DE102022204370A1

DE102022204370A1 - Pressure reducing unit and EUV lithography system

Info

Publication number: DE102022204370A1
Application number: DE102022204370.7A
Authority: DE
Inventors: Eduard SCHWEIGERT
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-05-04
Filing date: 2022-05-04
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Druckmindereinheit (25), umfassend: einen bevorzugt stabartigen Grundkörper (26), der eine Mehrzahl von wendelförmigen Drosselkanälen (28a-f) zur parallelen Durchströmung mit einem Fluid (F) aufweist, die sich von einer ersten, eintrittsseitigen Stirnseite (29a) des Grundkörpers (26) zu einer zweiten, austrittsseitigen Stirnseite (29b) des Grundkörpers (26) erstrecken. Die Erfindung betrifft auch ein EUV-Lithographiesystem (1), umfassend: mindestens eine mit einem Fluid (F) durchströmbare Komponente, insbesondere eine Fluidleitung, ein optisches Element oder ein Strukturbauteil, wobei die mit dem Fluid (F) durchströmbare Komponente mindestens eine Druckmindereinheit (25) aufweist, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist.

The invention relates to a pressure-reducing unit (25), comprising: a preferably rod-like base body (26), which has a plurality of helical throttle channels (28a-f) for the parallel flow of a fluid (F), which extend from a first, inlet-side end face ( 29a) of the base body (26) to a second, exit-side end face (29b) of the base body (26). The invention also relates to an EUV lithography system (1), comprising: at least one component through which a fluid (F) can flow, in particular a fluid line, an optical element or a structural component, wherein the component through which the fluid (F) can flow comprises at least one pressure-reducing unit ( 25) which is designed as described above.

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Druckmindereinheit zur Druckminderung eines Fluids, insbesondere zur Druckminderung einer Flüssigkeit. Die Erfindung betrifft auch ein EUV-Lithographiesystem, das mindestens eine mit einem Fluid durchströmbare Komponente, insbesondere ein optisches Element oder ein Strukturbauteil, aufweist, wobei die mit dem Fluid durchströmbare Komponente mindestens eine Druckmindereinheit umfasst.The invention relates to a pressure reducing unit for reducing the pressure of a fluid, in particular for reducing the pressure of a liquid. The invention also relates to an EUV lithography system which has at least one component through which a fluid can flow, in particular an optical element or a structural component, wherein the component through which the fluid can flow comprises at least one pressure-reducing unit.

Druckmindereinheiten, die auch als Fluid- bzw. Strömungsdrosseln oder Restriktoren bezeichnet werden, dienen zur Minderung des Drucks eines Fluids, typischerweise einer Flüssigkeit. Druckmindereinheiten können zum Abgleich bzw. zur Steuerung des Drucks von parallelen, hydraulisch verbundenen Kanälen z.B. in Kühlleitungssystemen verwendet werden. Derartige Kühlleitungssysteme werden beispielsweise in der Mikrolithographie zum Kühlen von optischen Elementen wie Linsen oder Spiegeln oder zum Kühlen von Strukturelementen verwendet. Die Druckmindereinheit kann beispielsweise dazu dienen, die Druckverlustunterschiede in parallel geschalteten Kühlkanälen auszugleichen, um den Druckverlust und somit auch den Volumenstrom in den einzelnen Kühlkanälen einzustellen.Pressure reducing units, also referred to as fluid or flow throttles or restrictors, serve to reduce the pressure of a fluid, typically a liquid. Pressure reducing units can be used to balance or control the pressure of parallel, hydraulically connected channels, e.g. in cooling pipe systems. Such cooling line systems are used, for example, in microlithography for cooling optical elements such as lenses or mirrors or for cooling structural elements. The pressure reducing unit can be used, for example, to compensate for the differences in pressure loss in cooling channels connected in parallel, in order to adjust the pressure loss and thus also the volume flow in the individual cooling channels.

Der Druckverlust in einer Druckmindereinheit kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, den Druckverlust durch einen Querschnittssprung des Strömungsquerschnitts eines Kanals zu erzeugen, der von dem Fluid durchströmt wird. Durch den Querschnittssprung wird eine Ablösung des Fluidstroms von der Wandung des durchströmten Kanals erzeugt, die Turbulenzen hervorruft. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Druckverlust durch viskose Reibung in Strömungs-Scherschichten des Fluidstroms zu erzeugen. Abhängig vom genutzten Effekt ergeben sich unterschiedliche Designkonzepte und daraus resultierend unterschiedliche Bauräume der Druckmindereinheiten.The pressure loss in a pressure reducing unit can be generated in different ways. One possibility is to generate the pressure loss through a jump in the cross section of the flow cross section of a channel through which the fluid flows. The jump in cross section causes the fluid flow to detach from the wall of the channel through which it flows, which causes turbulence. Another possibility is to create the pressure drop by viscous friction in flow shear layers of the fluid stream. Depending on the effect used, there are different design concepts and, as a result, different installation spaces for the pressure reducing units.

Bei der Druckminderung eines Fluids mittels einer Blende, die einen Querschnittssprung mit einem sich abrupt verändernden Strömungsquerschnitt erzeugt, werden vor und vor allem nach der Blende starke Turbulenzen erzeugt, welche den Druck des Fluids nach dem Durchströmen der Blende reduzieren. Die Turbulenzen führen jedoch in der Regel zu einer unerwünschten dynamischen Kraftanregung in Form von sogenannten strömungsinduzierten Vibrationen („flow-induced vibrations“, FIV) der von dem Fluid durchströmten Komponente, die sich negativ auf das Gesamtsystem auswirken.When the pressure of a fluid is reduced by means of an orifice, which creates a jump in cross section with an abruptly changing flow cross section, strong turbulence is generated before and especially after the orifice, which reduces the pressure of the fluid after it has flowed through the orifice. However, the turbulence usually leads to an undesirable dynamic force excitation in the form of so-called flow-induced vibrations (FIV) of the components through which the fluid flows, which have a negative effect on the overall system.

Beim Druckverlust durch viskose Reibung wird der Fluiddruck durch Reibung des Fluids an der Innenwand eines typischerweise rohrförmigen Strömungskanals reduziert. Bei dieser sogenannten Rohrreibung ist der Druckverlust proportional zur Rohrlänge bzw. zur Länge des Strömungskanals und umgekehrt proportional zum Strömungsdurchmesser. Da der Rohrdurchmesser nicht beliebig verkleinert werden kann, ist es zur Erzeugung eines ausreichend großen Druckverlusts in der Regel erforderlich, dass der rohrförmige Strömungskanal eine vergleichsweise große Länge aufweist. Dies führt in der Regel dazu, dass eine Druckmindereinheit, die auf dem Prinzip der viskosen Reibung beruht, einen vergleichsweise großen Bauraum benötigt. Wenn zur Verringerung des benötigten Bauraums eine gebogene, z.B. wendelförmige Rohrleitung verwendet wird, kann dies zu unerwünschten strömungsinduzierten Vibrationen führen.In viscous friction pressure loss, the fluid pressure is reduced by friction of the fluid against the inner wall of a typically tubular flow passage. With this so-called pipe friction, the pressure loss is proportional to the pipe length or the length of the flow channel and inversely proportional to the flow diameter. Since the tube diameter cannot be reduced arbitrarily, in order to generate a sufficiently large pressure loss, it is generally necessary for the tubular flow channel to have a comparatively large length. As a rule, this means that a pressure-reducing unit that is based on the principle of viscous friction requires a comparatively large amount of installation space. If a curved, e.g. helical pipeline is used to reduce the required installation space, this can lead to undesired flow-induced vibrations.

In der WO2020/114763A1 ist ein Durchflussbegrenzer zur Verwendung in einem Rohr beschrieben, um den Durchfluss eines Fluids durch das Rohr zu begrenzen. Der Durchflussbegrenzer weist einen Zentralabschnitt auf, der eine Mehrzahl von Vorsprüngen aufweist, die an einer Innenseite des Rohrs angreifen.In the WO2020/114763A1 describes a flow restrictor for use in a pipe to restrict the flow of a fluid through the pipe. The flow restrictor has a central portion that includes a plurality of protrusions that engage an inside of the tube.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckmindereinheit bereitzustellen, die einen geringen Bauraum benötigt und geringe strömungsinduzierte Vibrationen erzeugt.The object of the invention is to provide a pressure reducing unit that requires little installation space and generates low flow-induced vibrations.

