DE102022115356A1

DE102022115356A1 - Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteils

Info

Publication number: DE102022115356A1
Application number: DE102022115356.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kestel; Roland Gischa; Thomas Stuebler; Matthias Müller
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2021-06-24
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2022-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (30) zur Temperierung eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage (1), wobei die Vorrichtung (30) mindestens einen Temperierkanal (35.1-35.8) umfasst. Dabei ist die Vorrichtung (30) aus mindestens zwei Teilelementen (31.1-31.4) zusammengesetzt. Mindestens ein Teilelement (31.1-31.4) weist dabei eine Aussparung (33.1,33.2,33.3) auf, welche nach dem Zusammenfügen mit mindestens einem weiteren Teilelement (31.1-31.4) mit diesem einen Temperierkanalabschnitt ausbildet, der im Betrieb der Vorrichtung von einem Temperiermedium (56) durchströmbar ist. Dabei sind die Teilelemente (31.1-31.4) durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteils, insbesondere eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie zeigen im Hinblick auf ihre Abbildungsqualität ein stark temperaturabhängiges Verhalten. Sowohl nicht unmittelbar an der optischen Abbildung beteiligte Elemente, wie beispielsweise Fassungen oder Gehäuseteile als auch optische Elemente selbst, wie beispielsweise Linsen oder, im Fall der EUV-Lithographie, Spiegel, verändern bei Erwärmung oder Abkühlung ihre Ausdehnung bzw. ihre Oberflächenform. Dies schlägt sich unmittelbar in der Qualität der mit dem System vorgenommenen Abbildung einer Lithographiemaske, z. B. einer Phasenmaske, eines sogenannten Retikels, auf ein Halbleitersubstrat, einen sogenannten Wafer, nieder. Die Erwärmung der einzelnen Komponenten der Anlage im Betrieb rührt dabei von der Absorption eines Teiles derjenigen Strahlung her, welche zur Abbildung des Retikels auf den Wafer verwendet wird und von einer Lichtquelle erzeugt wird. Während des Betriebs absorbieren beispielsweise Spiegelsysteme einen Teil der eintreffenden Strahlung und nehmen Wärme auf. Um eine unzulässige Erwärmung der optischen Elemente und/oder der die optischen Elemente tragenden Strukturen, wie Fassungen und die daraus resultierende Deformation und/oder Verschiebung des optischen Elementes zu vermeiden, werden die Systeme aktiv temperiert, insbesondere gekühlt. Zur Temperierung der Bauteile und/oder optischen Elemente werden zunehmend Temperierelemente verwendet, die üblicherweise von einem Fluid, wie beispielsweise Wasser, durchflossen werden. Bei verschiedenen Anwendungen müssen dabei zylinderförmige Baugruppen gekühlt werden, bei denen die Zylinderhöhe bis zu einem Meter betragen kann. Derzeit werden diese Komponenten mittels komplizierter Kühlplatten beziehungsweise durch Kühlschirme gekühlt, welche nur einen niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten aufweisen. Die Kühlplatten haben den Nachteil, dass sich auf Grund der als Rohre ausgebildeten Kühlleitungen eine ungleichmäßige Kühlung der Bauteile einstellen kann.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2009 045 223 A1 offenbart eine aus einzelnen Tragstruktur-Teilelementen zusammengesetzte Tragstruktur, welche in einem Ausführungsbeispiel einen in den Tragstruktur-Teilelementen der Tragstruktur ausgebildeten Kühlkanal aufweist. Der Kühlkanal wird dabei dadurch ausgebildet, dass zwei Tragstruktur-Teilelemente zueinander korrespondierende Oberflächenabschnitte aufweisen, welche nach Zusammenfügen dieser Tragstruktur-Teilelemente einen Kühlkanalabschnitt miteinander ausbilden, der im Betrieb des optischen Systems von einem Kühlmedium durchströmbar ist. Die Tragstruktur-Teilelemente können durch verschrauben oder durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden werden. Die Kombination von Funktionalitäten, wie mechanische Aufnahme von Modulen oder optischen Elementen, und Kühlung in einem Bauteil hat den Nachteil, dass üblicherweise nur eine der Anforderungen erfüllt werden kann beziehungsweise Kompromisse zwischen den Anforderungen gefunden werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik beseitigt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Temperierung eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage umfasst einen Temperierkanal und ist aus mindestens zwei Teilelementen zusammengesetzt. Dabei weist mindestens ein Teilelement eine Aussparung auf, welche nach dem Zusammenfügen mit mindestens einem weiteren Teilelement mit diesem einen Temperierkanalabschnitt ausbildet, der im Betrieb der Vorrichtung von einem Temperiermedium durchströmbar ist, wobei die Teilelemente durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden sind. Die Vorrichtung hat im Vergleich zu der im Stand der Technik offenbarten gekühlten Tragstruktur als reine Temperiervorrichtung den Vorteil, dass die Geometrie der Temperierkanäle und die äußere Form der Vorrichtung auf die Anforderungen des Temperierens, insbesondere Kühlens eines Bauteils, wie beispielsweise eines Moduls einer Projektionsbelichtungsanlage, optimiert werden kann. Wird die Vorrichtung nicht als Kontaktkühler verwendet, kann die Übertragung von mechanischen Schwingungen, welche beispielsweise durch das Temperiermedium selbst verursacht werden, vermieden werden.
