DE102023202794A1

DE102023202794A1 - Anlage für die Halbleiterlithographie

Info

Publication number: DE102023202794A1
Application number: DE102023202794.1A
Authority: DE
Inventors: Matthias Kestel; Matthias Mueller; Roland Gischa; Andreas Maier; Thomas Stuebler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2022-06-21
Filing date: 2023-03-27
Publication date: 2023-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1,101) für die Halbleiterlithografie, umfassend mindestens eine Komponente (30), wobei in der Komponente (30) mindestens ein Fluidkanal (31) zur Temperierung der Komponente (30) ausgebildet ist, und einen Adapter (60) zum Verbinden einer Fluidleitung mit dem Fluidkanal (31) der Komponente (30), wobei der Adapter (60) mit der Komponente (30) verbunden ist, wobei der Adapter (60) einen Diffusor (70) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Halbleiterlithographie nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage.
Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithographie unterliegen extrem hohen Anforderungen an die Abbildungsqualität, um die gewünschten mikroskopisch kleinen Strukturen möglichst fehlerfrei herstellen zu können. In einem Lithografieprozess oder einem Mikrolithografieprozess beleuchtet ein Beleuchtungssystem eine fotolithografische Maske, die auch als Retikel bezeichnet wird. Das durch die Maske hindurchtretende Licht oder das von der Maske reflektierte Licht wird von einer Projektionsoptik, auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Fotoresist) beschichtetes, in der Bildebene der Projektionsoptik angebrachtes Substrat (beispielsweise einen Wafer) projiziert, um die Strukturelemente der Maske auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Die Anforderungen an die Positionierung der Abbildung auf dem Wafer und die Intensität des durch das Beleuchtungssystem bereitgestellten Lichts werden mit jeder neuen Generation erhöht, was zu einer höheren Wärmelast auf den optischen Elementen führt. Die Projektionsbelichtungsanlagen werden auf Grund der Wellenlängenbereiche des durch das Beleuchtungssystem bereitgestellten Lichts in DUV-Projektionsbelichtungsanlagen, mit einem Wellenlängenbereich von 100nm bis 300nm und EUV-Projektionsbelichtungsanlagen mit einem Wellenlängenbereich zwischen 1 nm und 120 nm, insbesondere von 13,5nm, unterteilt.
Üblicherweise werden unterschiedliche Komponenten und insbesondere die als Spiegel ausgebildeten optischen Elemente einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage durch eine in ihrem Grundkörper integrierte Wasserkühlung temperiert. Unter dem Grundkörper versteht man dasjenige Element, auf welchem die optische Wirkfläche, also die von dem zur Abbildung der Strukturelemente genutzten Licht beaufschlagte Spiegeloberfläche, ausgebildet ist. Die Grundkörper umfassen dabei Fluidkanäle, die von einem Temperierfluid, beispielsweise temperiertem Wasser, durchströmt werden und dadurch die Wärme von der optischen Wirkfläche wegführen. Ein zum Herstellen der Aussparungen häufig verwendetes Verfahren ist das Bohren, welches aufgrund von technologiebedingten, beziehungsweise fertigungsbedingten, Beschränkungen je nach Länge der Bohrung einen Mindestdurchmesser der Fluidkanäle vorgibt. Die Fluidleitungen des Fluidsystems, über welche aus einer Fluidbereitstellungsvorrichtung das Temperierfluid in die Fluidkanäle der Komponente gefördert wird, werden üblicherweise mittels standardisierter Fluidleitungen realisiert, wie beispielsweise mit Fluidleitungen mit einem Durchmesser