Gegenstand der Erfindungsubject of the invention

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Druckmindereinheit, umfassend: einen bevorzugt stabartigen Grundkörper, der eine Mehrzahl von wendelförmigen Drosselkanälen zur parallelen Durchströmung mit einem Fluid aufweist, die sich von einer ersten, eintrittsseitigen Stirnseite des Grundkörpers zu einer zweiten, austrittsseitigen Stirnseite des Grundkörpers erstrecken.This object is achieved by a pressure reducing unit, comprising: a preferably rod-like base body, which has a plurality of helical throttle channels for the parallel flow of a fluid, which extend from a first, inlet-side end face of the base body to a second, outlet-side end face of the base body.

Unter einem stabartigen Grundkörper wird verstanden, dass der Grundkörper eine längliche Geometrie aufweist, d.h. dass die Länge L des Grundkörpers mehr als das Fünffache der größten Erstreckung des Grundkörpers an seiner Stirnseite aufweist, die bei einer kreisförmigen Stirnseite dem Durchmesser D entspricht. Ein stabartiger Grundkörper erfüllt somit die Bedingung: L / D > 5.A rod-like base body is understood to mean that the base body has an elongated geometry, i.e. that the length L of the base body is more than five times the largest extension of the base body on its front side, which corresponds to the diameter D in the case of a circular front side. A rod-like basic body thus fulfills the condition: L / D > 5.

Bei dem (ggf. stabartigen) Grundkörper kann es sich um einen zylindrischen Grundkörper handeln. Der zylindrische Grundkörper kann kreisförmige Grundflächen bzw. Stirnseiten aufweisen, dies ist aber nicht zwingend erforderlich: Ggf. kann der zylindrische Grundkörper auch z.B. ellipsenförmige Grundflächen bzw. Stirnseiten aufweisen. Der Grundkörper weist typischerweise eine geradlinig verlaufende Längsachse auf, es ist aber auch möglich, dass die Längsachse des Grundkörpers einen gekrümmten Verlauf aufweist.The (possibly rod-like) base body can be a cylindrical base body. The cylindrical body can have circular bases or end faces, but this is not absolutely necessary Cylindrical bodies also have, for example, elliptical bases or end faces. The base body typically has a longitudinal axis that runs in a straight line, but it is also possible for the longitudinal axis of the base body to have a curved course.

Bei der erfindungsgemäßen Druckmindereinheit entspricht die Fläche an der ersten Stirnseite des Grundkörpers typischerweise im Wesentlichen dem Leitungsquerschnitt einer Fluidleitung, in der das Fluid der Druckmindereinheit zugeführt wird. Der Querschnitt bzw. der Durchmesser des Grundkörpers an der Stirnseite ist gegenüber dem Leitungsquerschnitt typsicherweise nur um die Wandstärke der Mantelfläche des Grundkörpers vergrößert. An der ersten Stirnseite wird der Leitungsquerschnitt der Fluidleitung - ggf. mit Ausnahme eines z.B. zentralen Teilbereichs (s.u.) - auf die Mehrzahl von wendelförmigen Drosselkanälen aufgeteilt, die einen entsprechend reduzierten Strömungsquerschnitt aufweisen. Dies ist günstig, da der Druckverlust in einem Drosselkanal antiproportional zum Rohr- bzw. Strömungsdurchmesser ist (s.o.). Durch das parallele Durchströmen der Mehrzahl von Drosselkanälen kann daher ein größerer Druckverlust erzeugt werden, als für den Fall, dass der zur Verfügung stehende Leitungsquerschnitt durch einen einzigen wendelförmigen Drosselkanal bzw. durch eine einzige wendelförmige Rohrleitung geführt würde. Zudem würde eine solche Lösung einen größeren Bauraum benötigen.In the pressure reducing unit according to the invention, the area on the first end face of the base body typically essentially corresponds to the line cross section of a fluid line in which the fluid is supplied to the pressure reducing unit. The cross section or the diameter of the base body at the end face is typically only increased by the wall thickness of the outer surface of the base body compared to the line cross section. On the first end face, the line cross-section of the fluid line - possibly with the exception of a e.g. This is beneficial because the pressure loss in a throttling channel is anti-proportional to the diameter of the pipe or flow (see above). Due to the parallel flow through the plurality of throttle channels, a greater pressure loss can therefore be generated than in the case where the available line cross-section is routed through a single helical throttle channel or through a single helical pipeline. In addition, such a solution would require a larger installation space.

Durch die Integration bzw. die Einbettung der Drosselkanäle in einen gemeinsamen Grundkörper wird zudem das Risiko von strömungsinduzierten Vibrationen vermindert, die beim Durchströmen eines Fluids durch eine wendelförmige Rohrleitung ggf. auftreten können. Unter einer parallelen Durchströmung wird nicht zwingend verstanden, dass die Drosselkanäle stets parallel zueinander ausgerichtet sind, sondern vielmehr, dass das Fluid die wendelförmigen Drosselkanäle parallel (und nicht sequentiell) durchströmt.The integration or embedding of the throttle channels in a common base body also reduces the risk of flow-induced vibrations, which may occur when a fluid flows through a helical pipeline. A parallel flow does not necessarily mean that the throttle ducts are always aligned parallel to one another, but rather that the fluid flows through the helical throttle ducts in parallel (and not sequentially).

In einer Ausführungsform weist der bevorzugt einteilige Grundkörper der Druckmindereinheit eine durchgehende, umlaufende Mantelfläche auf, die sich von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite erstreckt. Wie weiter oben beschrieben wurde, sind die Drosselkanäle bevorzugt in den Grundkörper eingebettet bzw. integriert, d.h. diese sind nicht als wendelförmige Rohre ausgebildet, bei denen benachbarte Rohrwindungen an ihrer Außenseite nicht miteinander verbunden sind, da dies ggf. strömungsinduzierte Vibrationen hervorrufen könnte. Durch die zusammenhängende, umlaufende Mantelfläche des Grundkörpers sind die Drosselkanäle miteinander verbunden, sodass strömungsinduzierte Vibrationen vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden können.In one embodiment, the preferably one-piece base body of the pressure-reducing unit has a continuous, peripheral lateral surface that extends from the first end face to the second end face. As described above, the throttle channels are preferably embedded or integrated into the base body, i.e. they are not designed as helical tubes in which adjacent tube turns are not connected to one another on the outside, since this could possibly cause flow-induced vibrations. The throttle channels are connected to one another by the coherent, circumferential lateral surface of the base body, so that flow-induced vibrations can be avoided or at least significantly reduced.

Bei einer weiteren Ausführungsform grenzen benachbarte Drosselkanäle innerhalb des Grundkörpers unmittelbar aneinander an. Unter dem Begriff „unmittebares Angrenzen“ wird verstanden, dass die Drosselkanäle in dem Grundkörper jeweils nur durch eine (in der Regel dünne) Trennwand voneinander getrennt sind. Benachbarte wendeiförmige Drosselkanäle, deren Eintrittsöffnungen an der ersten Stirnseite aneinander angrenzen, grenzen über die ganze Länge des Grundkörpers aneinander an, d.h. deren Rohrwindungen verlaufen benachbart zueinander, und deren Austrittsöffnungen an der zweiten Stirnseite des Grundkörpers grenzen ebenfalls aneinander an. Auf diese Weise kann der für die Druckmindereinheit zur Verfügung stehende Bauraum besonders effizient ausgenutzt werden.In a further embodiment, adjacent throttle channels are directly adjacent to one another within the base body. The term "immediate adjoining" is understood to mean that the throttle channels in the base body are only separated from one another by a (usually thin) partition. Adjacent helical throttle channels whose inlet openings border one another on the first end side border one another over the entire length of the base body, i.e. their tube windings run adjacent to one another and their outlet openings on the second end side of the base body also border one another. In this way, the space available for the pressure reducing unit can be used particularly efficiently.

Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Drosselkanäle einen Druckminderungsabschnitt mit einem konstanten Strömungsquerschnitt auf. Für die Druckminderung durch viskose Reibung ist es günstig, wenn der Strömungsquerschnitt konstant ist. Für den Druckverlust Δp_R aufgrund von Reibung in einem kreisförmigen Strömungskanal, der eine Länge L und einen Durchmesser D aufweist, gilt: $Δ p_{R} = λ (L / D) (ρ / 2) v^{2},$

wobei λ die (dimensionslose) Rohrreibungszahl, ρ die Dichte des Fluids (z.B. in g/cm³) und v die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids (z.B. in m/s) bezeichnen. In dem Drosselabschnitt weisen die wendelförmigen Drosselkanäle bevorzugt eine konstante Ganghöhe bzw. Steigung auf. Zumindest in dem Drosselabschnitt bildet ein jeweiliger Drosselkanal somit einen Gang einer mehrgängigen Schraube. Die Anzahl der Schraubengänge entspricht der Anzahl der Drosselkanäle, wenn eine ggf. erfolgende Unterteilung eines Drosselkanals in mehrere radiale Segmente nicht berücksichtigt wird (s.u.).In a further embodiment, the throttle channels have a pressure reduction section with a constant flow cross-section. For the pressure reduction through viscous friction, it is favorable if the flow cross section is constant. The following applies to the pressure loss Δp _R due to friction in a circular flow channel with a length L and a diameter D:

Δ p_{R} = λ (L / D) (ρ / 2) v^{2},

where λ is the (non-dimensional) pipe friction coefficient, ρ is the density of the fluid (eg in g/cm ³ ) and v is the flow velocity of the fluid (eg in m/s). In the throttle section, the helical throttle channels preferably have a constant pitch or gradient. At least in the throttle section, a respective throttle channel thus forms a thread of a multi-threaded screw. The number of threads corresponds to the number of throttling channels if a possible subdivision of a throttling channel into several radial segments is not taken into account (see below).

Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Drosselkanäle einen Kompressionsabschnitt mit einem sich verringernden Strömungsquerschnitt zur Zuführung des Fluids zu dem Druckminderungsabschnitt auf. Wie sich aus der oben angegebenen Gleichung (1) ergibt, hängt der Druckverlust vom Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit v des Fluids ab und nimmt mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit zu. Daher ist es günstig, wenn das Fluid in dem Druckminderungsabschnitt eine möglichst große Strömungsgeschwindigkeit v aufweist, was durch die Verringerung des Strömungsquerschnitts in dem Kompressionsabschnitt erreicht werden kann. Der Kompressionsabschnitt erstreckt sich in der Regel von einer jeweiligen Eintrittsöffnung eines Drosselkanals an der Stirnseite des Grundkörpers bis zu dem Drosselabschnitt, in welchem dem Fluid ein Teil seiner Energie entzogen wird.In a further embodiment, the throttle channels have a compression section with a reducing flow cross-section for supplying the fluid to the pressure-reducing section. As can be seen from Equation (1) given above, the pressure loss depends on the square of the flow velocity v of the fluid and increases as the flow velocity increases. It is therefore favorable if the fluid in the pressure reduction section has the greatest possible flow velocity v, which can be achieved by reducing the flow cross section in the compression section. The compression section usually extends from a respective inlet opening of a throttle channel on the end face of the base body pers up to the throttle section, in which the fluid is deprived of some of its energy.

Bei einer weiteren Weiterbindung weisen die Drosselkanäle einen Expansionsabschnitt mit einem sich vergrößernden Strömungsquerschnitt zur Abführung des Fluids von dem Druckminderungsabschnitt auf. In dem Expansionsabschnitt wird durch die Zunahme des Strömungsquerschnitts ausgehend von dem Druckminderungsabschnitt die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids verringert. In der Regel wird der Expansionsabschnitt nur benötigt, wenn in dem Kompressionsabschnitt die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids erhöht wurde, um die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids wieder auf den Wert vor dem Eintritt in die Druckminderungseinheit zu verringern.In the case of a further connection, the throttle channels have an expansion section with an increasing flow cross section for discharging the fluid from the pressure-reducing section. In the expansion section, the flow speed of the fluid is reduced by the increase in the flow cross section, starting from the pressure reduction section. As a rule, the expansion section is only required if the flow rate of the fluid has been increased in the compression section in order to reduce the flow rate of the fluid back to the value before it entered the pressure-reducing unit.

In der Regel ist die Druckmindereinheit bzw. der Grundkörper - mit Ausnahme der Rechts- bzw. Linksgängigkeit der wendelförmigen Drosselkanäle - in Bezug auf die Strömungsrichtung des Fluids symmetrisch ausgebildet, d.h. wenn die Strömungsrichtung des Fluids umgekehrt wird, werden die Rollen des Expansions- und des Kompressionsabschnitts vertauscht, ohne dass dies Auswirkungen auf die Druckminderung des Fluids hat.As a rule, the pressure reducing unit or the base body - with the exception of the right-hand or left-hand rotation of the helical throttle channels - is designed symmetrically in relation to the direction of flow of the fluid, i.e. if the direction of flow of the fluid is reversed, the roles of the expansion and Compression section swapped without affecting the pressure reduction of the fluid.

Bei einer weiteren Weiterbildung nimmt der Strömungsquerschnitt des Kompressionsabschnitts in Längsrichtung des jeweiligen wendelförmigen Drosselkanals mit einem Winkel von 7° oder weniger ab und/oder der Strömungsquerschnitt des Expansionsabschnitts nimmt in Längsrichtung des wendelförmigen Drosselkanals mit einem Winkel von 7° oder weniger zu.In a further development, the flow cross section of the compression section decreases in the longitudinal direction of the respective helical throttle channel at an angle of 7° or less and/or the flow cross section of the expansion section increases in the longitudinal direction of the helical throttle channel at an angle of 7° or less.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Veränderung des Strömungsquerschnitts in dem Kompressionsabschnitt und in dem Expansionsabschnitt pro Längeneinheit nicht zu groß gewählt wird, um möglichst wenig strömungsinduzierte Vibrationen zu erzeugen. Wie weiter unten näher beschrieben wird, bildet der Strömungsquerschnitt eines einzelnen Drosselkanals an der Stirnseite des Grundkörpers in der Regel ein Ringsegment oder ggf. ein Kreissegment. Bei einem Ring- oder Kreissegment nimmt die Erstreckung des Drosselkanals in Umfangsrichtung mit zunehmendem Abstand von der Längsachse bzw. der Mitte des Grundkörpers zu. Die Geometrie des Strömungsquerschnitts des Drosselkanals in dem Druckminderungsabschnitt ist hingegen typischerweise rechteckig (oder ggf. quadratisch) und weist in radialer Richtung parallel verlaufende Seitenwände auf. In dem Kompressionsabschnitt wird somit die Geometrie des Strömungsquerschnitts des Drosselkanals von einem Ring- oder Kreissegment in eine rechteckige Geometrie geändert. Entsprechend wird die Geometrie des Strömungsquerschnitts des Drosselkanals in dem Expansionsabschnitt von einem in der Regel rechteckigen (oder ggf. quadratischen) Strömungsquerschnitt auf ein Strömungsquerschnitt in Form eines Ring- oder Kreissegments an der zweiten Stirnseite des Grundkörpers geändert.It has proven advantageous if the change in the flow cross section in the compression section and in the expansion section per length unit is not selected to be too great, in order to generate as few flow-induced vibrations as possible. As will be described in more detail below, the flow cross-section of an individual throttle channel on the end face of the base body generally forms a ring segment or possibly a circular segment. In the case of a ring or circle segment, the extent of the throttle channel in the circumferential direction increases with increasing distance from the longitudinal axis or the center of the base body. In contrast, the geometry of the flow cross section of the throttle channel in the pressure-reducing section is typically rectangular (or possibly square) and has side walls running parallel in the radial direction. In the compression section, the geometry of the flow cross section of the throttle channel is thus changed from a ring or circle segment to a rectangular geometry. Accordingly, the geometry of the flow cross section of the throttle channel in the expansion section is changed from a generally rectangular (or possibly square) flow cross section to a flow cross section in the form of a ring or circular segment on the second end face of the base body.

