DE102023203580A1 - Kühlmittelleitung zur Bereitstellung eines Fluids zur Temperierung von Bauteilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelleitung (30) zur Bereitstellung eines Fluids zur Temperierung von Bauteilen (Mx, 117) einer Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie, die sich dadurch auszeichnet, dass die Kühlmittelleitung (30) eine Vorrichtung (33) zur kräfteneutralen Veränderung ihres Querschnitts umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kühlanordnung (42) mit einer Kühlmittelleitung (30) nach einem der erläuterten Ausführungsformen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Projektionsbelichtungsanlage (1, 101) für die Halbleiterlithografie mit einer Kühlanordnung (42).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelleitung zur Bereitstellung eines Fluids zur Temperierung von Bauteilen, eine Kühlanordnung mit einer Kühlmittelleitung und einen Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie mit einer Kühlanordnung.
• Projektionsbelichtungsanlagen für die Halbleiterlithografie 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.
• In Fällen hoher Wärmelast kann es von Vorteil sein, Komponenten, insbesondere die als Spiegel ausgebildeten optischen Elemente in EUV-Projektionsbelichtungsanlagen, also in Anlagen, die mit elektromagnetischer Strahlung der Wellenlänge zwischen 1nm und 120nm, insbesondere bei 13,5nm betrieben werden, durch eine Wasserkühlung zu temperieren. Auch in DUV-Projektionsbelichtungsanlagen, die mit elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 120nm und 300nm betrieben werden, können wassergekühlte Spiegel zum Einsatz kommen. Die Spiegel umfassen dazu in der Regel Aussparungen, die von temperiertem Wasser durchströmt werden und dadurch die Wärme von der optischen Wirkfläche, also der von dem zur Abbildung der Strukturelemente genutzten Licht beaufschlagten Spiegeloberfläche, wegführen. Dabei muss jegliche dynamische bzw. mechanische Anregung, unter anderem auch durch sogenannte flussinduzierte Vibrationen, vermieden werden, da jede derartige Anregung die abbildenden Prozesse der Projektionsbelichtungsanlage stört. Die flussinduzierten Vibrationen führen einerseits zu einer Positionsänderung der Spiegel und andererseits zu einer Deformation der optischen Wirkfläche der Spiegel, welche beide einen negativen Einfluss auf die Abbildungsqualität der Projektionsbelichtungsanlage haben.
• Die Anregung durch fluidinduzierte Vibrationen setzt sich dabei aus einem lokalen und einem empfangenen Anteil zusammen. Der lokale Anteil ist in diesem Zusammenhang derjenige Anteil, der in einer Komponente, wie beispielsweise einem Spiegel an Umlenkungen, Querschnittsänderungen oder ähnlichen Änderungen der Fluidführung entsteht und unmittelbar am Entstehungsort Kräfte in den Spiegel einleitet.
• Bei dem empfangenen Anteil handelt es sich um akustische Wellen, die in Form von Druckschwankungen durch das Fluid wandern und an anderer Stelle des Systems Kräfte einleiten und dadurch Störungen fern des eigentlichen Entstehungsortes verursachen. Diese Druckschwankungen können auch sehr weit außerhalb der Spiegel erzeugt werden, wie beispielsweise in einer anderen Komponente des Objektivs oder in einem Wasserkabinett, also der Komponente, in welcher das zur Temperierung der Spiegel oder anderer Komponenten genutzte Fluid temperiert, aufbereitet und bereitgestellt wird.
• Um die weiter oben beschriebenen Auswirkungen von flussinduzierten Vibrationen zu reduzieren, werden bereits eine Reihe von Maßnahmen ergriffen, wie beispiels-weise eine Optimierung der Kühlkanäle im Spiegel, aber auch der Zuleitungen vom Wasserkabinett zum Spiegel zur Reduzierung der flussinduzierten Vibrationen. Daneben sind aus dem Stand der Technik Vorrichtungen zur aktiven Kompensation der flussinduzierten Vibrationen bekannt, welche grundsätzlich eine Komponente zur Erfassung der Vibrationen und eine Komponente zur Erzeugung einer Vibration und eine Ansteuerung umfassen, mit dem Ziel, die flussinduzierten Vibrationen durch Überlagerung der erzeugten Vibrationen zumindest teilweise zu kompensieren oder vollständig auszulöschen. Derartige Lösungen nutzen als Aktuator beispielsweise Unterwasserlautsprecher oder Piezoelemente. Dabei werden jedoch oftmals die Vibrationen derart in das Kühlmittel eingebracht, dass eine resultierende Kraft auf die Kühlmittelleitung bewirkt wird. Dies hat den Nachteil, dass neben der Flüssigkeit auch die Kühlmittelleitung selbst einseitig angeregt wird, wodurch wiederum eine Quelle von flussinduzierten Vibrationen entsteht.