Weiterhin kann die Vorrichtung als Hohlzylinder ausgebildet sein. Der durch das Diffusionsschweißen einteilige Hohlzylinder, der bei einer größeren Höhe des Hohlzylinders auch als Mantel bezeichnet werden kann, kann beispielsweise über ein Modul oder einen Teil eines Objektivs geschoben werden. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Justage der optischen Elemente und die Qualifizierung der Vorrichtung, wie beispielsweise Dichtigkeit, unabhängig voneinander auszuführen. Neben der hohlzylindrischen Ausbildung zur Aufnahme eines Bauteils innerhalb der Vorrichtung sind der Innengeometrie und der Außengeometrie der Vorrichtung, sowie der Ausbildung der Temperierkanäle innerhalb des Hohlzylinders oder Mantels nahezu keine Grenzen gesetzt, da keine weiteren Funktionalitäten durch die Vorrichtung erfüllt werden müssen. Es sind auch Vorrichtungen denkbar, welche eine andere Form aufweisen, um beispielsweise nur eine Seite eines Bauteils zu temperieren, insbesondere zu kühlen. Vorteilhafterweise kann der Abstand der Temperierkanäle zur Innenkontur der Vorrichtung für einen gleichmäßigen Wärmefluss konstant gehalten werden oder die Durchflussmenge des Temperiermediums durch den Querschnitt des Temperierkanals zur Einstellung des Wärmeflusses lokal angepasst werden.
Daneben kann die Vorrichtung, insbesondere im Falle einer hohlzylindrischen Form, mindestens zwei axial übereinander angeordnete Temperierkanäle umfassen. Diese können jeweils einen eigenen Zufluss und Abfluss umfassen. Dadurch kann jeder Temperierkanal individuell geregelt werden. Alternativ können die Temperierkanäle auch über Verbindungskanäle, welche durch einen Durchbruch in den Teilelementen realisiert werden können, miteinander verbunden sein, sodass ein Zufluss und ein Abfluss ausreichend sind, alle Temperierkanäle mit Temperiermedium zu durchströmen. Dabei können die Temperierkanäle über die Verbindungskanäle seriell oder parallel verbunden sein. Es ist auch eine Kombination mit mehreren Zuflüssen und nur einem gemeinsamen Abfluss oder umgekehrt denkbar.
Weiterhin kann die Vorrichtung mindestens zwei radial nebeneinander ausgebildete Temperierkanäle umfassen. Der radial äußere der beiden Temperierkanäle kann dabei für das zu kühlende Bauteil als Abschirmung vor Strahlungswärme dienen und wird daher auch als Abschirmkühler bezeichnet. Auch hierbei können die beiden Temperierkanäle derart miteinander verbunden sein, dass sie seriell oder parallel durchströmt werden oder der äußere und der innere Temperierkanal jeweils einen eigenen Zufluss und Abfluss umfassen.
Insbesondere kann sich der Temperierkanal zumindest in Teilbereichen über die gesamte Höhe des Teilelementes erstrecken. Unter der Höhe des Teilelementes ist dabei die Ausdehnung des Teilelementes in eine Raumrichtung, insbesondere in Richtung eines benachbarten Teilelementes zu verstehen. Dies hat den Vorteil, dass eine als Kühlmantel ausgebildete Vorrichtung mit einem Kühlkanal in axialer Richtung ohne Unterbrechung von einem Kühlmedium durchströmt wird, wodurch eine besonders gleichmäßige Kühlleistung erreicht werden kann.
