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Die
Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage, insbesondere
für die
Mikro-Lithografie, zur Erzeugung eines Bildes eines in einer Objektebene
angeordneten Objekts in einer Bildebene, mit einer im Strahlengang
zwischen der Objektebene und der Bildebene angeordneten Projektionsoptik,
die zumindest teilweise von einem Gehäuse umgeben ist, das zumindest
teilweise evakuierbar oder mit einem von Luft verschiedenen Fluid
füllbar
ist.
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Eine
derartige Projektionsbelichtungsanlage ist aus der
US 6 341 006 B1 bekannt.
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Projektionsbelichtungsanlagen,
wie sie insbesondere bei der mikro-lithografischen Herstellung von
integrierten Schaltkreisen Verwendung finden, werden für Projektionslicht
mit immer kürzeren
Wellenlängen
ausgelegt, um auf diese Weise feinere Strukturen erzeugen und damit
höhere
Schaltungselement-Dichten erzielen zu können. Die nächste Generation derartiger
Projektionsbelichtungsanlagen wird beispielsweise Lichtquellen verwenden,
die UV-Licht mit einer Wellenlänge
von 157 nm emittieren.
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Die
Verwendung derart kurzwelligen Projektionslichts führt allerdings
zu neuen technischen Herausforderungen. So müssen beispielsweise neue Materialien
für refraktive
optische Komponenten gefunden werden, da Quarzglas oder andere gängige Gläser bei
diesen kurzen Wellenlängen
nicht oder nicht ausreichend transparent sind. Besonderes Interesse
haben in diesem Zusammenhang kristallines Kalziumfluorid (CaF2) und Bariumfluorid (BaF2)
gefunden. Diese Kristalle haben allerdings den Nachteil, daß sie von
in der Luft vorhandenen Bestandteilen, insbesondere Sauerstoff,
Wasser und Kohlenwasserstoffen, oberflächlich kontaminiert werden.
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Ein
anderes Problem bei der Verwendung derart kurzwelligen Projektionslichts
besteht darin, daß dieses
von in der Luft enthaltenen Molekülen stark absorbiert wird,
was zu einer erheblichen Schwächung
der Lichtkraft der Projektionsoptik führt.
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Aufgrund
dieser mit der Verwendung kurzwelligen Projektionslichtes zusammenhängenden Probleme
wird daher die Projektionsoptik zumindest teilweise in einem Gehäuse untergebracht,
das entweder teilweise evakuierbar oder mit einem Fluid füllbar ist,
das die empfindlichen optischen Komponenten nicht kontaminiert und
für das
verwendete Projektionslicht möglichst
transparent ist.
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Die
aus der eingangs genannten
US
6 341 006 B1 bekannte Projektionsbelichtungsanlage weist ein
hermetisch dicht abgeschlossenes Gehäuse auf, in der das Projektionslicht
zwischen einer Lichtquelle und einer Eingangsseite eines Projektionsobjektivs vor
der Umgebungsluft geschützt
in einer Schutzgasatmosphäre
geführt
ist. Dieses Gehäuse
ist durch Schieber in einzelne Blöcke unterteilbar, so daß jeder Block
einzeln bei einer ggf. erforderlichen Reparatur oder Justierung
darin enthaltener optischer Komponenten geöffnet werden kann, ohne daß dabei
aus den übrigen
Blöcken
Schutzgas entweichen kann. Dieses Gehäuse erstreckt sich nur bis
zum retikelseitigen Ende des Projektionsobjektivs; das Projektionsobjektiv
selbst ist nur als Ganzes mit dem Schutzgas befüllbar.
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Gelegentlich
kann es bei derartigen Projektionsbelichtungsanlagen allerdings
erforderlich sein, einzelne optische Komponenten der Projektionsoptik aus
der bereits montierten Anlage auszubauen. Dies kann beispielsweise
dem Zweck dienen, an dieser Komponente eine Abstimmung vorzunehmen,
eine Drehung oder eine Reinigung durchzuführen oder eine Asphärisierung
vorzunehmen. Auch ein Tausch einer optischen Komponente ist denkbar.
Das Projektionsobjektiv wird dabei in mehrere Einzelteile zerlegt,
die nun jedoch der Luft ausgesetzt sind und dadurch kontaminiert
werden. Die Entfernung dieser Kontaminationen vor dem erneuten Zusammenbau der
Projektionsoptik verursacht jedoch sehr hohe Kosten, und zwar insbesondere
bei den hoch empfindlichen Linsen aus Fluorid, da hierzu die einzelnen optischen
Komponenten über
längere
Zeit gespült und
auf andere Weise gereinigt werden müssen. Daneben führt die
vollständige
Reinigung aller optischen Komponenten innerhalb der Projektionsoptik zu
entsprechend langen Einbau- und Justagezeiten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Projektionsbelichtungsanlage
der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß der Aufwand
zur Reinigung kontaminierter optischer Komponenten verringert wird,
wenn einzelne Komponenten aus der Projektionsoptik zeitweise ausgebaut werden.