Der Winkel, mit dem der Strömungsquerschnitt abnimmt oder zunimmt, wird aufgrund der sich in Längsrichtung verändernden Geometrie des Kompressionsabschnitts bzw. des Expansionsabschnitts auf einen runden Strömungsquerschnitt (mit gleicher Fläche) bezogen. Der weiter oben beschriebene Winkel entspricht dem halben Öffnungswinkel des - in diesem Fall konisch verlaufenden - Kompressionsabschnitts bzw. Expansionsabschnitts.The angle at which the flow cross section decreases or increases is related to a round flow cross section (of equal area) due to the longitudinally changing geometry of the compression section and the expansion section. The angle described above corresponds to half the opening angle of the—in this case conical—compression section or expansion section.

Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Drosselkanäle an der ersten Stirnseite des Grundkörpers jeweils eine Eintrittsöffnung in Form eines Ringsegments oder eines Kreissegments auf und/oder die Drosselkanäle an der zweiten Stirnseite des Grundkörpers weisen jeweils eine Austrittsöffnung in Form eines Ringsegments oder eines Kreissegments auf, wobei eine jeweilige Eintrittsöffnung und/oder eine jeweilige Austrittsöffnung bevorzugt einen Winkelbereich von 360° / N überdeckt, wobei N die Anzahl der Drosselkanäle bezeichnet.In a further embodiment, the throttle ducts on the first end face of the base body each have an inlet opening in the form of a ring segment or a circular segment and/or the throttle ducts on the second end face of the base body each have an outlet opening in the form of a ring segment or a circular segment, with one respective inlet opening and/or a respective outlet opening preferably covers an angular range of 360°/N, where N denotes the number of throttle channels.

Wie weiter oben beschrieben wurde, wird die Fläche an der Stirnseite des Grundkörpers, die typischerweise im Wesentlichen dem Leitungsquerschnitt einer Fluidleitung oder dem Strömungsquerschnitt eines Fluidkanals entspricht, mit welcher/welchem der Grundkörper verbunden ist bzw. welche/welcher an den Grundkörper angrenzt, im Wesentlichen (ggf. mit Ausnahme eines zentralen Strömungskanals (s.u.)) auf die Drosselkanäle aufgeteilt. Die Anzahl N der Drosselkanäle in dem Grundkörper liegt typischerweise in der Größenordnung zwischen drei und fünfzehn. Bei der Angabe des Winkelbereichs wird die Wandstärke der Trennwand vernachlässigt, die benachbarte Ring- oder Kreissegmente an der jeweiligen Stirnseite voneinander trennt.As described above, the area on the end face of the base body, which typically essentially corresponds to the line cross section of a fluid line or the flow cross section of a fluid channel, to which the base body is connected or which / which is adjacent to the base body, is essentially (possibly with the exception of a central flow channel (see below)) divided among the throttle channels. The number N of throttle channels in the base body is typically of the order of between three and fifteen. When specifying the angular range, the wall thickness of the partition that separates adjacent ring or circle segments from each other on the respective end face is neglected.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Grundkörper einen zentralen Strömungskanal auf, der entlang der Längsachse des Grundkörpers von der ersten Stirnseite zur gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Grundkörpers verläuft. Der zentrale Strömungskanal verläuft im Gegensatz zu den Drosselkanälen nicht wendelförmig. Im Falle eines Grundkörpers mit einer geradlinig verlaufenden Längsachse verläuft der zentrale Strömungskanal geradlinig und im Falle eines Grundkörpers mit einer gekrümmt verlaufenden Längsachse folgt der zentrale Strömungskanal der Krümmung der Längsachse des Grundkörpers. Der zentrale Strömungskanal dient als Bypass und wird dazu verwendet, den zur Verfügung stehenden Strömungsquerschnitt bzw. die Fläche an der Stirnseite des Grundkörpers voll auszunutzen. Auch bei der Strömung durch den zentralen Strömungskanal erfolgt aufgrund der viskosen Reibung eine Druckminderung des Fluids. Der zentrale Strömungskanal kann eine Engstelle aufweisen bzw. dieser kann wie die wendelförmigen Drosselkanäle einen Kompressionsabschnitt, einen Druckminderungsabschnitt und einen Expansionsabschnitt aufweisen. An Stelle des zentralen Strömungskanals kann der Grundkörper einen zentralen Bereich bzw. einen Kern aufweisen, der massiv ausgebildet ist, um die mechanische Stabilität des Grundkörpers zu erhöhen.In a further embodiment, the base body has a central flow channel which runs along the longitudinal axis of the base body from the first end face to the opposite second end face of the base body. In contrast to the throttle channels, the central flow channel does not run helically. In the case of a base body with a straight longitudinal axis, the central flow channel runs in a straight line and in the case of a base body with a curved longitudinal axis, the central flow channel follows the curvature of the longitudinal axis of the base body. The central flow channel serves as a bypass and is used to to fully utilize the available flow cross-section or the area on the front side of the base body. A pressure reduction of the fluid also occurs during the flow through the central flow channel due to the viscous friction. The central flow channel can have a constriction or, like the helical throttle channels, it can have a compression section, a pressure-reducing section and an expansion section. Instead of the central flow channel, the base body can have a central area or a core that is solid in order to increase the mechanical stability of the base body.

Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Grundkörper mindestens eine von einer Mantelfläche des Grundkörpers beabstandete ringförmige, bevorzugt zylindrische Stützwand auf, die sich von der ersten Stirnseite zur zweiten Stirnseite des Grundkörpers erstreckt, wobei die Stützwand die wendelförmigen Drosselkanäle in mindestens zwei radiale Segmente aufteilt. Bei dieser Ausführungsform verlaufen eine oder mehrere durchgehende Stützwände von der ersten Stirnseite durch den gesamten Grundkörper bis zur zweiten Stirnseite. Die Stützwände können für die mechanische Stabilität erforderlich oder günstig sein, wenn der Grundkörper in einem additiven Herstellungsprozess gefertigt wird (s.u.). Die Stützwände können aber auch den Druckverlust des Fluids beim Durchströmen des Grundkörpers erhöhen, da die Oberfläche, an der das Fluid vorbeiströmt, sich durch die Stützwände vergrößert.In a further embodiment, the base body has at least one annular, preferably cylindrical, support wall spaced from a lateral surface of the base body, which extends from the first end face to the second end face of the base body, the support wall dividing the helical throttle channels into at least two radial segments. In this embodiment, one or more continuous support walls run from the first end face through the entire base body to the second end face. The supporting walls can be necessary for the mechanical stability or they can be favorable if the base body is manufactured in an additive manufacturing process (see below). However, the support walls can also increase the pressure loss of the fluid as it flows through the base body, since the surface area past which the fluid flows is increased by the support walls.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Grundkörper durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt. In der Regel ist es erforderlich, den Grundkörper durch ein additives Fertigungsverfahren herzustellen, beispielsweise durch ein 3D-Druckverfahren. Der Grundkörper kann grundsätzlich aus allen schweißbaren Materialien gedruckt bzw. hergestellt werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Material des Grundkörpers um ein nichtrostendes Material, beispielsweise um Edelstahl. Es kann von Vorteil sein, wenn der Grundkörper um 45° gekippt gedruckt wird, um keine Überhänge bzw. Hinterschneidungen beim Herstellungsprozess zu erzeugen. Die Druckmindereinheit kann aus dem Grundkörper bestehen, es ist aber auch möglich, dass die Druckmindereinheit zusätzlich zu dem Grundkörper noch weitere Bauelemente, z.B. in Form von Einbauteilen, aufweist, die beispielsweise zur Messung des Drucks, des Volumenstroms, etc. dienen und die in dem Grundkörper angeordnet bzw. in diesen integriert sind.In a further embodiment, the base body is produced using an additive manufacturing process. As a rule, it is necessary to produce the base body using an additive manufacturing process, for example using a 3D printing process. In principle, the base body can be printed or manufactured from any weldable material. The material of the base body is preferably a non-rusting material, for example stainless steel. It can be advantageous if the base body is printed at a 45° angle so that no overhangs or undercuts are created during the manufacturing process. The pressure-reducing unit can consist of the base body, but it is also possible for the pressure-reducing unit to have other components in addition to the base body, e.g. in the form of built-in parts, which are used, for example, to measure the pressure, the volume flow, etc. and which are in the Body are arranged or integrated into this.