Weiterhin kann die Vorrichtung eine Fläche umfassen, welche zur Kontakttemperierung eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage ausgebildet ist. Diese Kontaktfläche kann beispielsweise eine geringe Oberflächenrauhigkeit zur Herstellung einer hohen thermisch wirksamen Fläche für einen Wärmeübergang umfassen.
Daneben kann die Vorrichtung eine Fläche umfassen, welche zur Kühlung durch Strahlung ausgebildet ist. Diese Oberfläche kann beispielsweise einen hohen Emissionsgrad aufweisen, so dass die Abstrahlung maximal ist.
Nachfolgend werden Ausführungsformen und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 einen prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3a,b je eine Ausführungsform der Erfindung,
4a,b je eine weitere Ausführungsform der Erfindung,
5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und
6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie deren Bestandteile sind hierbei nicht einschränkend verstanden.
Eine Ausführung eines Beleuchtungssystems 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer 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.
Belichtet 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.
In der 1 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in der 1 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst eine Projektionsoptik 10. Die Projektionsoptik 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Die Bildebene 12 verläuft parallel zur Objektebene 6. Alternativ ist auch ein von 0° verschiedener Winkel zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12 möglich.
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 Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.
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.
Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt. Bei dem Kollektor 17 kann es sich um einen Kollektor mit einer oder mit mehreren ellipsoidalen und/oder hyperboloiden Reflexionsflächen handeln. Die mindestens eine Reflexionsfläche des Kollektors 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 Kollektor 17 kann einerseits zur Optimierung seiner Reflektivität für die Nutzstrahlung und andererseits zur Unterdrückung von Falschlicht strukturiert und/oder beschichtet sein.
Nach dem Kollektor 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 Kollektor 17, und der Beleuchtungsoptik 4 darstellen.
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. Sofern der erste Facettenspiegel 20 in einer Ebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, die zur Objektebene 6 als Feldebene optisch konjugiert ist, wird dieser auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. 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 1 nur beispielhaft einige dargestellt.
Die ersten Facetten 21 können als makroskopische Facetten ausgeführt sein, insbesondere als rechteckige Facetten oder als Facetten mit bogenförmiger oder teilkreisförmiger Randkontur. Die ersten Facetten 21 können als plane Facetten oder alternativ als konvex oder konkav gekrümmte Facetten ausgeführt sein.
Wie beispielsweise aus der DE 10 2008 009 600 A1 bekannt ist, können die ersten Facetten 21 selbst jeweils auch aus einer Vielzahl von Einzelspiegeln, insbesondere einer Vielzahl von Mikrospiegeln, zusammengesetzt sein. Der erste Facettenspiegel 20 kann insbesondere als mikroelektromechanisches System (MEMS-System) ausgebildet sein. Für Details wird auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Zwischen dem Kollektor 17 und dem Umlenkspiegel 19 verläuft die Beleuchtungsstrahlung 16 horizontal, also längs der y-Richtung.
Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Sofern der zweite Facettenspiegel 22 in einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet ist, wird dieser auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 22 kann auch beabstandet zu einer Pupillenebene der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sein. In diesem Fall wird die Kombination aus dem ersten Facettenspiegel 20 und dem zweiten Facettenspiegel 22 auch als spekularer Reflektor bezeichnet. Spekulare Reflektoren sind bekannt aus der US 2006/0132747 A1 , der EP 1 614 008 B1 und der US 6,573,978 .
Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23. Die zweiten Facetten 23 werden im Falle eines Pupillenfacettenspiegels auch als Pupillenfacetten bezeichnet.
Bei den zweiten Facetten 23 kann es sich ebenfalls um makroskopische Facetten, die beispielsweise rund, rechteckig oder auch hexagonal berandet sein können, oder alternativ um aus Mikrospiegeln zusammengesetzte Facetten handeln. Diesbezüglich wird ebenfalls auf die DE 10 2008 009 600 A1 verwiesen.
Die zweiten Facetten 23 können plane oder alternativ konvex oder konkav gekrümmte Reflexionsflächen aufweisen.