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Bei
einer Projektionsbelichtungsanlage der eingangs genannten Art wird
diese Aufgabe durch mindestens eine Schleuseneinrichtung gelöst, durch die
das Gehäuse
in mindestens zwei gegeneinander fluiddicht abgeschlossene Gehäusekammern
unterteilbar ist, die jeweils mindestens eine optische Komponente
der Projektionsoptik enthalten, wobei mindestens eine Gehäusekammer
aus der Projektionsoptik herausnehmbar und so ausgeführt ist,
daß eine optische
Komponente innerhalb dieser Gehäusekammer
bearbeitbar ist.
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Die
Unterteilbarkeit des Gehäuses
in einzelne fluiddicht abgeschlossene Gehäusekammern mit Hilfe einer
oder mehrerer Schleuseneinrichtungen ermöglicht es, einzelne optische
Komponenten aus der Projektionsoptik auszubauen, ohne daß dabei
das gesamte Gehäuseinnere
der Umgebungsluft ausgesetzt und auf diese Weise kontaminiert wird.
Statt dessen kommt nur diejenige Gehäusekammer mit Umgebungsluft
in Berührung,
in der die herauszunehmende optische Komponente angeordnet ist.
Somit sind vor dem erneuten Zusammenbau nur diejenigen optischen
Komponenten von den durch die Luft verursachten Kontaminationen
zu reinigen, die in der betreffenden Gehäusekammer aufgenommen sind. Da
während
der Öffnung
dieser Gehäusekammer alle übrigen Gehäusekammern
verschlossen bleiben, können
die dort ursprünglich
herrschenden Verhältnisse,
etwa eine (Teil-) Evakuierung oder Befüllung mit einem Spülfluid,
unverändert
fortbestehen, so daß eine
Berührung
mit Luft und damit zusammenhängende
Kontaminationen ausgeschlossen sind.
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Erfindungsgemäß erfolgt
der Zugang zu der nachzubearbeitenden optischen Komponente dadurch,
daß eine
die Komponente enthaltende Gehäusekammer
aus der Projektionsoptik herausgenommen und die Komponente in der
Gehäusekammer bearbeitet
wird. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn in der betreffenden
Gehäusekammer lediglich
die nachzubearbeitende optische Komponente enthalten ist. Es kann
dann nämlich
nach dem Schließen
der Schleuseneinrichtung die gesamte Gehäusekammer einschließlich der
darin aufgenommenen optischen Komponente aus der Projektionsoptik
herausgenommen oder davon abgenommen werden, ohne daß die nachzubearbeitende
optische Komponente aus seiner Halterung gelöst werden müßte. Ggfs. kann es dann noch
erforderlich sein, einzelne Teile der betreffenden Gehäusekammer
zu demontieren, um den Zugang zur optischen Komponente für die Nachbearbeitung
mit Beschichtungsanlagen o. ä.
zu erleichtern.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens eine Gehäusekammer
so von außen
zugänglich,
daß daraus
eine optische Komponente entnehmbar ist. Das Gehäuse kann hierzu beispielsweise
an der entsprechenden Gehäusekammer
eine fluiddichte und mit Hilfe von Schrauben befestigbare Abdeckung
aufweisen, die im abgenommenen Zustand eine darunter liegende Gehäuseöffnung freigibt.
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Vorzugsweise
sind die Gehäusekammern getrennt
voneinander zumindest teilweise evakuierbar. Auf diese Weise ist
sichergestellt, daß nach
dem erneuten Einbau einer heraus genommenen optischen Komponente
in die betreffende Gehäusekammer
die darin enthaltene Luft abgesaugt werden kann. Damit ist bei einem
nachfolgenden Öffnen
der Schleuseneinrichtung eine Kontamination der übrigen Gehäusekammern durch Luft ausgeschlossen. Dies
wäre nicht
gewährleistet,
wenn das Gehäuse nur
insgesamt, also nicht jede Kammer einzeln, (teil)evakuierbar wäre.
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Sofern
eine Befüllung
des Gehäuseinnenraums
mit einem von Luft verschiedenen Fluid vorgesehen ist, erweist es
sich ferner als zweckmäßig, wenn
die Gehäusekammern
getrennt voneinander mit einem derartigen Fluid füllbar sind.