Bei einer weiteren Ausführungsform liegt eine gemittelte Rautiefe Rz einer Kanalwandung eines jeweiligen wendelförmigen Drosselkanals zumindest in dem Druckminderungsabschnitt zwischen 15 µm und 50 µm. Bei der Herstellung des Grundkörpers mittels eines additiven Fertigungsverfahrens kann die Rauheit der Kanalwandung, die hier in Form der gemittelten Rautiefe Rz gemessen wird, vorgegeben oder zumindest beeinflusst werden. Die Rauheit der Kanalwandung bzw. der Oberfläche der Kanalwandung kann beispielsweise durch das Vorsehen einer Mikrostrukturierung beeinflusst werden. Die gemittelte Rautiefe Rz bzw. die Rauheit wirkt sich auch auf die Rohrreibungszahl λ aus, welche gemäß der obigen Gleichung (1) den Druckverlust beeinflusst. Neben der Rauheit bzw. der Rohrreibungszahl λ können bei der Auslegung der Druckmindereinheit auch die Länge der wendelförmigen Drosselkanäle und die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids (durch die Auslegung des Kompressions- bzw. Expansionsabschnitts) als Parameter vorgegeben bzw. eingestellt werden. Auch durch eine Nachbearbeitung kann die Oberflächenrauheit angepasst werden, z.B. durch Elektropolieren, ...In a further embodiment, an average peak-to-valley height Rz of a channel wall of a respective helical throttle channel is between 15 μm and 50 μm, at least in the pressure-reducing section. When the base body is produced using an additive manufacturing process, the roughness of the channel wall, which is measured here in the form of the average peak-to-valley height Rz, can be specified or at least influenced. The roughness of the channel wall or the surface of the channel wall can be influenced, for example, by providing microstructuring. The mean peak-to-valley height Rz or the roughness also has an effect on the pipe friction coefficient λ, which influences the pressure loss according to equation (1) above. In addition to the roughness or the pipe friction coefficient λ, the length of the helical throttle channels and the flow rate of the fluid (through the design of the compression or expansion section) can also be specified or set as parameters when designing the pressure reducing unit. The surface roughness can also be adjusted by post-processing, e.g. by electropolishing, ...

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein EUV-Lithographiesystem, umfassend: mindestens eine mit einem Fluid durchströmbare Komponente, insbesondere eine Fluidleitung, ein optisches Element oder ein Strukturbauteil, wobei die mit dem Fluid durchströmbare Komponente mindestens eine Druckmindereinheit aufweist, die wie weiter oben beschrieben ausgebildet ist. Bei dem EUV-Lithographiesystem kann es sich um eine EUV-Lithographieanlage zur Belichtung eines Wafers oder um eine andere optische Anordnung handeln, die EUV-Strahlung verwendet, beispielsweise um ein EUV-Inspektionssystem, z.B. zur Inspektion von in der EUV-Lithographie verwendeten Masken, Wafern oder dergleichen.Another aspect of the invention relates to an EUV lithography system, comprising: at least one component through which a fluid can flow, in particular a fluid line, an optical element or a structural component, wherein the component through which the fluid can flow has at least one pressure-reducing unit that is configured as described above is. The EUV lithography system can be an EUV lithography system for exposing a wafer or another optical arrangement that uses EUV radiation, for example an EUV inspection system, e.g. for inspecting masks used in EUV lithography, wafers or the like.

Bei dem optischen Element, das mit dem Fluid durchströmbar ist, kann es sich beispielsweise um einen direkt gekühlten Spiegel handeln, der ein Substrat aufweist, in das Hohlräume bzw. Kühlkanäle eingebracht sind, die mit einem Fluid, typischerweise mit Wasser, durchströmt werden, um den Spiegel zu kühlen. Bei dem Strukturbauteil kann es sich beispielsweise um eine Halterung, z.B. um einen Rahmen für die Halterung von optischen Elementen, einen Rahmen für die Halterung von Sensoren oder um einen Tragrahmen handeln, wie sie bei EUV-Lithographiesystemen, speziell bei EUV-Lithographieanlagen, eingesetzt werden. In die Materialien dieser Strukturbauteile, bei denen es sich z.B. um Aluminium, Stahl, Keramiken, etc. handeln kann, werden häufig mit einem Fluid durchströmbare Kanäle eingebracht, um diese zu kühlen.The optical element through which the fluid can flow can be, for example, a directly cooled mirror that has a substrate in which cavities or cooling channels are introduced, through which a fluid, typically water, flows to cool the mirror. The structural component can be, for example, a mount, e.g. a frame for mounting optical elements, a frame for mounting sensors or a support frame, as used in EUV lithography systems, especially in EUV lithography systems . Channels through which a fluid can flow are often introduced into the materials of these structural components, which can be aluminum, steel, ceramics, etc., for example, in order to cool them.

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, based on the figures of the drawing, which are essential to the invention che details show 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-d schematische Darstellungen einer Druckmindereinheit zur Verminderung des Drucks eines Fluids, die einen Grundkörper mit sechs wendelförmigen Drosselkanälen aufweist, sowie
3a,b schematische Darstellungen von zwei Stirnseiten des Grundkörpers mit sechs ringförmigen Stützwänden.

Exemplary embodiments are shown in the schematic drawing and are explained in the following description. It shows

1 a schematic meridional section of a projection exposure system for EUV projection lithography,
2a-d schematic representations of a pressure reducing unit for reducing the pressure of a fluid, which has a base body with six helical throttle channels, and
3a,b schematic representations of two end faces of the base body with six annular support walls.

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 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer optischen Anordnung für die EUV-Lithographie in Form einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie beschrieben. Die Beschreibung des grundsätzlichen Aufbaus der Projektionsbelichtungsanlage 1 sowie von deren Bestandteilen ist hierbei nicht einschränkend zu verstehen.The following are referring to 1 the essential components of an optical arrangement for EUV lithography in the form of a projection exposure system 1 for microlithography are described by way of example. The description of the basic structure of the projection exposure system 1 and of its components is not to be understood as limiting here.

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 radiation source 3, illumination optics 4 for illuminating an object field 5 in an object plane 6. In an alternative embodiment, the light source 3 can also be provided as a separate module from the rest of the illumination system. In this case the lighting system does not include the light source 3 .

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 reticle 7 arranged in the object field 5 is illuminated. The reticle 7 is held by a reticle holder 8 . The reticle holder 8 can be displaced in particular in a scanning direction via a reticle displacement drive 9 .

In 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.In 1 a Cartesian xyz coordinate system is drawn in for explanation. The x-direction runs perpendicular to the plane of the drawing. The y-direction is horizontal and the z-direction is vertical. The scanning direction is in the 1 along the y-direction. The z-direction runs perpendicular to the object plane 6.

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 projection system 10. The projection system 10 is used to image the object field 5 in an image field 11 in an image plane 12. A structure on the reticle 7 is imaged on a light-sensitive layer of a wafer arranged in the region of the image field 11 in the image plane 12 13. The wafer 13 is held by a wafer holder 14. The wafer holder 14 can be displaced in particular along the y-direction via a wafer displacement drive 15 . The displacement of the reticle 7 via the reticle displacement drive 9 on the one hand and the wafer 13 on the other hand via the wafer displacement drive 15 can be synchronized with one another.

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 radiation source 3 is an EUV radiation source. The radiation source 3 emits in particular EUV radiation 16, which is also referred to below as useful radiation, illumination radiation or illumination light. In particular, the useful radiation has a wavelength in the range between 5 nm and 30 nm. The radiation source 3 can be a plasma source, for example an LPP source (laser produced plasma, plasma generated with the aid of a laser) or a DPP Source (Gas Discharged Produced Plasma). It can also be a synchrotron-based radiation source. The radiation source 3 can be a free-electron laser (free-electron laser, FEL).

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 illumination radiation 16 emanating from the radiation source 3 is bundled by a collector mirror 17 . The collector mirror 17 can be a collector mirror with one or more ellipsoidal and/or hyperboloidal reflection surfaces. The at least one reflection surface of the collector mirror 17 can be exposed to the illumination radiation 16 in grazing incidence (Grazing Incidence, GI), i.e. with angles of incidence greater than 45°, or in normal incidence (Normal Incidence, NI), i.e. with angles of incidence less than 45° become. The collector mirror 17 can be structured and/or coated on the one hand to optimize its reflectivity for the useful radiation and on the other hand to suppress stray light.