• 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 Kühlmittelleitung zur Bereitstellung eines Fluids zur Temperierung von Bauteilen einer Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie zeichnet sich dadurch aus, dass die Kühlmittelleitung eine Vorrichtung zur kräfteneutralen Veränderung ihres Querschnitts umfasst. Unter kräfteneutral ist im Zusammenhang mit der Erfindung zu verstehen, dass die zur Veränderung des Querschnitts auf die Kühlmittelleitung wirkenden Kräfte keine resultierenden Kräfte bewirken, welche zu einer Bewegung der Kühlmittelleitung aus ihrer Position führen könnten. Dadurch kann vorteilhafterweise vermieden werden, dass eine Bewegung der Kühlmittelleitung zu weiteren Störungen des Systems beiträgt.
• Dabei kann die Vorrichtung eine erste Komponente zur Veränderung des Querschnitts umfassen. Diese kann beispielsweise als ein Piezoelement oder als eine auf elektromagnetischer Induktion basierende Komponente ausgebildet sein und derart mit der Kühlmittelleitung verbunden sein, dass eine kräfteneutrale Veränderung des Querschnitts bewirkt werden kann.
• Daneben kann die Vorrichtung eine zweite Komponente zur Erfassung einer Querschnittsänderung umfassen. Diese kann beispielsweise als ein Piezoelement oder als eine auf elektromagnetischer Induktion basierende Komponente ausgebildet sein und derart mit der Kühlmittelleitung verbunden sein, dass eine Veränderung des Querschnitts durch die Komponente erfasst werden kann.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die erste und die zweite Komponente einen ersten Betriebszustand zur Veränderung des Querschnitts und einen zweiten Betriebszustand zur Erfassung einer Querschnittsänderung aufweisen. Insbesondere die weiter oben bereits beschriebenen als Piezoelement oder als Piezobänder ausgebildeten Komponenten, welche beispielsweise in einem Kreuzgeflecht oder als Ringe um einen Schlauch der Kühlmittelleitung angeordnet sein können, können dafür verwendet werden. Auch mit einer auf elektromagnetischer Induktion basierenden Komponente kann je nach Betriebszustand sowohl eine Kraft erzeugt als auch eine Bewegung erfasst werden, also eine Querschnittsveränderung und eine Erfassung einer Querschnittsveränderung bewirkt werden.
• Weiterhin kann die Vorrichtung eine Ansteuerungseinheit zur Auswertung der erfassten Signale einer in dem zweiten Betriebszustand befindlichen Komponente und/oder zur Ansteuerung einer in dem ersten Betriebszustand befindlichen Komponente umfassen. Das Signal kann durch die Ansteuerungseinheit derart gewählt werden, dass anhand von durch die im zweiten Betriebszustand befindliche Komponente erfassten zeitlichen Querschnittsänderungen detektierte Druckwellen im Wasser nach der im ersten Betriebszustand befindlichen Komponente zur Querschnittsänderung zumindest teilweise oder sogar vollständig kompensiert beziehungsweise ausgelöscht sein können.
• In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann mindestens eine der Komponenten in die Struktur der Kühlmittelleitung integriert sein. Integriert ist im Sinne der Erfindung als Teil der Kühlmittelleitung zu verstehen. Beispielsweise kann die Komponente als eine Lage eines drei Lagen umfassenden und als Kühlmittelleitung ausgebildeten Schlauches ausgebildet sein, vergleichbar einer Verstärkung in einem Gartenschlauch. Im Gegensatz dazu kann eine nicht integrierte Komponente auf eine vorhandene Kühlmittelleitung, beispielsweise auch nachträglich, aufgeschoben werden. Dabei kann insbesondere bei Piezoelementen deren Längenänderung durch Anlegen einer Spannung genutzt werden.
• Eine erfindungsgemäße Kühlanordnung umfasst eine Kühlmittelleitung nach einer der weiter oben erläuterten Ausführungsformen.
• Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithografie umfasst eine entsprechende Kühlanordnung.