Auf diese Weise kann jede einzelne Gehäusekammer geöffnet werden,
ohne daß dadurch
in den übrigen
Gehäuse-kammern
die Versorgung mit dem Fluid beeinträchtigt wäre.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
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1:
eine Projektionsbelichtungsanlage in geschnittener, stark vereinfachter
und nicht maßstäblicher
Darstellung, bei der sämtliche
Schleuseneinrichtungen geöffnet
sind;
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2:
die Projektionsbelichtungsanlage aus 1, bei der
durch Schließen
einer Schleuseneinrichtung eine Gehäusekammer abgetrennt ist;
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3:
die Projektionsbelichtungsanlage aus 1, bei der
durch Schließen
zweier anderer Schleuseneinrichtungen eine andere Gehäusekammer
ab getrennt ist;
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4:
einen vergrößerten Ausschnitt
aus der 1, in dem die erfindungsgemäße Herausnehmbarkeit
einer Gehäusekammer
erkennbar ist.
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In 1 ist
eine Projektionsbelichtungsanlage in einer vereinfachten, nicht
maßstäblichen Schnittdarstellung
gezeigt und insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Projektionsbelichtungsanlage 10 weist eine
nur schematisch angedeutete Lichtquelle 12 sowie eine Beleuchtungsoptik 14 auf,
die im Strahlengang zwischen der Lichtquelle 12 und der
durch ein Retikel 16 gebildeten Objektebene angeordnet
ist. Von der Lichtquelle 12 erzeugtes Projektionslicht 18 gelangt über die
Beleuchtungsoptik 14, das Reticle 16 und eine
Zwischenlinse 20 in eine insgesamt mit 22 bezeichnete
katadioptrische Projektionsoptik, d. h. eine Optik, die sowohl refraktive
als auch reflektive optische Komponenten enthält.
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Die
Projektionsoptik 22 weist ein Gehäuse 24 auf, in dessen
Innenraum 26 sämtliche
optische Komponenten der Projektionsoptik 22 angeordnet sind.
Die einzelnen Komponenten der Projektionsoptik 22 sind
in 1 nur unvoll-ständig und
vereinfacht wiedergegeben und umfassen beispielhaft einen Strahlteilerwürfel 28,
zwei im Strahlengang zwischen dem Strahlteilerwürfel 28 und einem
Abbildungsspiegel 30 angeordnete stehende Linsen 32 und 34,
einen Umlenkspiegel 36, der das von dem Abbildungsspiegel 30 reflektierte
Licht auf einen refraktiven Teil der katadioptrischen Projektionsoptik 22 wirft,
welcher in 1 mit liegenden Linsen 38, 40 und 42 angedeutet
ist. Von dort aus gelangt das Projektionslicht auf eine durch einen
Wafer 44 gebildete Bildebene der Projektionsoptik 22.
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Das
Gehäuse 24 weist
eine erste, eine zweite und eine dritte Schleuseneinrichtung 46, 48 bzw. 50 auf,
bei denen es sich beispielsweise, wie dies in 1 schematisch
angedeutet ist, um Schieber handeln kann, die so dichtend in dem
Gehäuse 24 geführt sind,
daß bei
Schließen
einer der Schleuseneinrichtungen 46, 48 oder 50 der
Innenraum 26 des Gehäuses 24 in
zwei gegeneinander fluiddicht geschlossene Gehäusekammern unterteilt wird.
Die durch gleichzeitiges Schließen
aller drei Schleuseneinrichtungen 46, 48 und 50 im
Innenraum 26 des Gehäuses 24 entstehenden
vier Gehäusekammern sind
in 1 mit 52, 54, 56 und 58 gekennzeichnet und
werden im folgenden als erste, zweite, dritte bzw. vierte Gehäusekammer
bezeichnet. Die vier Gehäusekammern 52, 54, 56, 58 sind
mit einem Fluid gefüllt,
welches die Wellenlänge
des Projektionslichtes nicht absorbiert und gegenüber den
optischen Komponenten inert ist, beispielsweise Helium.
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Die
erste Gehäusekammer 52 weist
ein Einlaßventil 60 sowie
ein Auslaßventil 62 auf, über die das
Fluid steuerbar in die erste Gehäusekammer 52 eingeführt und über das
Auslaßventil 62 auch
wieder abgeführt
werden kann.
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Die
zweite, die dritte und die vierte Gehäusekammer 54, 56 bzw. 58 weisen
ebenfalls jeweils ein Einlaßventil
und ein Auslaßventil
auf, die in 1 mit 64 und 68, 70 und 72 bzw. 74 und 76 bezeichnet
sind. Auf diese Weise ist es möglich,
jede einzelne Gehäusekammer 52, 54, 56, 58 unabhängig von
den anderen Gehäusekammern 52, 54, 56, 58 mit
dem Fluid zu füllen
oder zu durchströmen.