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 collector mirror 17, the illumination radiation 16 propagates through an intermediate focus in an intermediate focus plane 18. The intermediate focus plane 18 can represent a separation between a radiation source module, comprising the radiation source 3 and the collector mirror 17, and the illumination optics 4.

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 1 nur beispielhaft einige dargestellt. Im Strahlengang der Beleuchtungsoptik 4 ist dem ersten Facettenspiegel 20 nachgeordnet ein zweiter Facettenspiegel 22. Der zweite Facettenspiegel 22 umfasst eine Mehrzahl von zweiten Facetten 23.The illumination optics 4 includes a deflection mirror 19 and this in the beam path downstream a first facet mirror 20. The deflection mirror 19 can be a plane deflection mirror or alternatively a mirror with an effect that influences the beam beyond the pure deflection effect. Alternatively or additionally, the deflection mirror 19 can be designed as a spectral filter, which separates a useful light wavelength of the illumination radiation 16 from stray light of a different wavelength. The first facet mirror 20 includes a multiplicity of individual first facets 21, which are also referred to below as field facets. Of these facets 21 are in the 1 only a few shown as examples. A second facet mirror 22 is arranged downstream of the first facet mirror 20 in the beam path of the illumination optics 4. The second facet mirror 22 comprises a plurality of second facets 23.

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 illumination optics 4 thus forms a double-faceted system. This basic principle is also known as a honeycomb condenser (Fly's Eye Integrator). The individual first facets 21 are imaged in the object field 5 with the aid of the second facet mirror 22 . The second facet mirror 22 is the last beam-forming mirror or actually the last mirror for the illumination radiation 16 in the beam path in front of the object field 5.

Das Projektionssystem 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.The projection system 10 includes a plurality of mirrors Mi, which are numbered consecutively according to their arrangement in the beam path of the projection exposure system 1 .

Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst das Projektionssystem 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 dem Projektionssystem 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,4 oder 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.At the in the 1 illustrated example, the projection system 10 comprises six mirrors M1 to M6. Alternatives with four, eight, ten, twelve or another number of mirrors Mi are also possible. The penultimate mirror M5 and the last mirror M6 each have a passage opening for the illumination radiation 16. The projection system 10 involves doubly obscured optics. The projection optics 10 has an image-side numerical aperture which is greater than 0.4 or 0.5 and which can also be greater than 0.6 and which can be 0.7 or 0.75, for example.

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 illumination optics 4, the mirrors Mi can have a highly reflective coating for the illumination radiation 16.

Die Projektionsbelichtungsanlage 1 weist einen oder mehrere Kühlkreisläufe auf, um die Spiegel Mi des Projektionssystems 10 sowie andere Komponenten, beispielsweise Strukturbauteile wie Tragrahmen oder dergleichen, mit einem Fluid in Form einer Kühlflüssigkeit, typischerweise Wasser, zu durchströmen. Zu diesem Zweck werden in die Spiegel Mi, genauer gesagt in deren Substrate, Hohlstrukturen eingebracht, die mit der Kühlflüssigkeit durchströmt werden. Um die Strömung der Kühlflüssigkeit durch parallel durchströmte Kühlkanäle bzw. Hohlstrukturen der Spiegel Mi und anderer Komponenten der Projektionsbelichtungsanlage 1, z. B. der weiter oben beschriebenen Strukturbauteile, miteinander abzugleichen, werden Druckmindereinheiten verwendet, die in Fluidleitungen des Kühlkreislaufs bzw. des Kühlsystems der Projektionsbelichtungsanlage 1, in die Spiegel Mi oder in die jeweiligen Strukturbauteile integriert werden. Eine Beispiel einer solchen Druckmindereinheit 25 ist schematisch in 2a-d dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.The projection exposure system 1 has one or more cooling circuits in order to allow a fluid in the form of a cooling liquid, typically water, to flow through the mirrors Mi of the projection system 10 and other components, for example structural components such as support frames or the like. For this purpose, hollow structures through which the cooling liquid flows are introduced into the mirrors Mi, more precisely into their substrates. In order to ensure the flow of the cooling liquid through parallel cooling channels or hollow structures of the mirrors Mi and other components of the projection exposure system 1, e.g. B. the structural components described above, pressure reducing units are used, which are integrated in fluid lines of the cooling circuit or the cooling system of the projection exposure apparatus 1, in the mirror Mi or in the respective structural components. An example of such a pressure reducing unit 25 is shown schematically in 2a-d shown and described below.

Die Druckmindereinheit 25 besteht bei dem in 2a-d dargestellten Beispiel aus einem stabförmigen, kreiszylindrischen Grundkörper 26, der eine Länge L von ca. 60 mm und einen Durchmesser von ca. 10 mm aufweist und somit die Bedingung L / D > 5 erfüllt. Es versteht sich, dass der Grundkörper 26 nicht zwingend stabförmig und auch nicht zwingend kreiszylindrisch ausgebildet sein muss. Der Grundkörper 26 weist eine Längsachse 27 auf, um die sich im gezeigten Beispiel sechs wendelförmige Drosselkanäle 28a-f in mehreren Schraubengängen winden. Der Verlauf eines der Drosselkanäle 28a innerhalb des Grundkörpers 26 ist beispielhaft in 2a dargestellt. Die Drosselkanäle 28a-f erstrecken sich über die gesamte Länge L des Grundkörpers 26 von einer ersten Stirnseite 29a, in die das Fluid F (vgl. Pfeil) in den Grundkörper 26 eintritt, zu einer zweiten Stirnseite 29b, an der das Fluid F aus dem Grundkörper 26 austritt. Die Drosselkanäle 28a-f sind in den Grundkörper 26 integriert und werden radial nach außen von einer umlaufenden, durchgehenden zylindrischen Mantelfläche 26a (Wand) des Grundkörpers 26 begrenzt, die sich von der ersten Stirnseite 29a zur zweiten Stirnseite 29b erstreckt und eine konstante Wandstärke aufweist.The pressure reducing unit 25 consists of the in 2a-d The example shown consists of a rod-shaped, circular-cylindrical base body 26 which has a length L of approx. 60 mm and a diameter of approx. 10 mm and thus fulfills the condition L/D>5. It goes without saying that the base body 26 does not necessarily have to be rod-shaped or circular-cylindrical. The base body 26 has a longitudinal axis 27 around which, in the example shown, six helical throttle channels 28a-f wind in several screw turns. The course of one of the throttle channels 28a within the base body 26 is shown in FIG 2a shown. The throttle channels 28a-f extend over the entire length L of the base body 26 from a first end face 29a, into which the fluid F (see arrow) enters the base body 26, to a second end face 29b, on which the fluid F from the Body 26 exits. The throttle channels 28a-f are integrated into the base body 26 and are delimited radially outwards by a circumferential, continuous cylindrical lateral surface 26a (wall) of the base body 26, which extends from the first end face 29a to the second end face 29b and has a constant wall thickness.

Wie in 2b-d zu erkennen ist, grenzen in dem Grundkörper 26 die sechs Drosselkanäle 28a-f unmittelbar aneinander an und werden nur durch vergleichsweise dünne Trennwände voneinander getrennt. Der Verlauf des in 2a dargestellten ersten Drosselkanals 28a in dem Grundkörper 26 ist in 2b-d durch eine größere Linienstärke der Trennwände hervorgehoben.As in 2b-d As can be seen, the six throttle channels 28a-f in the base body 26 directly adjoin one another and are only separated from one another by comparatively thin partition walls. The course of the 2a The first throttle channel 28a shown in the base body 26 is in 2b-d emphasized by a larger line thickness of the partitions.

Die Drosselkanäle 28a-f werden von dem Fluid F parallel durchströmt. Das Fluid F tritt an der ersten Stirnseite 29a über sechs Eintrittsöffnungen 30a-f in die jeweiligen Drosselkanäle 28a-f ein und an der zweiten Stirnseite 29b über sechs Austrittsöffnungen 31 a-f wieder aus (vgl. auch 3a,b). Die Eintrittsöffnungen 30a-f und die Austrittsöffnungen 31 a-f sind als Ringsegmente ausgebildet, die in Umfangsrichtung einen Winkelbereich von 360° / 6 = 60° überdecken (wobei die Wandstärke der Trennwände vernachlässigt wird).The fluid F flows through the throttle channels 28a-f in parallel. The fluid F enters the respective throttle channels 28a-f at the first end face 29a via six inlet openings 30a-f and exits again at the second end face 29b via six outlet openings 31af (cf. also 3a,b ). The inlet openings 30a-f and the outlet openings 31af are designed as ring segments that cover an angular range of 360°/6 = 60° (ignoring the wall thickness of the partitions).