Die Beleuchtungsoptik 4 bildet somit ein doppelt facettiertes System. Dieses grundlegende Prinzip wird auch als Wabenkondensor (Fly's Eye Integrator) bezeichnet.
Es kann vorteilhaft sein, den zweiten Facettenspiegel 22 nicht exakt in einer Ebene, welche zu einer Pupillenebene der Projektionsoptik 10 optisch konjugiert ist, anzuordnen. Insbesondere kann der Pupillenfacettenspiegel 22 gegenüber einer Pupillenebene der Projektionsoptik 7 verkippt angeordnet sein, wie es zum Beispiel in der DE 10 2017 220 586 A1 beschrieben ist.
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.
Bei einer weiteren, nicht dargestellten Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann im Strahlengang zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Objektfeld 5 eine Übertragungsoptik angeordnet sein, die insbesondere zur Abbildung der ersten Facetten 21 in das Objektfeld 5 beiträgt. Die Übertragungsoptik kann genau einen Spiegel, alternativ aber auch zwei oder mehr Spiegel aufweisen, welche hintereinander im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 angeordnet sind. Die Übertragungsoptik kann insbesondere einen oder zwei Spiegel für senkrechten Einfall (NI-Spiegel, Normal Incidence Spiegel) und/oder einen oder zwei Spiegel für streifenden Einfall (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16.
Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Kühlvorrichtungen erläutert. Es versteht sich von selbst, dass die Ausführungen mit den notwendigen Änderungen auch für Temperiervorrichtungen allgemein gelten.
2 zeigt einen prinzipiellen Aufbau einer erfindungsgemäßen im gezeigten Beispiel als Kühlvorrichtung 30 ausgebildeten Vorrichtung, welche vier Teilelemente 31 umfasst. Im linken Bereich der 2 sind die als hohlzylindrische Platten ausgebildeten Teilelemente 31 dargestellt, welche an einer ihrer beiden Stirnseiten 32 Aussparungen 33 aufweisen. Die Teilelemente 31 werden zur Montage übereinander angeordnet, ausgerichtet und fixiert und an den Stirnseiten 32 als Fügeflächen durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden, so dass die zumindest in Teilbereichen korrespondierenden Aussparungen 33 der einzelnen Teilelemente 31 zu Kühlkanälen (nicht dargestellt) verbunden werden. Die verbundenen Teilelemente 31 ergeben eine Kühlvorrichtung 30 in Form einer Röhre, welche durch die Ergänzung weiterer Teilelemente 31 beliebig verlängert werden kann. Dabei können die einzelnen Teilelemente 31 sowohl individuell für jeden Anwendungsfall spezifisch gestaltet werden, als auch, wie in der 2 dargestellt, zumindest teilweise als Gleichteile ausgebildet sein, wodurch sich die Herstellungskosten vorteilhaft reduzieren. Die innere und äußere Form der Teilelemente 31 kann nahezu beliebig ausgebildet sein, so dass die Außengeometrie eines zu temperierenden Bauteils eins zu eins abgebildet werden kann und eine korrespondierende Innenkontur in der Kühlvorrichtung ausgebildet werden kann. Die Innenkontur kann alternativ auch erst nach dem Fügen von Platten, welche lediglich die Aussparungen, welche durch das Fügen zu Kühlkanälen verbunden werden, umfassen, aus der gefügten Kühlvorrichtung 30 ausgenommen werden. An den herausgetrennten Teilen, kann beispielsweise die Fügequalität überprüft werden. Durch die korrespondierende Innenkontur der Kühlvorrichtung 30 kann eine optimale Temperierung des Bauteils sichergestellt werden. Die Kühlvorrichtung 30 umfasst im gefügten Zustand einen durchgehenden als Kühlkanal ausgebildeten Temperierkanal (nicht dargestellt) mit einem Zufluss 37 und einen Abfluss 38. Diese sind zur einfacheren Anbindung der nicht dargestellten Infrastruktur zur Konditionierung des Temperiermediums, wie beispielsweise Wasser, auf einer Seite der Kühlvorrichtung 30 angeordnet.
Die 3a und 3b zeigen jeweils eine Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 30, wobei die innenliegenden Kühlkanäle 35 zum besseren Verständnis gestrichelt dargestellt sind.
