WO2004066455A2 - Projection illumination unit with an illumination system - Google Patents

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WO2004066455A2
WO2004066455A2 PCT/EP2004/000330 EP2004000330W WO2004066455A2 WO 2004066455 A2 WO2004066455 A2 WO 2004066455A2 EP 2004000330 W EP2004000330 W EP 2004000330W WO 2004066455 A2 WO2004066455 A2 WO 2004066455A2
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WO
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gas flow
purge gas
monitoring
light source
projection
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PCT/EP2004/000330
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Inventor
Otto Hahnemann
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Carl Zeiss Smt Ag
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Publication date
Application filed by Carl Zeiss Smt Ag filed Critical Carl Zeiss Smt Ag
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70933—Purge, e.g. exchanging fluid or gas to remove pollutants

Definitions

  • the invention relates to a projection exposure system with an illumination system with a light source, in particular a UV light-emitting laser, with a projection objective, with a reticle plane in which a reticle is arranged, with a wafer plane in which a wafer is arranged, with a purging gas system for purging the interior of the projection lens and / or the outer areas, in particular the reticle level and the wafer level, and with at least one device for monitoring at least one purging gas flow, which, when the purging gas flow falls below a predetermined amount, emits the radiation from the light source to the Projection lens interrupts, the device for monitoring the purge gas flow being connected to the light source via a control device.
  • a light source in particular a UV light-emitting laser
  • a projection exposure system of this type is known, for example, from EP 1 143 491 AI. Since UV light in particular when irradiated leads to impurities in the air leading to deposits on the optical elements in the projection exposure system, for example in conjunction with antireflection layers for salt formation, which leads to severe impairments and ultimately to a failure of the projection exposure system. For this reason, it must be ensured that such deposits are avoided. This is achieved through one or more purge gas systems. Since the projection lens itself is the most vulnerable part of the system, it is known to completely rinse its interior. For this purpose, purging gas is supplied at one point via corresponding supply lines and at another, from the inlet device removed the purge gas in such a way that the entire interior or at least the area in which optical elements are located is purged.
  • EP 1 143 491 A1 which monitors the purging gas flow and which interrupts the radiation from the light source to the projection lens when the purging gas flow rate falls below a predetermined value.
  • the present invention is therefore based on the object of a projection exposure system with a purge gas system the type mentioned at the beginning, which is provided with a device for monitoring the purge gas flow in order to be able to interrupt the radiation from the light source if necessary, to further improve it, in particular for practical operation, for example with regard to expenditure, to optimize it even more.
  • control device is provided with a time switch device.
  • the at least one device according to the invention for monitoring the purge gas flow creates a monitoring system in this way, which ensures that the projection exposure system is switched more or less without function by interrupting the radiation from the light source. In this way, despite failure or impairment of the purge gas, the projection exposure system continues to operate and can cause deposits on the optical elements which are removed only in a complicated manner is avoided, can '.
  • the purging gas flow or flows can be monitored in a variety of ways.
  • One possibility for this is, for example, the use of sensors that measure the purge gas flow rate or the pressure of the purge gas.
  • sensors that measure the purge gas flow rate or the pressure of the purge gas.
  • mass flow meters or pressure drop detection devices such as pressure sensors are suitable for this.
  • Such sensors can be used to forward changes in the purge gas flow rate to a control device which, when the value falls below the predetermined value, sends a switch-off signal to the lighting system with the light source.
  • a control device which, when the value falls below the predetermined value, sends a switch-off signal to the lighting system with the light source.
  • a warning signal e.g. an optical or acoustic warning device is activated in order to give the operating or maintenance personnel the opportunity to complete an exposure that has begun on the wafer. Only then is the shutter inserted into the beam path with a time delay.
  • a shutter can be introduced into the beam path at any point in the beam path, as a result of which the further beam path to the endangered optical elements is interrupted.
  • the laser is only switched off in a second step if it should emerge that the purging gas flow is not just a brief interruption or that it cannot be remedied within a short time.