• 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,
• 3a, b zwei Ausführungsformen der Erfindung, und
• 4 eine schematische Darstellung der Erfindung.
• 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 (Gl-Spiegel, Gracing Incidence Spiegel) umfassen.
• Die Beleuchtungsoptik 4 hat bei der Ausführung, die in der 1 gezeigt ist, nach dem Kollektor 17 genau drei Spiegel, nämlich den Umlenkspiegel 19, den Feldfacettenspiegel 20 und den Pupillenfacettenspiegel 22.
• Bei einer weiteren Ausführung der Beleuchtungsoptik 4 kann der Umlenkspiegel 19 auch entfallen, so dass die Beleuchtungsoptik 4 nach dem Kollektor 17 dann genau zwei Spiegel aufweisen kann, nämlich den ersten Facettenspiegel 20 und den zweiten Facettenspiegel 22.
• Die Abbildung der ersten Facetten 21 mittels der zweiten Facetten 23 beziehungsweise mit den zweiten Facetten 23 und einer Übertragungsoptik in die Objektebene 6 ist regelmäßig nur eine näherungsweise Abbildung.
• Die Projektionsoptik 10 umfasst eine Mehrzahl von Spiegeln Mi, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind.
• Bei dem in der 1 dargestellten Beispiel umfasst die Projektionsoptik 10 sechs Spiegel M1 bis M6. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 haben jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16. Bei der Projektionsoptik 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Die Projektionsoptik 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0,5 und die auch größer sein kann als 0,6 und die beispielsweise 0,7 oder 0,75 betragen kann.
• Reflexionsflächen der Spiegel Mi können als Freiformflächen ohne Rotationssymmetrieachse ausgeführt sein. Alternativ können die Reflexionsflächen der Spiegel Mi als asphärische Flächen mit genau einer Rotationssymmetrieachse der Reflexionsflächenform gestaltet sein. Die Spiegel Mi können, genauso wie die Spiegel der Beleuchtungsoptik 4, hoch reflektierende Beschichtungen für die Beleuchtungsstrahlung 16 aufweisen. Diese Beschichtungen können als Multilayer-Beschichtungen, insbesondere mit alternierenden Lagen aus Molybdän und Silizium, gestaltet sein.
• Die Projektionsoptik 10 hat einen großen Objekt-Bildversatz in der y-Richtung zwischen einer y-Koordinate eines Zentrums des Objektfeldes 5 und einer y-Koordinate des Zentrums des Bildfeldes 11. Dieser Objekt-Bild-Versatz in der y-Richtung kann in etwa so groß sein wie ein z-Abstand zwischen der Objektebene 6 und der Bildebene 12.
• Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere anamorphotisch ausgebildet sein. Sie weist insbesondere unterschiedliche Abbildungsmaßstäbe βx, βy in x- und y-Richtung auf. Die beiden Abbildungsmaßstäbe βx, βy der Projektionsoptik 10 liegen bevorzugt bei (βx, βy) = (+/- 0,25, +/- 0,125). Ein positiver Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung ohne Bildumkehr. Ein negatives Vorzeichen für den Abbildungsmaßstab β bedeutet eine Abbildung mit Bildumkehr.
• Die Projektionsoptik 10 führt somit in x-Richtung, das heißt in Richtung senkrecht zur Scanrichtung, zu einer Verkleinerung im Verhältnis 4:1.
• Die Projektionsoptik 10 führt in y-Richtung, das heißt in Scanrichtung, zu einer Verkleinerung von 8:1.
• Andere Abbildungsmaßstäbe sind ebenso möglich. Auch vorzeichengleiche und absolut gleiche Abbildungsmaßstäbe in x- und y-Richtung, zum Beispiel mit Absolutwerten von 0,125 oder von 0,25, sind möglich.
• Die Anzahl von Zwischenbildebenen in der x- und in der y-Richtung im Strahlengang zwischen dem Objektfeld 5 und dem Bildfeld 11 kann gleich sein oder kann, je nach Ausführung der Projektionsoptik 10, unterschiedlich sein. Beispiele für Projektionsoptiken mit unterschiedlichen Anzahlen derartiger Zwischenbilder in x- und y-Richtung sind bekannt aus der US 2018/0074303 A1 .
• Jeweils eine der Pupillenfacetten 23 ist genau einer der Feldfacetten 21 zur Ausbildung jeweils eines Beleuchtungskanals zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 zugeordnet. Es kann sich hierdurch insbesondere eine Beleuchtung nach dem Köhlerschen Prinzip ergeben. Das Fernfeld wird mit Hilfe der Feldfacetten 21 in eine Vielzahl an Objektfeldern 5 zerlegt. Die Feldfacetten 21 erzeugen eine Mehrzahl von Bildern des Zwischenfokus auf den diesen jeweils zugeordneten Pupillenfacetten 23.