Die in 3a dargestellte Kühlvorrichtung 35 umfasst vier im Wesentlichen hohlzylindrische Teilelemente 31.1-31.4 und drei Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3, welche durch die Aussparungen 33 und dazu korrespondierende Stirnflächen 32 der angrenzenden Teilelemente 31.1-31.4 ausgebildet sind. Die Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3 umfassen in der gezeigten Ausführungsform einen ringförmigen Teil, welcher sich nahezu über den gesamten Umfang des Hohlzylinders erstreckt. Jeweils am Anfang und am Ende des ringförmigen Teils weisen die Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3 einen als Durchbruch ausgebildeten Verbindungskanal 36.1, 36.2, 36.3, 36.4 auf, welcher die einzelnen Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3 miteinander verbindet. Der Zufluss 37 ist an dem obersten Teilelement 31.1 ausgebildet und der Abfluss 38 ist an dem Teilelement 31.3 vor dem als Deckel 31.4 ausgebildeten untersten Teilelement ausgebildet. Durch die Verbindungskanäle 36.1, 36.2 wird jeweils der Anfang der Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3 parallel von einem Temperiermedium 56 durchströmt. Die Verbindungskanäle 36.3, 36.4 verbinden die Enden der Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3 und den Abfluss 38. Die Strömungsrichtung des Temperiermediums 56 ist zur Verdeutlichung in der 3a durch Pfeile dargestellt.
Die 3b zeigt eine Ausführungsform der Kühlvorrichtung 30, welche ebenfalls vier Teilelemente 31.1, 31.2, 31.3, 31.4 aufweist. Im Gegensatz zu der in der 3a gezeigten Ausführungsform sind die Aussparungen 33.1, 33.2, 33.3 der Teilelemente 31.2, 31.2, 31.3 derart ausgebildet, dass diese jeweils zwei konzentrisch ausgebildete Kühlkanäle 35.x aufweisen, welche ebenfalls durch Verbindungskanäle 36.x miteinander verbunden sind. Die Verbindungskanäle 36.x sind derart angeordnet, dass das Temperiermedium 56 vom Zufluss 37 kommend, zunächst den äußeren Kühlkanal 35.3 des Teilelementes 31.3 durchströmt. Der äußere Kühlkanal 35.3 wird durch einen Verbindungskanal 36.1 mit dem äußeren Kühlkanal 35.2 des zweiten Teilelementes 31.2 verbunden, welcher in entgegengesetzter Richtung durchströmt wird. Ein weiterer Verbindungskanal 36.2 verbindet den äußeren Kühlkanal 35.2 mit dem äußeren Kühlkanal 35.1 des obersten Teilelementes 31.1 der Kühlvorrichtung 30, welcher über eine Umlenkung 41 in einen inneren Kühlkanal 35.4 übergeht, durch welchen das Temperiermedium 56 in entgegengesetzter Richtung strömt. Über weitere innere Kühlkanäle 35.5, 35.6 und Verbindungskanäle 36.3, 36.4 strömt das Temperiermedium 56 wieder in Richtung des Abflusses 38. Die äußeren Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3 ergeben zusammen einen sogenannten Abschirmkühler 42, welcher das in der Kühlvorrichtung 30 angeordnete zu kühlende Bauteil (nicht dargestellt) vor Wärmestrahlung schützt. Die inneren Kühlkanäle 35.4,35.5,35.6 bilden zusammen den eigentlichen Kühler des Bauteils, welcher die Temperatur des Bauteils in einem vorbestimmten Temperaturbereich temperieren soll.