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Soll
nun beispielsweise der Abbildungsspiegel 30 nachbearbeitet
oder nachjustiert werden, so wird zunächst die erste Schleuseneinrichtung 46 geschlossen,
wie dies in 2 dargestellt ist. Auf diese Weise
wird die erste Gehäusekammer 52 abgeteilt; die übrigen Gehäusekammern 54, 56 und 58 können hingegen
weiter offen miteinander verbunden sein. Nach Abnehmen einer die
erste Gehäusekammer 52 verschließenden Abdeckung 78 kann
der Abbildungsspiegel 30 aus der ersten Gehäusekammer 52 herausgenommen
und nachbearbeitet werden. Da die erste Schleuseneinrichtung 46 geschlossen bleibt,
kommt bei diesem Vorgang lediglich der Abbildungsspiegel 30 mit
Luft in Berührung,
während
die übrigen
optischen Komponenten der Projektionsoptik 22 nach wie
vor von dem Fluid umgeben sind.
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Wenn
die Nachbearbeitung des Abbildungsspiegels 30 abgeschlossen
ist, wird dieser wieder an seiner ursprünglichen Stelle in die erste
Gehäusekammer 52 eingesetzt
und die Abdeckung 78 geschlossen. Danach wird über das
Einlaßventil 60 und das
Auslaßventil 62 der
ersten Gehäusekammer 52 eine
Strömung
in der ersten Gehäusekammer 52 erzeugt,
die die darin enthaltene Luft verdrängt. Sobald keine Luft mehr
in der ersten Gehäusekammer 52 vorhanden
ist und an den Oberflächen
anhaftende Verunreinigungen desorbiert sind, kann die erste Schleuseneinrichtung 46 geöffnet werden,
wodurch der in 1 dargestellte Zustand wieder
hergestellt wird.
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3 zeigt
die Projektionsbelichtungsanlage 10 in einem anderen Zustand,
bei dem die zweite und die dritte Schleuseneinrichtung 48 bzw. 50 geschlossen
sind. Auf diese Weise wird von dem Innenraum 26 des Gehäuses 24 die
dritte Gehäusekammer 56 fluiddicht
abgeteilt. Nun kann der in der dritten Gehäusekammer 56 angeordnete
Strahlteilerwürfel 28 durch
eine geeignete, in der Zeichnung nicht dargestellte verschließbare Gehäuseöffnung aus
der dritten Gehäusekammer 56 herausgenommen
und nachbearbeitet bzw. nachjustiert werden, ohne daß dadurch
Luft in die übrigen
Gehäusekammern 52, 54, 58 der
Projektionsoptik 22 gelangen kann. Nach der Montage des
nachbearbeiteten Strahlteilerwürfels 28 und
dem Verschluß der
Gehäuseöffnung wird
die dritte Gehäusekammer 56 wieder
mit einem Fluid gereinigt und gefüllt, so daß nach vollständigem Entfernen von
Luftresten und dem Ablösen
von Verunreinigungen von den Oberflächen die zweite und die dritte Schleuseneinrichtung 48 bzw. 50 wieder
geöffnet werden
können.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
eine oder mehrere Gehäusekammern
derart demontierbar auszuführen,
daß sie
nach Schließen
der entsprechenden Schleuseneinrichtung(en) zusammen mit den darin
enthaltenen optischen Komponenten von der übrigen Projektionsoptik abgenommen
werden können.
In 4 ist hierzu für
die erste Gehäusekammer 52 in
einem Ausschnitt aus der Projektionsoptik 22 gezeigt, wie
mit Hilfe einer einfachen Flansch/Schraub-Verbindung 80, 82 die
erste Gehäusekammer 52 von
dem übrigen
Gehäuseteil
genommen werden kann. Auf eine lösbare
Abdeckung kann nun verzichtet werden, da der Abbildungsspiegel 30 jetzt
von der gegen überliegenden
Seite her zugänglich
ist. Bei der Nachbearbeitung des Abbildungsspiegels 30 kann
dieser ggfs. in der ersten Gehäusekammer 52 befestigt
bleiben, wodurch zusätzliche
Aus- und Einbauarbeiten hinfällig
werden.
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Es
versteht sich, daß das
vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel
lediglich exemplarischen Charakter hat. So kann beispielsweise anstelle
einer Spülung
mit einem Fluid eine vollständige oder
teilweise Evakuierung des Innenraums 26 vorgesehen sein,
so daß auf
Einlaßventile
verzichtet werden kann. Ferner kann es genügen, lediglich ein einziges
Auslaßventil
für den
gesamten Innenraum 26 vorzusehen, wenn tolerierbar ist,
daß optische Komponenten
kurzzeitig Umgebungsluft ausgesetzt werden. Ferner ist eine Unterteilung
in mehrere Gehäusekammern
selbstverständlich
auch bei solchen Projektionsbelichtungsanlagen vorteilhaft, die
keinen katadioptrischen Aufbau aufweisen.