• Die Feldfacetten 21 werden jeweils von einer zugeordneten Pupillenfacette 23 einander überlagernd zur Ausleuchtung des Objektfeldes 5 auf das Retikel 7 abgebildet. Die Ausleuchtung des Objektfeldes 5 ist insbesondere möglichst homogen. Sie weist vorzugsweise einen Uniformitätsfehler von weniger als 2 % auf. Die Felduniformität kann über die Überlagerung unterschiedlicher Beleuchtungskanäle erreicht werden.
• Durch eine Anordnung der Pupillenfacetten kann geometrisch die Ausleuchtung der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 definiert werden. Durch Auswahl der Beleuchtungskanäle, insbesondere der Teilmenge der Pupillenfacetten, die Licht führen, kann die Intensitätsverteilung in der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 eingestellt werden. Diese Intensitätsverteilung wird auch als Beleuchtungssetting bezeichnet.
• Eine ebenfalls bevorzugte Pupillenuniformität im Bereich definiert ausgeleuchteter Abschnitte einer Beleuchtungspupille der Beleuchtungsoptik 4 kann durch eine Umverteilung der Beleuchtungskanäle erreicht werden.
• Im Folgenden werden weitere Aspekte und Details der Ausleuchtung des Objektfeldes 5 sowie insbesondere der Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 beschrieben.
• Die Projektionsoptik 10 kann insbesondere eine homozentrische Eintrittspupille aufweisen. Diese kann zugänglich sein. Sie kann auch unzugänglich sein.
• Die Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 lässt sich regelmäßig mit dem Pupillenfacettenspiegel 22 nicht exakt ausleuchten. Bei einer Abbildung der Projektionsoptik 10, welche das Zentrum des Pupillenfacettenspiegels 22 telezentrisch auf den Wafer 13 abbildet, schneiden sich die Aperturstrahlen oftmals nicht in einem einzigen Punkt. Es lässt sich jedoch eine Fläche finden, in welcher der paarweise bestimmte Abstand der Aperturstrahlen minimal wird. Diese Fläche stellt die Eintrittspupille oder eine zu ihr konjugierte Fläche im Ortsraum dar. Insbesondere zeigt diese Fläche eine endliche Krümmung.
• Es kann sein, dass die Projektionsoptik 10 unterschiedliche Lagen der Eintrittspupille für den tangentialen und für den sagittalen Strahlengang aufweist. In diesem Fall sollte ein abbildendes Element, insbesondere ein optisches Bauelement der Übertragungsoptik, zwischen dem zweiten Facettenspiegel 22 und dem Retikel 7 bereitgestellt werden. Mit Hilfe dieses optischen Elements kann die unterschiedliche Lage der tangentialen Eintrittspupille und der sagittalen Eintrittspupille berücksichtigt werden.
• Bei der in der 1 dargestellten Anordnung der Komponenten der Beleuchtungsoptik 4 ist der Pupillenfacettenspiegel 22 in einer zur Eintrittspupille der Projektionsoptik 10 konjugierten Fläche angeordnet. Der Feldfacettenspiegel 20 ist verkippt zur Objektebene 6 angeordnet. Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom Umlenkspiegel 19 definiert ist.
• Der erste Facettenspiegel 20 ist verkippt zu einer Anordnungsebene angeordnet, die vom zweiten Facettenspiegel 22 definiert ist.
• In 2 zeigt schematisch im Meridionalschnitt eine weitere Projektionsbelichtungsanlage 101 für die DUV-Projektionslithografie, in welcher die Erfindung ebenfalls 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.
• 3a zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, in welcher eine Kühlmittelleitung 30 mit einer als Kompensationseinheit 33 ausgebildeten Vorrichtung zur Kompensation von Druckschwankungen dargestellt ist. Der Kühlmittelleitung 30 umfasst einen Schlauch 31 und eine als Piezobahn 32 ausgebildete Komponente der Kompensationseinheit 33. Die Piezobahn 32 ist als Kreuzgeflecht ausgebildet und umschließt den Schlauch 31 der Kühlmittelleitung 30. Die Piezobahn 32 kann auf einen vorhandenen Schlauch 31 aufgeschoben werden, wobei dabei die durch das Anlegen einer Spannung bewirkte Längenänderung, also insbesondere Ausdehnung genutzt werden kann.