Die 4a und 4b zeigen weitere Ausführungsformen der Kühlvorrichtung 30, wobei ein Schnitt durch die Kühlvorrichtung 30 und ein mit dieser verbundenes zu kühlendes Bauteil 43 dargestellt sind. Zur Befestigung der Kühlvorrichtung 30 an einer nicht dargestellten Tragstruktur einer ebenfalls nicht dargestellten Projektionsbelichtungsanlage 1, wie sie beispielsweise in der 1 erläutert ist, ist in der Mitte der Kühlvorrichtung 30 ein Flansch 45 integriert, welcher über eine Schraube 46 mit der Tragstruktur verbunden wird. Der Flansch 45 weist ebenfalls einen Verbindungskanal 36.7 auf. Die Kühlvorrichtung 30 ist mit dem Bauteil 43, wie beispielsweise einem Modul, welches ein optisches Element trägt, oder direkt mit dem optischen Element verbunden. Im gezeigten Beispiel erfolgt die Kühlung über die Kontaktfläche 44. Es ist auch eine Anwendung mit einem Abstand zwischen der Kühlvorrichtung 30 und dem Bauteil 43 denkbar, bei welcher die Kühlung oder Temperierung des Bauteils 43 über Strahlung ebenfalls über die Fläche 44 bewirkt wird. Der Aufbau der Teilelemente 31.x ist identisch zu dem in den 3a und 3b erläutertem Aufbau, so dass darauf nicht weiter eingegangen wird. Abweichend von der in den 3a und 3b erläuterten Ausführungsformen sind die Verbindungskanäle 36.x unterschiedlich angeordnet. In der 4a sind diese derart angeordnet, dass das Temperiermedium 56 zunächst axial von einem äußeren Kühlkanal 35.1 zu einem inneren Kühlkanal 35.2 strömt und von diesem zum axial angrenzenden äußeren Kühlkanal 35.3 strömt und so weiter. Die Verbindungskanäle 36.x sind in der 4a als Pfeile dargestellt.
Die 4b zeigt eine Kühlvorrichtung 30 mit einem Aufbau, welcher wie der in der 4a erläuterte Aufbau innere 35.5, 35.6, 35.7,35.8 und äußere 35.1, 35.2, 35.3, 35.4 Kühlkanäle umfasst. Die inneren Kühlkanäle 35.5, 35.6, 35.7,35.8 sind dabei durch einen weiteren Zufluss 39 und einen weiteren Abfluss 40 mit einer Kühlmittelversorgung (nicht dargestellt), welche zur Konditionierung des Temperiermediums 56 ausgebildet ist, verbunden. Die inneren Kühlkanäle 35.5, 35.6, 35.7, 35.8 sind über Verbindungskanäle 36.4, 36.5, 36.6 untereinander verbunden. Die äußeren Kühlkanäle 35.1, 35.2, 35.3, 35.4 werden, wie in der 4a oben beschrieben, durch den Zufluss 37 und den Abfluss 38 mit der Kühlmittelversorgung verbunden und sind über Verbindungskanäle 36.1, 36.2 und 36.3 miteinander verbunden.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 30, wobei erfindungsgemäß die Aussparungen 33 der Teilelemente 31.x zu einem Kühlschirm 50 verbunden sind. Ein Kühlschirm 50 beschreibt einen über die gesamte Höhe der Kühlvorrichtung 30 ausgebildeten Bereich, welcher einen überwiegenden Teil des Umfangs umspannt und axial keine Unterbrechung aufweist. Der in der 5 dargestellte Kühlschirm 50 umfasst vier Segmente 51, welche jeweils ein Viertel des Umfangs der Kühlvorrichtung 30 umfassen und nur radial durch dünne Stege 52 zwischen den Segmenten 51 unterbrochen sind. Die Stege 52 verbinden den inneren 57 und den äußeren Ring 58 der Teilelemente 31. Das oberste und unterste als Verteiler 48 beziehungsweise Sammler (nicht dargestellt) ausgebildete Teilelement 31.1 umfasst in der in 5 gezeigten Ausführungsform vier Kühlmitteleinlässe 47, welche jeweils mit einem Verteiler 48 verbunden sind. Vom Verteiler 48 werden die Segmente 51 des Kühlschirms 50 über Verteilerdüsen 49 mit Temperiermedium (nicht dargestellt) versorgt, wodurch eine gleichmäßige Durchströmung der Segmente 51 gewährleistet wird. Die Verteilerdüsen 49 sind dabei aus fertigungstechnischen Gründen bereits im zweiten Teilelement 31.2 ausgebildet.