DE10301626A1 - System zur Spülung einer optischen Einheit - Google Patents

Abstract

Ein System zur Spülung einer optischen Einheit (1) mit optischen Elementen, insbesondere ein Projektionsobjektiv in der Halbleiter-Lithographie, ist in einem Gehäuse gelagert. Passive und/oder aktive Regelelemente (7, 8, 12, 13, 14) und Verteilerelemente (9, 10, 11) sind in einem Spüldurchfluss, welcher ein Spülgas vorsieht, derart angeordnet, dass der Spüldurchfluss mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Zur Reinigung des Spülgases ist ein Filter (6) vorgesehen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein System zur Spülung einer optischen Einheit mit optischen Elementen, insbesondere ein Projektionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie, wobei die optische Einheit in einem Gehäuse gelagert ist.
• Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind bereits Objektive bekannt, welche gegenüber der Umgebung, insbesondere beim Transport des Objektives, abgedichtet werden, um Kontamination von außen auf den optischen Flächen zu vermeiden. Dabei werden die Innenräume der Objektive mit einem Spülgas gespült, wobei ein leichter Überdruck vorherrscht.
• In der US 6,226,133 B1 ist eine Lösung vorgeschlagen worden, wobei beim Transport ein optisches System hermetisch zur Außenwelt abgeschlossen ist. Ein Druckausgleichsbehälter wird an einem Gehäuse des optischen Systems angeschlossen, wobei das Gehäuse mit einem inerten Gas, vorzugsweise Helium oder Stickstoff gefüllt bzw. gespült wird. Der Druckausgleichsbehälter regelt Druckdifferenzen zwischen einem inneren und einem äußeren Druck des optischen Systems.
• Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass eine hermetisch abgeschlossene Lösung ohne aktive Spülung vorliegt, wobei dadurch Kontamination durch Ausgasen der zur Lösung verwendeten Materialien nicht verhindert wird. Somit könnten bei längerer Lagerung des optischen Systems die Ausgaswerte der verwendeten Materialien in einen kritischen Bereich hineinreichen, was dazu führen würde, dass die optischen Flächen des optischen Systems erneut einer verunreinigten Luft ausgesetzt werden würden. Ein weiterer Nachteil der Verwendung eines Druckausgleichsbehälters besteht in einem erhöhten Platzbedarf der gesamten Anordnung, insbesondere bei der Lieferung von großvolumigen Objektiven.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zum Spülen einer optischen Einheit zu schaffen, wobei eine Verschmutzung von optischen Oberflächen von optischen Elementen in der optischen Einheit beim Transport verhindert wird.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass passive und/oder aktive Regelelemente und Verteilerelemente in einem Spüldurchfluss, welcher ein Spülgas vorsieht, derart angeordnet sind, dass der Spüldurchfluss mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und wobei zur Reinigung des Spülgases ein Filter vorgesehen ist.
• Zur Spülung eines Projektionsobjektivs, welches zum Endverbraucher transportiert werden soll, wird ein Spüldurchfluss aufgebaut, welcher passive und/oder aktive Regelelemente enthält. Durch Einsatz der Regelelemente kann innerhalb definierter Grenzen ein Überdruck im gespülten Volumen aufrechterhalten werden. Weiterhin sind im Spüldurchfluss Verteilerelemente angeordnet, welche den Spülgasfluss zu den jeweiligen Objektivbereichen verteilen. Der hier ausgestaltete Spüldurchfluss ist nicht hermetisch zur Atmosphäre abgeschlossen.
• Ebenso ist ein Filter zur Säuberung eines Spülgases, welches in vorteilhafter Weise als Luft zugeführt wird, vor den Verteilerelementen vorgesehen. Durch Filterung des Spülgases vor dem Eindringen in die Objektivbereiche wird somit eine weitere Kontaminationsquelle ausgeschlossen. Weiterhin wird die Qualität des Spülgases dadurch verbessert, dass ein rückläufiges Spülgas, welches aus dem Projektionsobjektiv nach Spülung dessen wieder austritt, zum Filter hingeführt und dort abermals gereinigt wird.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen.
• Es zeigt:
• 1 ein prinzipmäßig dargestelltes Schaltbild eines erfindungsgemäßen Spüldurchflusses; und
• 2 ein prinzipmäßig dargestelltes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Spülung bei minimaler Ausführung.
• In 1 ist prinzipmäßig ein Spüldurchfluss mittels eines Schaltbildes aufgezeigt. Ein Projektionsobjektiv 1, welches in einem Gehäuse gelagert ist, wobei das Gehäuse in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist, sollte bei einem Transport zum Endverbraucher vor Verschmutzungen bzw. Verunreinigungen geschützt werden. Das Projektionsobjektiv 1 ist hier in drei Teile aufgeteilt, nämlich einen Bereich 2, welcher eine Außenfläche einer ersten Linse beinhaltet, einen Bereich 3 und einen Bereich 4, welcher Außenflächen einer letzten Linse vor Verunreinigungen schützen soll.