Wie in 2a,b zu erkennen ist, weist ein jeweiliger Drosselkanal 28a-f entlang der Längsachse 27 des Grundkörpers 26 drei Abschnitte auf: Einen Kompressionsabschnitt 33, einen Druckminderungsabschnitt 32 und einen Expansionsabschnitt 34. Der Kompressionsabschnitt 33 geht von der ersten Stirnseite 29a aus und endet am Druckminderungsabschnitt 32. In dem Kompressionsabschnitt 33 verringert sich der Strömungsquerschnitt A_K eines jeweiligen Drosselkanals 28a-f mit zunehmendem Abstand von der Stirnseite 29a, um die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids F zu erhöhen, bevor dieses den Druckminderungsabschnitt 32 erreicht.As in 2a,b As can be seen, a respective throttle channel 28a-f has three sections along the longitudinal axis 27 of the base body 26: a compression section 33, a pressure reduction section 32 and an expansion section 34. The compression section 33 starts at the first end face 29a and ends at the pressure reduction section 32. In the compression section 33, the flow cross-section A _K of a respective throttle channel 28a-f decreases with increasing distance from the end face 29a in order to increase the flow velocity of the fluid F before it reaches the pressure-reducing section 32.

Der Druckminderungsabschnitt 32 dient zur Reduzierung des Drucks des Fluids F durch viskose Reibung an der Wandung des jeweiligen Drosselkanals 28a-f gemäß der oben angegebenen Gleichung (1). In dem Druckminderungsabschnitt 32 ist der (rechteckige) Strömungsquerschnitt A_D eines jeweiligen Drosselkanals 28a-f konstant. Die Drosselkanäle 28a-f weisen in dem Druckminderungsabschnitt 32 eine konstante Ganghöhe auf, d.h. die Windungen eines jeweiligen Drosselkanals 28a-f weisen in Längsrichtung des Grundkörpers 26 eine konstanten Abstand auf.The pressure reducing section 32 serves to reduce the pressure of the fluid F by viscous friction on the wall of the respective throttle passage 28a-f according to equation (1) given above. In the pressure reduction section 32, the (rectangular) flow cross section A _D of a respective throttle channel 28a-f is constant. The throttle channels 28a-f have a constant pitch in the pressure reduction section 32, ie the windings of a respective throttle channel 28a-f have a constant spacing in the longitudinal direction of the base body 26.

Wie sich aus Gleichung (1) ergibt, nimmt mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit v des Fluids F der Druckverlust Δp_R in dem Druckminderungsabschnitt 32 zu, weshalb die Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit v in dem Kompressionsabschnitt 33 den Druckverlust Δp_R des Fluids F in dem Druckminderungsabschnitt 33 erhöht. An den Druckminderungsabschnitt 33 schließt der Expansionsabschnitt 34 an, in dem der Strömungsquerschnitt A_E ausgehend von dem Druckminderungsabschnitt 33 zunimmt und sich die Strömungsgeschwindigkeit v des Fluids F wieder auf den Wert vor dem Eintritt in die Druckmindereinheit 31 verringert.As is apparent from Equation (1), as the flow velocity v of the fluid F increases, the pressure loss Δp _R in the depressurizing section 32 increases, therefore increasing the flow velocity v in the compression section 33 increases the pressure loss Δp _R of the fluid F in the depressurizing section 33. The pressure reducing section 33 is followed by the expansion section 34 in which the flow cross section A _E increases starting from the pressure reducing section 33 and the flow velocity v of the fluid F decreases again to the value before entering the pressure reducing unit 31 .

Um strömungsinduzierte Vibrationen beim Durchströmen des Kompressionsabschnitts 33 zu minimieren, hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Strömungsquerschnitt A_K eines jeweiligen Drosselkanals 28a-f in dem Kompressionsabschnitt 33 mit einem Winkel α von 7° oder weniger (vgl. 2a) abnimmt, wobei der Winkel α auf die (schraubenförmige) Längsachse des jeweiligen Drosselkanals 28a-f bezogen ist. Entsprechend hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Strömungsquerschnitt A_E eines jeweiligen Drosselkanals 28a-f in dem Expansionsabschnitt 34 mit einem Winkel von 7° oder weniger zunimmt. Da die Geometrie des Strömungsquerschnitts A_K sich in Längsrichtung des Kompressionsabschnitts 33 verändert, ist der Winkel α bezogen auf einen (äquivalenten) runden Strömungsquerschnitt A_K eines konisch verlaufenden Kompressionsabschnitts 33 und bezeichnet dessen halben Öffnungswinkel.In order to minimize flow-induced vibrations when flowing through the compression section 33, it has proven advantageous if the flow cross section A _K of a respective throttle channel 28a-f in the compression section 33 has an angle α of 7° or less (cf. 2a ) decreases, the angle α being related to the (helical) longitudinal axis of the respective throttle channel 28a-f. Accordingly, it has proven to be favorable if the flow cross section A _E of a respective throttle channel 28a-f in the expansion section 34 increases at an angle of 7° or less. Since the geometry of the flow cross section A _K changes in the longitudinal direction of the compression section 33, the angle α is related to an (equivalent) round flow cross section A _K of a conical compression section 33 and designates its half opening angle.

Zusätzlich zur Reduzierung des Strömungsquerschnitts A_K, A_E wird in dem Kompressionsabschnitt 33 und in dem Expansionsabschnitt 34 auch die Geometrie des Strömungsquerschnitts A_K, A_E verändert, und zwar von einer Geometrie in Form eines Ringsegments an der jeweiligen Stirnseite 29a,b des Grundkörpers 26 in eine rechteckige Geometrie. Wie in 2c,d zu erkennen ist, wird die rechteckige Geometrie des Strömungsquerschnitts A_K, A_E nicht erst beim Erreichen des Druckminderungsabschnitts 32 erreicht, sondern bereits nach ca. der Hälfte der Länge des Kompressionsabschnitts 33 bzw. des Expansionsabschnitts 34.In addition to reducing the flow cross section A _K , A _E in the compression section 33 and in the expansion section 34, the geometry of the flow cross section A _K , A _E is also changed, specifically from a geometry in the form of a ring segment on the respective end face 29a, b of the base body 26 into a rectangular geometry. As in 2c , i.e can be seen, the rectangular geometry of the flow cross section A _K , A _E is not only achieved when the pressure reduction section 32 is reached, but already after about half the length of the compression section 33 or the expansion section 34.

Wie in 2c,d ebenfalls zu erkennen ist, weist der Grundkörper 26 einen zentralen Strömungskanal 35 auf, der geradlinig in Richtung der Längsasche 27 des Grundkörpers 26 verläuft und der sich von der ersten Stirnseite 29a zur zweiten Stirnseite 29b des Grundkörpers 26 erstreckt. Der zentrale Strömungskanal 35 dient als Bypass und führt aufgrund der Rohrreibung ebenfalls zu einem Druckverlust des Fluids F. Grundsätzlich können die Drosselkanäle 28a-f bis ins Zentrum des Grundkörpers fortgesetzt werden, dies führ aber zu fertigungstechnischen Herausforderungen, da der jeweilige Drosselkanal 28a-f in diesem Fall bis ins Zentrum (Radius Null) spitz zuläuft.As in 2c , i.e can also be seen, the base body 26 has a central flow channel 35 which runs in a straight line in the direction of the longitudinal axis 27 of the base body 26 and which extends from the first end face 29a to the second end face 29b of the base body 26 . The central flow channel 35 serves as a bypass and also leads to a pressure loss of the fluid F due to pipe friction. In principle, the throttle channels 28a-f can be continued into the center of the base body, but this leads to manufacturing challenges, since the respective throttle channel 28a-f in in this case tapers to the center (radius zero).