von ½ Zoll oder ¼ Zoll. Der Anschluss der Fluidleitungen an die Fluidkanäle der zu temperierenden Komponenten erfolgt dabei überwiegend über standardisierte Adapter, welche in einer Ausnehmung in der Komponente angeordnet werden. Die Fluidkanäle der Komponenten besitzen, wie weiter oben bereits erläutert, fertigungs- bzw. technologiebedingt bisweilen einen größeren Kanalquerschnitt als die Kanäle der standardisierten Adapter. Dies hat den Nachteil, dass es dadurch zu einer abrupten Aufweitung des Strömungsquerschnitts kommen kann, welche zu einer Strömungsablösung und zur Ausbildung eines Totgebietes mit Rezirkulationswirbeln direkt an beziehungsweise hinter der Aufweitung führen kann. Dies wiederum kann zur Folge haben, dass sich neben einer definierten Erhöhung des Druckverlustes im Fluidsystem im Bereich des Totgebietes während des Befüllens mit Fluid, Luftblasen bilden können, welche eine Einschnürung der Strömung verursachen, wodurch sich ein nicht definierbarer Druckverlust ausbilden kann. Art und Größe der sich bildenden Luftblasen ist nicht vorhersehbar und variiert auch bei identischen Prozessparametern während des Befüllens mit Fluid. Dies hat insbesondere den Nachteil, dass es bei Einsatz des oben beschriebenen Flanschsystems auf Grund der zuvor beschriebenen Effekte schwierig sein kann, genaue Flussraten für die einzelnen Kreisläufe zu definieren, wodurch eine in den Fluidkreisläufen häufig verwendete Parallelschaltung von Fluidkanälen nicht mehr möglich ist.
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 Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Anlage für die Halbleiterlithografie umfasst mindestens eine Komponente, wobei in der Komponente mindestens ein Fluidkanal zur Temperierung der Komponente ausgebildet ist, und einen Adapter zum Verbinden einer Fluidleitung mit dem Fluidkanal der Komponente. Dabei ist der Adapter mit der Komponente verbunden und umfasst erfindungsgemäß einen Diffusor.
Prinzipiell kann der Diffusor dabei an einer beliebigen Stelle im Adapter angeordnet sein, wobei die Anordnung an der zur Komponente gerichteten Seite des Adapters aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft ist und strömungstechnisch keinen Nachteil darstellt.
Es ist dabei von Vorteil, wenn der Diffusor einen Öffnungswinkel von kleiner oder gleich 8° aufweist. Je kleiner der Öffnungswinkel, desto kleiner ist das Risiko einer Ablösung der Strömung, wobei hier immer eine Abwägung zwischen Bauraum, zu erreichendem Enddurchmesser und vorbestimmten Anfangsdurchmesser getroffen werden muss. Selbstverständlich sind grundsätzlich auch größere Öffnungswinkel denkbar. Der Öffnungswinkel wird dabei insbesondere durch die Durchflussrate der zu kühlenden Komponente mitbestimmt.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung liegt das Verhältnis eines Enddurchmessers eines Fluidkanals des Adapters und eines Durchmessers des Fluidkanals der Komponente in einem Bereich von 0,6 bis 1. Dieses Verhältnis ist entscheidend zur Vermeidung der Totzonen und der Rezirkulationswirbel am Übergang zwischen Adapter und Komponente.
Die Komponente kann beispielsweise als optisches Element und insbesondere als Spiegel ausgebildet sein.
Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Anlage um eine Projektionsbelichtungsanlage handeln; es ist jedoch auch denkbar, die Erfindung in anderen Anlagen der Halbleiterlithographie, beispielsweise in Maskeninspektions- oder Maskenreparaturvorrichtungen zu verwenden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