• Eine Pumpe 5 befördert Spülgas zu einem Filter 6. Die Pumpe 5 kann beispielsweise als Membranpumpe mit Teflonbeschichtung ausgeführt sein, wobei die Teflonbeschichtung nicht ausgast in Bezug auf Kontaminationen, die sich ablagern. Der Filter 6, welcher als Aktivkohlefilter oder katalytischer Purifier ausgeführt sein kann, reinigt und säubert das Spülgas, welches in das Projektionsobjektiv 1 eingeführt wird.
• Für das Spülgas wird hier in vorteilhafter Weise Luft verwendet, da diese wesentlich kostengünstiger als Stickstoff oder Helium ist. Auch die Verwendung von hochreinem Inertgas, z.B. Stickstoff oder Helium aus einer Druckgasflasche ist möglich. Das System ist über einen Ausgang mit der Atmosphäre verbunden.
• Vor dem Filter 6 stellt 1 eine Abzweigung dar, welche zu einem Überlauf führt, dessen Volumenfluss durch Abstimmung einer Drossel 7 und einer Drossel 8 entweder passiv oder mit Hilfe eines Drucksensors, welcher hinter dem Filter 6 angeordnet sein kann, so eingestellt wird, dass der Überdruck des ge spülten Volumens gegenüber der Umgebungsatmosphäre einen maximalen Wert, beispielsweise 10 mbar, nicht überteigt. Die Drossel 7 begrenzt den Überlauf und bestimmt somit den Zufluss, wobei die Drossel 8 den Rücklauf begrenzt. Mit Hilfe von Drosseln 9, 10 und 11 kann der Spülfluss der gereinigten Luft in die verschiedenen Bereiche 2, 3 und 4 individuell eingestellt werden, je nach Größe des zu spülenden Bereiches. Die Drossel 10 stellt hierbei in diesem Ausführungsbeispiel den Spülfluss durch den Innenraum 3 des Projektionsobjektives 1 ein, während die Drosseln 9 und 11 den Volumenfluss für die außen angebrachten gespülten Umgebungen 2 und 4 der optischen Außenflächen einstellen. Die aus dem gespülten Projektionsobjektiv 1 austretende Spülluft kann in einer Rücklaufleitung eingefangen und zur Pumpe 5 weitergeleitet werden. Der rückgeführten Spülluft kann durch Einstellung einer passiven Drossel 12 oder eines druckgeregelten Ventils 12 ein Anteil Außenluft beigemischt werden, um der Ansaugleitung der Pumpe 5 die benötigte Spülluftmenge bereitzustellen. Der rücklaufende Spülgasfluss kann durch eine geschickte Einstellung der Drosseln 7, 8 und 12 maximiert werden, so dass ein Großteil der Spülluft mehrfach gefiltert werden kann. Somit kann die Qualität der Spülluft wesentlich verbessert werden. Dadurch können sich die noch im ersten Spülluftdurchfluss befindlichen Verunreinigungen durch eine weitere Filterung in den Bereichen 2, 3 und 4 des Projektionsobjektives 1 nicht absetzen.
• Beim Transport des Projektionsobjektives 1, beispielsweise per Flugzeug, kann es zu schnellen Druckschwankungen kommen. Dies erfordert einen Druckausgleich, der bei einem Spülgasfluss durch die bereits erwähnten Drosseln nicht schnell genug gewährleistet werden kann. Ein über die Rücklaufleitung druckgesteuertes Ventil 13 kann eine Leitung mit geringem Flusswiderstand öffnen, wenn der zulässige Überdruck des gespülten Gasvolumens durch schnellen äußeren Druckabfall, beispielsweise bei Start eines Flugzeuges, überschritten wird. Bei einem schnellen äußeren Anstieg des Druckes, beispielsweise bei Landung eines Flugzeuges, kann ein weiteres druckgesteuertes Ventil 14 eine zusätzliche Ansaugleitung öffnen. Durch diese An saugleitung kann über den Filter 6 parallel zur Speisung durch die Pumpe 5 Außenluft zum Druckausgleich der gespülten Gasvolumina einfließen. Der Filter 6 sollte dabei aber einen so geringen Flusswiderstand besitzen, dass sich für den Druckausgleich ein hinreichend großer Spülgasfluss ergibt.