Der weiter oben beschriebene Grundkörper 26, der die Druckmindereinheit 25 bildet, ist in einem dreidimensionalen Fertigungsverfahren, genauer gesagt in einem 3D-Druckverfahren hergestellt. Der Grundkörper 26 wird aus einem schweißbaren Material gedruckt, bei dem es sich im gezeigten Beispiel um Edelstahl handelt. Es kann günstig sein, wenn der Grundkörper um 45° gekippt gedruckt wird, um keine Überhänge bzw. Hinterschneidungen bei dem Herstellungsprozess zu erzeugen.The base body 26 described above, which forms the pressure reducing unit 25, is produced in a three-dimensional manufacturing process, more precisely in a 3D printing process. The base body 26 is printed from a weldable material, which in the example shown is stainless steel. It can be beneficial if the base body is printed at an angle of 45° so that no overhangs or undercuts are produced during the manufacturing process.

Es ist möglich, aber nicht zwingend erforderlich, dass der Grundkörper 26 zusätzlich zu der zylindrisch umlaufenden Mantelfläche 30 weitere ringförmige Stützwände aufweist, um diesen mechanisch zu stabilisieren. 3a,b zeigen die Stirnseiten 29a,b eines solchen Grundkörpers 26, der sechs kreisringförmige Stützwände 36a-f aufweist, die sich von der ersten Stirnseite 29a zur zweiten Stirnseite 29b des Grundkörpers 29 erstrecken. Die sechs Stützwände 36a-f teilen die Drosselkanäle 28a-f in sieben radiale Segmente 37a-f auf. Die Unterteilung der Drosselkanäle 28a-f in radiale Segmente erhöht die Oberfläche, an der das Fluid F vorbeiströmt und trägt daher zur Druckminderung bei. Es versteht sich, dass der Grundkörper 26 auch eine größere oder eine kleinere Anzahl von Stützwänden aufweisen kann.It is possible, but not absolutely necessary, for the base body 26 to have further annular support walls in addition to the cylindrical peripheral surface 30 in order to mechanically stabilize it. 3a,b show the end faces 29a,b of such a base body 26, which has six annular support walls 36a-f, which extend from the first end face 29a to the second end face 29b of the base body 29. The six support walls 36a-f divide the choke channels 28a-f into seven radial segments 37a-f. The subdivision of the throttle channels 28a-f into radial segments increases the surface area over which the fluid F flows and therefore contributes to the pressure reduction. It goes without saying that the base body 26 can also have a larger or smaller number of support walls.

Bei der Herstellung des Grundkörpers 26 durch additive Fertigung kann auch die Rauheit (Oberflächenrauheit bzw. mittlere Rautiefe) der Kanalwandung 38 (vgl. 2c) eines jeweiligen wendelförmigen Drosselkanals 28a-f eingestellt bzw. vorgegeben werden, beispielsweise indem eine Mikrostrukturierung der Kanalwandung 38 erzeugt wird. Dies ist günstig, da die Rauheit der Kanalwandung 38 den Strömungsleitwert λ beeinflusst, der ebenfalls in Gleichung (1) eingeht. Es hat sich für die Druckminderung als günstig erwiesen, wenn zumindest in dem Druckminderungsabschnitt 32 die mittlere Rautiefe Rz der Kanalwandung 38 zwischen 15 µm und 50 µm liegt.When manufacturing the base body 26 by additive manufacturing, the roughness (surface roughness or average roughness depth) of the channel wall 38 (cf. 2c ) of a respective helical throttle channel 28a-f can be set or specified, for example by microstructuring the channel wall 38 being produced. This is favorable since the roughness of the channel wall 38 influences the flow conductance λ, which is also included in equation (1). It has proven to be favorable for the pressure reduction if the average peak-to-valley height Rz of the channel wall 38 is between 15 μm and 50 μm, at least in the pressure-reducing section 32 .

Wie in 2c zu erkennen ist, ist die Druckmindereinheit 25 in eine Fluidleitung 39 in Form eines zylinderförmigen Rohres integriert. Alternativ kann die Druckmindereinheit 25 an ihren beiden Stirnseiten 29a,b mit einem jeweiligen Anschluss der Fluidleitung 39 fluiddicht verbunden sein. Die Druckmindereinheit 25 kann aber auch in das Substrat eines der optischen Elemente der Projektionsbelichtungsanlage 1, insbesondere in ein Substrat eines der Spiegel M_i der Projektionsoptik 10, integriert sein, z.B. in Form eines Einlegebauteils. Die Druckmindereinheit 25 kann auch in ein Strukturbauteil der Projektionsbelichtungsanlage 1 integriert sein, z.B. in einen Tragrahmen oder dergleichen.As in 2c can be seen, the pressure reducing unit 25 is integrated into a fluid line 39 in the form of a cylindrical tube. Alternatively, the pressure reducing unit 25 can be connected in a fluid-tight manner to a respective connection of the fluid line 39 at its two end faces 29a,b. However, the pressure reducing unit 25 can also be integrated into the substrate of one of the optical elements of the projection exposure system 1, in particular into a substrate of one of the mirrors M _i of the projection optics 10, for example in the form of an insert component. The pressure reducing unit 25 can also be integrated in a structural component of the projection exposure system 1, for example in a support frame or the like.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2020114763 A1 [0006]

Claims

Pressure reducing unit (25) comprising: a preferably rod-like base body (26), which has a plurality of helical throttle channels (28a-f) for the parallel flow of a fluid (F), which extend from a first, inlet-side end face (29a) of the base body (26) to a second, outlet-side end face (29b) of the base body (26).

pressure reducing unit claim 1 , in which the preferably one-piece base body (26) has a continuous peripheral lateral surface (26a) which extends from the first end face (29a) to the second end face (29b).

pressure reducing unit claim 1 or 2 , in which adjacent throttle channels (28a-f) within the base body (26) directly adjoin one another.

Pressure reducing unit according to one of the preceding claims, in which the throttle channels (28a-f) have a pressure reducing section (32) with a constant flow cross section (A _D ).

pressure reducing unit claim 3 , wherein the throttle channels (28a-f) have a compression section (33) with a decreasing flow cross-section (A _K ) for supplying the fluid (F) to the pressure-reducing section (32).

pressure reducing unit claim 3 or 4 , wherein the throttle channels (28a-f) have an expansion section (34) with an increasing flow cross-section (A _E ) for discharging the fluid (F) from the pressure-reducing section (32).

pressure reducing unit claim 5 or 6 , in which the flow cross section (A _K ) of the compression section (33) decreases in the longitudinal direction of the respective helical throttle channel (28a-f) at an angle (α) of 7° or less and/or in which the flow cross section (A _E ) of the expansion section (34) increases in the longitudinal direction of the respective helical throttle channel (28a-f) at an angle (α) of 7° or less.

Pressure reducing unit according to one of the preceding sections, in which the throttle channels (28a-f) on the first end face (29a) of the base body (26) each have an inlet opening (30a-f) in the form of a ring segment or a circular segment and/or in which the Throttle channels (28a-f) on the second end face (29b) of the base body (26) each have an outlet opening (31a-f) in the form of a ring segment or a circular segment, with a respective inlet opening (30a-f) and/or a respective outlet opening ( 31 a-f) preferably covers an angular range of 360°/N, where N denotes the number of throttle channels (28a-f).

Pressure reducing unit according to one of the preceding claims, in which the base body (26) has a central flow channel (35) which runs along the longitudinal axis (27) of the base body (26) from the first end face (29a) to the second end face (29b) of the base body ( 26) runs.

Pressure reducing unit according to one of the preceding claims, in which the base body (26) has at least one annular, preferably cylindrical support wall (36a-f) spaced from a lateral surface (30) of the base body (26) and extending from the first end face (29a) to the second end face (29b) of the base body (26), the support wall (36a-f) dividing the throttle channels (28a-f) into at least two radial segments (37a-f).

Pressure reducing unit according to one of the preceding claims, in which the base body (26) is produced by an additive manufacturing process.

Pressure reducing unit according to one of Claims 4 until 11 , in which an average peak-to-valley height (Rz) of a channel wall (38) of a respective helical throttle channel (28a-f) is between 15 µm and 50 µm, at least in the pressure-reducing section (32).

EUV lithography system (1), comprising: at least one component through which a fluid (F) can flow, in particular a fluid line (39), an optical element (Mi) or a structural component, wherein the component through which the fluid (F) can flow has at least one pressure reducing unit (25) according to one of the preceding claims .