1 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Projektionslithografie,
2 schematisch im Meridionalschnitt eine Projektionsbelichtungsanlage für die DUV-Projektionslithografie,
3 einen aus dem Stand der Technik bekannte Fluidleitungsadapter, und
4 einen erfindungsgemäßer Fluidleitungsadapter.

Im Folgenden werden zunächst unter Bezugnahme auf die 1 exemplarisch die wesentlichen Bestandteile einer Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithografie 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.
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.
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° gegenüber der Normalenrichtung der Spiegeloberfläche, 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 10 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 (GI-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.
2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung eben-falls zur Anwendung kommen kann.
Der Aufbau der Projektionsbelichtungsanlage 101 und das Prinzip der Abbildung ist vergleichbar mit dem in 1 beschriebenen Aufbau und Vorgehen. Gleiche Bauteile sind mit einem um 100 gegenüber 1 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet, die Bezugszeichen in 2 beginnen also mit 101.
Im Unterschied zu einer wie in 1 beschriebenen EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1 können auf Grund der größeren Wellenlänge der als Nutzlicht verwendeten DUV-Strahlung 116 im Bereich von 100 nm bis 300 nm, insbesondere von 193 nm, in der DUV-Projektionsbelichtungsanlage 101 zur Abbildung beziehungsweise zur Beleuchtung refraktive, diffraktive und/oder reflexive optische Elementen 117, wie beispielsweise Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen verwendet werden. Die Projektionsbelichtungsanlage 101 umfasst dabei im Wesentlichen ein Beleuchtungssystem 102, einen Retikelhalter 108 zur Aufnahme und exakten Positionierung eines mit einer Struktur versehenen Retikels 107, durch welches die späteren Strukturen auf einem Wafer 113 bestimmt werden, einen Waferhalter 114 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 113 und einem Projektionsobjektiv 110, mit mehreren optischen Elementen 117, die über Fassungen 118 in einem Objektivgehäuse 119 des Projektionsobjektives 110 gehalten sind.
Das Beleuchtungssystem 102 stellt eine für die Abbildung des Retikels 107 auf dem Wafer 113 benötigte DUV-Strahlung 116 bereit. Als Quelle für diese Strahlung 116 kann ein Laser, eine Plasmaquelle oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung 116 wird in dem Beleuchtungssystem 102 über optische Elemente derart geformt, dass die DUV-Strahlung 116 beim Auftreffen auf das Retikel 107 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.
Der Aufbau der nachfolgenden Projektionsoptik 110 mit dem Objektivgehäuse 119 unterscheidet sich außer durch den zusätzlichen Einsatz von refraktiven optischen Elementen 117 wie Linsen, Prismen, Abschlussplatten prinzipiell nicht von dem in 1 beschriebenen Aufbau und wird daher nicht weiter beschrieben.
3 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Fluidleitungsadapter 40, welcher in einer Ausnehmung 33 einer Komponente 30, wie sie in einer in der 1 und der 2 erläuterten Projektionsbelichtungsanlage 1,101 Anwendung finden kann, angeordnet ist. Der Fluidleitungsadapter 40, im Folgenden auch als Adapter 40 bezeichnet, wird mit Hilfe von Schrauben 46 über einen Flansch 42 mit einer Kontaktfläche 34 der Komponente verbunden. Der Adapter 40 weist einen ersten Bereich mit einer Kupplung 41 zur Verbindung des Adapters 40 mit einer nicht dargestellten standardisierten Fluidleitung, einen zweiten Bereich mit dem Flansch 42, und einen dritten Dichtungsbereich 43 auf. Dieser umfasst zwei durch eine Schräge voneinander abgesetzte Teilbereiche 43.1, 43.2 mit unterschiedlichen Durchmessern, in welchen der Adapter 40 durch O-Ringe 44 gegenüber den korrespondierenden Dichtflächen 35 in der Ausnehmung 33 der Komponente 30 abgedichtet wird. Weiterhin umfasst der Adapter 40 einen Fluidkanal 45 mit einem Durchmesser D_A, der im Fall des in der 3 dargestellten ¼ Zoll Adapters 40 4,6 mm beträgt. Auch ein ½ Zoll Adapter mit Innendurchmesser 10,2 mm wäre - wie weiter oben beschrieben - denkbar.
Die Komponente 30 umfasst einen Fluidkanal 31, in welcher das Fluid 32 zur Temperierung der Komponente 30 geführt wird, mit einem Durchmesser D_K, welcher in der in der 3 dargestellten Ausführungsform 10mm beträgt und somit deutlich größer als der Durchmesser D_A des Fluidkanals 45 des Adapters 40 ausgebildet ist. Der Durchmesser D_K des Fluidkanals 31 kann je nach Herstellbarkeit eine Größe zwischen 6 mm und 15 mm aufweisen. Im Übergang 51 von dem Durchmesser D_A des Fluidkanals 45 zum Durchmesser D_K des Fluidkanals 31 bilden sich im Fluidkanal 31 sogenannte Rezirkulationswirbel 36 aus, also in der 3 durch Pfeile dargestellte Ablösewirbel, welche durch eine Strömungsablösung 52 am Übergang 51 der beiden Fluidkanäle 31, 45 bewirkt werden. Dadurch können sich beim Befüllen der Fluidsystems im Bereich der Rezirkulationswirbel 36 Luftblasen 50 ausbilden, welche sich auch im weiteren Betrieb nicht auf- bzw. ablösen und deren Größe nicht vorhersagbar ist. Die Luftblasen 50 können dabei derart ausgebildet sein, dass sie den Strömungsquerschnitt im Bereich des Übergangs 51 verkleinern, wodurch ein weiterer Druckverlust bewirkt werden kann.