• Alternativ kann die Piezobahn 32 in den Schlauch 31 integriert sein, in der in der 3a erläuterten Ausführungsform also bei der Herstellung des Schlauches 31 als eine Lage, vergleichbar mit dem zur Verstärkung eingebrachten Kreuzgeflechte bei Gartenschläuchen, ausgebildet sein. Die Piezobahn 32 kann in Abschnitte, wie in der 3a durch die gestrichelten senkrechten Linien angedeutet, unterteilt sein, welche von einer nicht dargestellten Ansteuerungseinheit einzeln angesteuert werden können. Durch das Anlegen einer Spannung ziehen sich die Piezobahnen 32 zusammen und der Querschnitt des Schlauches 31 wird verjüngt, wodurch in der Flüssigkeit eine Druckwelle erzeugt wird. Die Amplitude und die Frequenz der Druckwellen können über die Spannung gesteuert werden. Die über den Umfang des Schlauches 31 aufgebrachte Kraft ermöglicht die Veränderung des Querschnitts des Schlauches 31, ohne eine resultierende Kraft auf die Kühlmittelleitung 30 auszuüben. Die Piezobahn 32 kann auch als Sensor zur Erfassung einer Veränderung des Querschnitts des Schlauchs 31 und damit zur Detektion von Druckwellen Verwendung finden, wobei in diesem Fall der piezoelektrische Effekt genutzt wird.
• 3b zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher Piezobahnen 32 als Ringe um den Schlauch 31 der Kühlmittelleitung 30 angeordnet sind. Die lokale Ansteuerungseinheit 36 der Kompensationseinheit 33 ist in der in 3b dargestellten Ausführungsform exemplarisch jeweils über eine Signalleitung 41 mit einem in einem Betriebszustand zur Erfassung einer Querschnittsänderung, also als Sensor 34 genutzten, Piezobahn 32 verbunden und mit einem in einem Betriebszustand zur kräfteneutralen Querschnittsveränderung, also als Aktuator 35 genutzten, Piezobahn 32 verbunden. Der Sensor 34 ist in der durch einen Pfeil in der 3a dargestellten Ausbreitungsrichtung der Druckwellen in der Kühlmittelleitung 30 vor dem Aktuator 35 angeordnet. Der Sensor 34 erfasst die Querschnittsänderung in der Kühlmittelleitung 30 und leitet das erfasste Signal über die Signalleitung 41 an die Ansteuerungseinheit 36 weiter. Diese wertet das Signal aus und bestimmt ein Signal für die Ansteuerung des Aktuators 35. Der Aktuator 35 bewirkt eine Druckwelle, die derart ausgebildet ist, dass die in dem Fluid beim Aktuator 35 ankommende Welle durch Überlagerung der Druckwellen abgeschwächt oder komplett ausgelöscht wird und nach dem Aktuator 35 keine Druckwellen im Fluid Vibrationen bewirken.
• 4 zeigt eine Kühlanordnung 42 einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage 1,101, welche mehrere Kompensationseinheiten 33, wie in 3b erläutert, umfasst. Die Kühlanordnung 42 umfasst eine als sogenanntes Wasserkabinett 37 ausgebildete Kühleinheit, welche das Kühlfluid aufbereitet, temperiert und zur Kühlung bereitstellt beziehungsweise am Ende des Kühlkreislaufes wieder aufnimmt. Das Kühlfluid wird durch eine Pumpe 38 durch die Kühlmittelleitungen 30 der Kühlanordnung 42 gepumpt, welche nach dem Wasserkabinett 37 eine weitere Quelle für flussinduzierte Vibrationen darstellt. Der Pumpe 38 folgt in Richtung des Kühlmittelflusses, welcher durch Pfeile in der 4 dargestellt ist, eine erste Kompensationseinheit 33, welche die flussinduzierten Vibrationen, wie in der 3a und der 3b bereits erläutert, teilweise kompensiert oder vollständig auslöscht. Die lokale Ansteuerungseinheit 36 der Kompensationseinheit 33 ist mit einer übergeordneten Ansteuerungseinheit 40 über Signalleitungen 41 verbunden. In der schematischen Darstellung der Kühlanordnung 42 verzweigt sich die Kühlmittelleitung 30 in drei Stränge, welche jeweils ein Stellventil 39 umfassen, welchem wiederum jeweils eine Kompensationseinheit 33 folgt. Jeder der drei Stränge führt zu einem der drei in der schematischen Darstellung der Projektionsbelichtungsanlage 1, 101 dargestellten Spiegel Mx, 117. Die Stellventile 39 regeln den Fluss und damit die Kühlleistung, mit welcher die einzelnen Spiegel Mx, 117 temperiert werden. Wie die Pumpe 38 sind auch die Stellventile 39 mögliche Quellen für flussinduzierte Vibrationen, weshalb, wie weiter oben erläutert, jedem Stellventil 39 eine Kompensationseinheit 33 folgt. Die Kompensationseinheiten 33 sind wiederum über Signalleitungen 41 mit einer übergeordneten Ansteuerungseinheit 40 verbunden.
• 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