• Es wäre auch möglich in dem Spüldurchfluss eine Trocknereinrichtung einzubringen, welche in Serie mit dem Filter 6 geschaltet werden kann. Dies kann notwendig sein, um eine trockene Spülluft zu erreichen. In vorteilhafter Weise kann die Trocknereinrichtung in Flussrichtung vor dem Filter 6 angeordnet sein, um bereits vor der Filterung eine trockene Luft zu gewährleisten. Insbesondere ist dies wichtig, da bei Einsatz von bestimmten Filtern die Lebensdauer derer bei Nichteinsatz einer Trocknereinrichtung wesentlich begrenzt wird.
• 2 zeigt eine minimale Ausführung der in 1 dargestellten Spülung. Da grundsätzlich der Aufbau des Spüldurchflusses dem Ausführungsbeispiel nach der 1 entspricht, wurden für gleiche Teile auch die gleichen Bezugszeichen verwendet.
• Als Minimallösung wäre denkbar, die Pumpe 5 aus 1 nicht in dem Spüldurchfluss zu integrieren, so dass nur dann neue, durch den Filter 6 gereinigte Spülluft eindringen kann, wenn im Projektionsobjektiv 1 ein Unterdruck entstanden ist. Dies wäre beispielsweise beim Transport des Projektionsobjektives 1 im Flugzeug, und hier insbesondere beim Landeanflug, vorhanden. Dadurch ist eine Rücklaufleitung mit der Drossel 8, sowie ein Überlauf mit der Drossel 7 nicht mehr nötig.
• Es wäre aber auch denkbar, nur die Rücklaufleitung nicht mit aufzunehmen und die Pumpe 5 nur Umgebungsluft ansaugen zu lassen.
• In den 1 und 2 ist der Spüldurchfluss in einer Parallelschaltung ausgeführt. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, anstatt einer parallelen Schaltung auch eine Reihen schaltung oder eine Mischung aus Parallel- und Reihenschaltung vorzunehmen.
• Das zum Transport gespülte Projektionsobjektiv 1 braucht nach der erfindungsgemäßen Spülung bzw. dem erfindungsgemäßen System nicht hermetisch abgeschlossen zu sein, da prinzipiell immer ein Überschuss an gespülter Luft zur Verfügung steht, da Undichtigkeiten im Gehäuse toleriert werden. Ebenso brauchen keine druckabsorbierenden Elemente, wie sie aus der US 6,226,133 B1 bekannt sind, verwendet werden, um Druckschwankungen während des Transports ausgleichen zu können. Das erfindungsgemäße Spülsystem ist prinzipiell immer offen durch die Leitungen über die Drosseln 7 und 12 sowie über die druckgeregelten Ventile 13 und 14. Somit kann ein einfaches und kostengünstiges System zur Verhinderung von Verschmutzungen an optischen Oberflächen beim Transport gewährleistet werden.

Claims (13)

1. Transportsystem mit Spülung einer optischen Einheit mit optischen Elementen, insbesondere ein Projektionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie, wobei die optische Einheit in einem Gehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass passive und/oder aktive Regelelemente (7,8,12,13,14) und Verteilerelemente (9,10,11) in einem Spüldurchfluss, welcher ein Spülgas vorsieht, derart angeordnet sind, dass der Spüldurchfluss mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und wobei zur Reinigung des Spülgases ein Filter (6) vorgesehen ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einheit (1) in Bereichen äußerer optischer Flächen (2,4) und in einem Innenbereich (3) der optischen Einheit (1) spülbar ist.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe (5) zum Ansaugen des Spülgases vorgesehen ist.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (5) als Membranpumpe ausgebildet ist.
5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücklaufleitung für das Spülgas vorgesehen ist, wobei das Spülgas über die Pumpe (5) erneut zum Filter (6) geführt wird.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spülgas in der Rücklaufleitung ein Gasanteil zugeführt wird, welcher von außerhalb des Spüldurchflusses aufgenommen wird.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spülgasfluss, welcher der optischen Einheit zugeführt wird, durch die Regelelemente (7,8,12,13,14) individuell einstellbar ist.
8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit dem Filter (6) eine Trocknereinrichtung vorgesehen ist.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknereinrichtung in Reihe mit dem Filter (6) geschaltet ist.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas Luft vorgesehen ist.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Spülgas Helium, Stickstoff oder ein anderes Inertgas oder eine Mischung aus derartigen Gasen vorgesehen ist.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Spülung der optischen Einheit ein parallel geschalteter Spüldurchfluss vorgesehen ist.
13. Spülverfahren für ein optisches System mit optischen Elementen, insbesondere ein Projektionsobjektiv für die Halbleiter-Lithographie, wobei das. optische System zum Transport in einem Gehäuse gelagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass passive und/oder aktive Regelelemente (7,8,12,13,1) und Verteilerelemente (9,10,11) in einem Spüldurchfluss derart angeordnet werden, dass der Spüldurchfluss mit der Atmosphäre in Verbindung steht, und wobei vor dem Spülen des optischen Systems ein Spülgas mittels eines Filters (6) gesäubert wird.