4 zeigt einen erfindungsgemäßen Fluidleitungsadapter 60, im Folgenden als Adapter 60 bezeichnet, wobei gleiche Merkmale in Bezug zu dem in der 3 erläuterten Adapter 40 mit den gleichen um den Wert 20 erhöhten Bezugszeichen bezeichnet sind. Der Adapter 60 umfasst im Bereich des Dichtungsbereichs 63 einen Diffusor 70, welcher den Anfangsdurchmesser D_A des Fluidkanals 65 des Adapter 60 in Richtung des Fluidkanals 31 der Komponente 30 vergrößert, wodurch der Durchmessersprung im Bereich des Übergangs 53 von dem Enddurchmesser D_E des Fluidkanals 65 auf den Durchmesser D_K des Fluidkanals 31 minimiert oder vollständig eliminiert wird. Der Öffnungswinkel 71 des Diffusors 70 ist vorteilhafterweise kleiner als 8 Grad ausgebildet, wodurch ein Strömungsabriss im Bereich des Diffusors 70 vermieden wird.
Der Anfangsdurchmesser D_D1 des Diffusors 70, welcher dem Anfangsdurchmesser D_A des Fluidkanals 65 im Adapter 60 entspricht, wird durch den Öffnungswinkel 71 über die Länge L_D des Diffusors 70 auf einen Enddurchmesser D_D2 des Diffusors 70 vergrößert, welcher in der in der 4 dargestellten Ausführungsform, wie weiter oben bereits erläutert, dem Enddurchmesser D_E des Fluidleitungsadapters 60 entspricht.
Die Länge L_D des Diffusors 70 wird durch den Öffnungswinkel 71 und die Differenz zwischen dem Anfangsdurchmesser D_D1 und dem Enddurchmesser D_D2 des Diffusors 70 bestimmt, wobei bei der Auslegung des Diffusors 70, insbesondere im Fall eines standardisierten Fluidleitungsadapter 60, sowohl für die Länge L_D als auch für den maximalen Enddurchmesser D_D2 des Diffusors 70 der zur Verfügung stehende Bauraum berücksichtigt werden muss.
Die Bildung des Rezirkulationswirbels 36 und der Totgebiete im Bereich des Übergangs 53 wird durch den Diffusor 70 vorteilhaft minimiert oder sogar vollständig vermieden, wodurch sich beim Befüllen der Fluidkanäle 31, 65 keine Luftblasen 50 mehr ausbilden. Die Bildung der Luftblasen 50 kann insbesondere bei einem Verhältnis des kleineren Durchmessers D_D2 am Ausgang des Diffusors 70 und dem Durchmesser D_K des Fluidkanals 31 in der Komponente 30 in einem Bereich von 0,6 bis 1 vollständig vermieden werden. Der Diffusor 70 kann alternativ auch innerhalb des Adapters 60 ausgebildet sein, wobei aus fertigungstechnischen Gründen die Anordnung an dem zur Komponente 30 gerichteten Ende des Adapters 60 vorteilhaft ist.
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: Wafer
14: Waferhalter
15: Waferverlagerungsantrieb
16: EUV-Strahlung
17: Kollektor
18: Zwischenfokusebene
19: Umlenkspiegel
20: Facettenspiegel
21: Facetten
22: Facettenspiegel
23: Facetten
30: Komponente
31: Fluidkanal
32: Fluid
33: Ausnehmung
34: Kontaktfläche
35: Dichtfläche
36: Rezirkulationswirbel
40: Fluidleitungsadapter
41: Kupplung
42: Flansch
43, 43.1, 43.2: Dichtungsbereich
44: Dichtung
45: Fluidkanal Adapter
46: Schraube
50: Luftblasen
51: Übergang
52: Strömungsablösung
53: Übergang
60: Fluidleitungsadapter
61: Kupplung
62: Flansch
63, 63.1, 63.2: Dichtungsbereich
64: Dichtung
65: Fluidkanal Adapter
66: Schraube
70: Diffusor
71: Öffnungswinkel Diffusor
101: Projektionsbelichtungsanlage
102: Beleuchtungssystem
107: Retikel
108: Retikelhalter
110: Projektionsoptik
113: Wafer
114: Waferhalter
116: DUV-Strahlung
117: optisches Element
118: Fassungen
119: Objektivgehäuse
M1-M6: Spiegel
DK: Durchmesser Komponente
DA: Durchmesser Adapter
DE: Durchmesser Adapter am Übergang
DD1: Durchmesser Diffusor Start
DD2: Durchmesser Diffusor Ende
LD: Länge Diffusor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008009600 A1 [0024, 0028]
US 20060132747 A1 [0026]
EP 1614008 B1 [0026]
US 6573978 [0026]
DE 102017220586 A1 [0031]
US 20180074303 A1 [0045]

Claims

Anlage (1,101) für die Halbleiterlithografie, umfassend mindestens eine Komponente (30), wobei in der Komponente (30) mindestens ein Fluidkanal (31) zur Temperierung der Komponente (30) ausgebildet ist, und einen Adapter (60) zum Verbinden einer Fluidleitung mit dem Fluidkanal (31) der Komponente (30), wobei der Adapter (60) mit der Komponente (30) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (60) einen Diffusor (70) umfasst.
Anlage (1,101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (70) an der zur Komponente (30) gerichteten Seite des Adapters (60) angeordnet ist.
Anlage (1,101) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (70) einen Öffnungswinkel (71) von kleiner oder gleich 8° aufweist.
Anlage (1,101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis eines Enddurchmessers (DE) eines Fluidkanals (65) des Fluidleitungsadapters (60) und eines Durchmessers (DK) des Fluidkanals (31) der Komponente (30) in einem Bereich von 0,6 bis 1 liegt.
Anlage (1,101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (30) als optisches Element (Mx, 117) und insbesondere als Spiegel (Mx, 117) ausgebildet ist.
Anlage (1,101) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Anlage (1,101) um eine Projektionsbelichtungsanlage handelt.