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 30, welche neben der bereits in den 2a bis 5 beschriebenen Funktionalität eines Kühlmantels 55 eine zusätzliche gekühlte Strahlfalle 54 umfasst. Die Strahlfalle 54 ist über eine Entkopplung 53 mit dem Kühlmantel 55 mechanisch verbunden, der vergleichbar mit dem in 5 erläuterten Kühlschirm 50 mit zwei sich über die gesamte Höhe des Kühlmantels 55 erstreckenden und radial hintereinander angeordneten Kühlkanälen 35.1, 35.2 ausgebildet ist. Die Strahlfalle 54 wird gezielt von im optischen System nicht mehr benötigtem Licht beaufschlagt, wodurch eine unkontrollierte Erwärmung des Systems durch Absorption des Lichts vorteilhaft verhindert wird. Die Kühlkanäle 35.3, 35.4 der Strahlfalle 54 sind über Verbindungskanäle 36.3, 36.5 mit dem Kühlmantel 55 und durch einen Verbindungskanal 36.4 untereinander verbunden. Die Strahlfalle 54 und der Kühlmantel 55 sind ebenfalls über Diffusionsschweißen miteinander verbunden. Die Verbindungskanäle 36.3 und 36.5 sind dabei ebenfalls derart ausgebildet, dass eine mechanische Entkopplung gewährleistet ist. Die Anzahl und Ausbildung der Kühlkanäle 35.x in der Kühlvorrichtung 30 und der Strahlfalle 54 können variieren und können auch unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Kühlvorrichtung 30 drei Kühlkanäle 35.x und die Strahlfalle 54 dagegen nur einen Kühlkanal 35.3 umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Projektionsbelichtungsanlage
2: Beleuchtungssystem
3: Strahlungsquelle
4: Beleuchtungsoptik
5: Objektfeld
6: Objektebene
7: Retikel
8: Retikelhalter
9: Retikelverlagerungsantrieb
10: Projektionsoptik
11: Bildfeld
12: Bildebene
13: Wafers
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: EUV-Strahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: Facettenspiegel
21: Facetten
22: Facettenspiegel
23: Facetten
30: Kühlvorrichtung
31: Teilelement
32: Oberfläche
33: Aussparung
34: Fügefläche
35: Kühlkanal
36: Verbindungskanal
37: Zufluss Kühlkanal 1
38: Abfluss Kühlkanal 1
39: Zufluss Kühlkanal 2
40: Abfluss Kühlkanal 2
41: Umlenkung
42: Abschirmkühler
43: Bauteil
44: Kontaktfläche BauteilNorrichtung
45: Flansch
46: Schraube
47: Kühlmitteleinlass
48: Verteiler
49: Verteilerdüsen
50: Kühlschirm
51: Segmente
52: Steg
53: Entkopplung
54: Strahlfalle
55: Kühlmantel
56: Temperiermedium
57: Innerer Ring
58: Äußerer Ring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009045223 A1 [0003]
DE 102008009600 A1 [0025, 0029]
US 20060132747 A1 [0027]
EP 1614008 B1 [0027]
US 6573978 [0027]
DE 102017220586 A1 [0032]
US 20180074303 A1 [0047]

Claims

Vorrichtung (30) zur Temperierung eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage (1), wobei die Vorrichtung (30) mindestens einen Temperierkanal (35.1-35.8) umfasst, wobei die Vorrichtung (30) aus mindestens zwei Teilelementen (31.1-31.4) zusammengesetzt ist und wobei mindestens ein Teilelement (31.1-31.4) eine Aussparung (33.1,33.2,33.3) aufweist, welche nach dem Zusammenfügen mit mindestens einem weiteren Teilelement (31.1-31.4) mit diesem einen Temperierkanalabschnitt ausbildet, der im Betrieb der Vorrichtung (30) von einem Temperiermedium (56) durchströmbar ist, wobei die Teilelemente (31.1-31.4) durch Diffusionsschweißen miteinander verbunden sind.
Vorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) als Hohlzylinder ausgebildet ist.
Vorrichtung (30) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) mindestens zwei axial übereinander angeordnete Temperierkanäle (35.1,35.2,35.3) umfasst.
Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) mindestens zwei radial nebeneinander angeordnete Temperierkanäle (35.1-35.8) umfasst.
Vorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Temperierkanal (35.1-35.8) zumindest in Teilbereichen über die gesamte Höhe des Teilelementes (31.1-31.4) erstreckt.
Vorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) eine Fläche (44) umfasst, welche zur Kontakttemperierung eines Bauteils einer Projektionsbelichtungsanlage ausgebildet ist.
Vorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (30) eine Fläche (44) umfasst, welche zur Temperierung durch Absorption oder Emission von Strahlung ausgebildet ist.