somit dazu beiträgt, dass um das zu schützende Bauteil 40 ein Schutzpolster aus Ersatzgas geschaffen wird, wenn die Düsen 24 der Gaszuführeinrichtungen 23 innerhalb des von der Abschirmung 37 geschaffenen Raums angeordnet sind.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben worden ist, ist für den Fachmann selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass vielmehr Abwandlungen in der Weise möglich sind, dass einzelne Merkmale weggelassen oder andersartige Kombinationen von Merkmalen verwirklicht werden können, ohne dass der Schutzbereich der beigefügten Ansprüche verlassen wird. Insbesondere schließt die vorliegende Offenbarung sämtliche Kombinationen der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen gezeigten Einzelmerkmale mit ein, sodass einzelne Merkmale, die nur in Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschrieben sind, auch bei anderen Ausführungsbeispielen oder nicht explizit dargestellten Kombinationen von Einzelmerkmalen eingesetzt werden können.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Lichtquelle
3: Beleuchtungssystem
4: Projektionsobjektiv
5: Retikel
6: Wafer
10: Vakuumkammer
11: Kammerraum
12: Kammeröffnung
13: Kammeröffnung
14: Verschlussdeckel
15: Verschlussdeckel
16: geschlossener Verschlussdeckel
17: teilweise geöffneter Verschlussdeckel
20: Gaszuführeinrichtung
21: Ventil
22: Gaszuführleitung
23: Gaszuführeinrichtung
24: Düse
25: Gaszuführeinrichtung
26: Gaszuführeinrichtung
27: Gasschleier
28: Gasschleier
30: Gasabsaugeinrichtung
31: Pumpe
32: Gasabsaugleitung
33: Heizelement
34: elektrische Stromquelle
35: Kühlelement
36: elektrische Spannungsquelle
37: Abschirmung
40: Bauteil
50: Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung
51: Steuerleitung
52: Steuerleitung
53: Signalleitung
54: Signalleitung
55: Temperatursensor
56: Feuchtigkeitssensor
57: Steuerleitung
58: Steuerleitung

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Vakuumkammer (10), bei welchem in der Vakuumkammer ein zu evakuierendes Gas vorhanden ist, das aus der Vakuumkammer (10) abgepumpt wird, um die Vakuumkammer zu evakuieren, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Kondensation und / oder Resublimation während der Evakuierung das zu evakuierende Gas vor und / oder während der Evakuierung zumindest teilweise durch ein Ersatzgas ersetzt wird, welches weniger Gehalt an kondensierbaren und / oder resublimierbaren Stoffen enthält als das zu evakuierende Gas.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zu evakuierende Gas zu einem überwiegenden Teil, insbesondere vollständig vor dem Beginn des Evakuierens mit dem Ersatzgas ersetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu evakuierende Gas und / oder das Ersatzgas während des Austausches des zu evakuierenden Gases mit dem Ersatzgas zumindest teilweise erwärmt wird, insbesondere in einem Bereich der Vakuumkammer (10), in dem eine Absaugöffnung vorliegt, über die das zu evakuierende Gas abgesaugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu evakuierende Gas und / oder das Ersatzgas während des Austausches des zu evakuierenden Gases mit dem Ersatzgas zumindest teilweise gekühlt wird, insbesondere in einem Bereich der Vakuumkammer (10), in dem eine Zuführöffnung vorliegt, über die das Ersatzgas zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abpumpen des zu evakuierenden Gases und die Zufuhr des Ersatzgases an weit voneinander entfernt liegenden Stellen der Vakuumkammer (10) erfolgt, insbesondere an gegenüberliegenden Wänden oder Ecken oder diametral gegenüber bezüglich eines zentralen Punkts der Vakuumkammer (10).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Ersatzgases im Bereich eines von vor Kondensation und / oder Resublimation zu schützenden Bereichs (40) der Vakuumkammer (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um einen von vor Kondensation und / oder Resublimation zu schützenden Bereich (40) der Vakuumkammer (10) zumindest teilweise eine Abschirmung (37), insbesondere ein umgebendes Gehäuse angeordnet wird, wobei eine Zufuhr des Ersatzgases in den von der Abschirmung (37) zumindest teilweise umgebenen Bereich erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Vakuumkammer (10) abgesaugte Volumenstrom größer oder gleich dem zugeführten Volumenstrom des Ersatzgases ist, wobei das Verhältnis von abgesaugtem Volumenstrom zu zugeführtem Volumenstrom konstant ist oder schrittweise oder kontinuierlich verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Vakuumkammer (10) abgesaugte Volumenstrom und / oder der Volumenstrom des zugeführten Ersatzgases in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter der Gruppe eingestellt wird, die die Temperatur des zu evakuierenden Gases, den Gehalt eines kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffes in dem zu evakuierenden Gas, insbesondere den Feuchtegehalt des zu evakuierenden Gases, den Gesamtdruck des zu evakuierenden Gases und den Partialdruck eines kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffes in dem zu evakuierenden Gas, insbesondere den Wasserdampfpartialdruck des zu evakuierenden Gases umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aus der Vakuumkammer (10) abgesaugte Volumenstrom und / oder der Volumenstrom des zugeführten Ersatzgases und / oder der Druck und / oder die Temperatur zumindest in Bereichen der Vakuumkammer (10) so gesteuert werden, dass der Partialdruck des kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffes, insbesondere der Wasserdampfpartialdruck unterhalb oder im Bereich des Sättigungsdampfdrucks des kondensierbaren oder resublimierbaren Stoffes liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu evakuierende Gas Gas mit Verunreinigungen, insbesondere Umgebungsluft, ganz besonders feuchte Luft mit organischen Verunreinigungen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ersatzgas mindestens eine Komponente aus der Gruppe umfasst, die getrocknete Luft, gereinigte Luft, XCDA, Stickstoff, Argon und Inertgase umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung des Eindringens von kondensierbaren und / oder resublimierbaren Stoffen in die Vakuumkammer (10) an einer Öffnung (12,13) zur Vakuumkammer ein Gasschleier (27,28) aus Ersatzgas bereitgestellt wird und / oder dass das Ersatzgas mit einem gegenüber einem Umgebungsdruck außerhalb der Vakuumkammer erhöhten Druck in die Vakuumkammer zugeführt und / oder in der Vakuumkammer gehalten wird.
Vakuumkammer, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist.
Vakuumkammer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (10) Teil einer optischen Anlage für die Mikrolithographie, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage oder einer Maskeninspektionsanlage ist oder eine Vakuumschleuse oder ein Gehäuse oder Gehäusebestandteil einer optischen Anlage für die Mikrolithographie, insbesondere einer Projektionsbelichtungsanlage oder einer Maskeninspektionsanlage ist.
Vakuumkammer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumkammer (10) eine Gasabsaugeinrichtung (30) für das Abpumpen des in der Vakuumkammer befindlichen Gases und eine Gaszuführeinrichtung (20) für die Zufuhr von Ersatzgas sowie insbesondere eine Steuerungs - und / oder Regelungseinrichtung (50) zur Steuerung der Gasabsaugeinrichtung (30) und / oder der Gaszuführeinrichtung (20) und / oder mindestens einer Temperiereinrichtung (33, 35) für die Vakuumkammer umfasst, wobei vorzugsweise ein oder mehrere Sensoren (55,56) zur Erfassung von mindestens einem Parameter des in der Vakuumkammer (10) enthaltenen Gases in der Vakuumkammer angeordnet sind, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die Temperatursensoren (55), Feuchtigkeitssensoren (56) und Drucksensoren umfasst.