Kühlmittelleitung

31

Schlauch

32

Piezobahn

33

Kompensationseinheit

34

Sensor

35

Aktuator

36

lokale Ansteuerungseinheit

37

Wasserkabinett

38

Pumpe

39

Stellventil

40

übergeordnete Ansteuerungseinheit

41

Signalleitung

42

Kühlanordnung

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

• 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 [0029, 0033]
• US 2006/0132747 A1 [0031]
• EP 1614008 B1 [0031]
• US 6573978 [0031]
• DE 102017220586 A1 [0036]
• US 2018/0074303 A1 [0050]

Claims (9)

1. Kühlmittelleitung (30) zur Bereitstellung eines Fluids zur Temperierung von Bauteilen (Mx, 117) einer Projektionsbelichtungsanlage (1,101) für die Halbleiterlithografie, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelleitung (30) eine Vorrichtung (33) zur kräfteneutralen Veränderung ihres Querschnitts umfasst.
2. Kühlmittelleitung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (33) eine erste Komponente (32,35) zur Veränderung des Querschnitts umfasst.
3. Kühlmittelleitung (30) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (33) eine zweite Komponente (32,34) zur Erfassung einer Querschnittsänderung umfasst.
4. Kühlmittelleitung (30) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (32) und die zweite Komponente (32) einen ersten Betriebszustand (35) zur Veränderung des Querschnitts und einen zweiten Betriebszustand (34) zur Erfassung einer Querschnittsänderung aufweisen.
5. Kühlmittelleitung (30) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (33) eine Ansteuerungseinheit (36) zur Auswertung der erfassten Signale einer in dem zweiten Betriebszustand befindlichen Komponente (34) und/oder zur Ansteuerung einer in dem ersten Betriebszustand befindlichen Komponente (35) umfasst.
6. Kühlmittelleitung (30) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (32) und/oder die zweite Komponente (32) als ein Piezoelement (32) oder eine auf elektromagnetischer Induktion basierende Komponente ausgebildet ist.
7. Kühlmittelleitung (30) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Komponenten (32,34,35) in die Struktur der Kühlmittelleitung (30) integriert ist.
8. Kühlanordnung (42) mit einer Kühlmittelleitung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Projektionsbelichtungsanlage (1, 101) für die Halbleiterlithografie mit einer Kühlanordnung (42) nach Anspruch 8.

Images