  • the single figure shows a basic illustration of a projection exposure system for microlithography, which can be used for the exposure of structures on wafers coated with photosensitive materials.
  • a projection exposure system 1 for microlithography serves for the exposure of structures on a substrate coated with photosensitive materials, which generally consists predominantly of silicon and is referred to as wafer 2, for the production of semiconductor components, such as e.g. Computer chips.
  • the projection exposure system 1 essentially consists of an illumination device 3, a device 4 for receiving and precisely positioning a mask provided with a lattice-like structure, a so-called reticle 5, by means of which the later structures on the wafer 2 are determined, and a device 6 for holding , Movement and exact positioning of this wafer 2 and an imaging device, namely a projection lens 7 with a plurality of optical elements, such as lenses 8, which are mounted via sockets 9 in a lens housing 10 of the projection lens 7.
  • the basic functional principle provides that the structures introduced into the reticle 5 on the wafer 2 are exposed with a reduction in the size of the structures.
  • the wafer 2 After exposure has taken place, the wafer 2 is moved further in the direction of the arrow, so that a large number of individual fields, each with the structure specified by the reticle 5, are exposed on the same wafer 2. Due to the gradual feed movement of the wafer 2 in the projection exposure system 1, this is often also referred to as a stepper.
  • the illumination device 3 provides a projection beam 11, for example light or a similar electromagnetic radiation, required for imaging the reticle 5 on the wafer 2.
  • a laser or the like can be used as the source for this radiation.
  • the radiation is shaped in the lighting device 3 via optical elements so that the projection beam 11 has the desired properties with regard to diameter, polarization, shape of the wavefront and the like when it hits the reticle 5.
  • An image of the reticle 5 is generated via the projection beam 11 and transferred to the wafer 2 by the projection objective 7 in a correspondingly reduced size, as already explained above.
  • the projection objective 7 has a large number of individual refractive and / or diffractive optical elements, such as, for example, lenses, mirrors, prisms, end plates and the like.
  • a feed line 20 which is connected to a pressure source 21, not shown in detail. Purge gas is introduced into the interior of the projection objective 7 by the pressure source 21.
  • the output line 22 for the purge gas At the end of the projection lens 7 opposite the input side, in the present case in the output region of the exposure radiation leading to the wafer 2, there is an output line 22 for the purge gas.
  • the exact purge gas flow in the interior of the projection lens 7 is not discussed in detail here, since it is known from the prior art.
  • the interior is flushed, it is ensured that the optical elements 9 located therein are swept by the flushing gas stream.
  • nitrogen or helium is often used as the purge gas for higher purity.
  • purging gas lines 23 and 24 are provided, which are provided with one or more outlet nozzles through which purging gas is introduced into the area of the reticle level and into the area of the wafer level becomes.
  • Separate pressure sources 21 or a common pressure source are also provided here for introducing purge gas.
  • a mass flow meter 25 is used as a sensor in the output area of the projection lens 7, for example in the output line 22.
  • the mass' n wishpound- knife 25 is connected via a control line 26 to a monitoring and control device 27, which in turn over a Control line 28 is connected to a switch-off device 29 for the light source of the lighting device for its activation.
  • Another control line 30 leads from the control and control device 27 to a shutter 31, which can be inserted into the beam path 11 of the projection exposure system 1 when it is activated via an actuator, not shown.
  • the mass flow meter 25 can also be arranged in the line 20.
  • its arrangement in the outlet line 22 has the advantage that it reliably detects whether the predetermined purge gas flow rate flows through the entire projection lens 7. In the case of an arrangement in the feed line, any faults, such as leaks, in the projection objective 7, which would reduce the required purge gas flow rate, would not be detectable. If sensors, for example in the form of mass flow meters 32 and 33, are also arranged in the purge gas lines 23 and 24 and are also connected to the control and control device 27 via control lines 34 and 35, the entire purge gas system is monitored.
  • mass flow meters as sensors
  • other measuring elements that detect disturbances in the purge gas flow rate and report them accordingly.
  • Another possibility for this are, for example, pressure drop detection devices which are arranged in the purge gas lines.
  • the pressure sources 21 can also be monitored for proper functioning for this purpose.
  • the control and control device 27 can also be provided with a time switch device 36.
  • the shutter 31 is activated in a first step in the control and control device 27 if the purge gas flow rate falls below the predetermined value such that it is inserted into the beam path 11 of the light source. If the shutter 31 is located in the beam path in front of the reticle level, the entire subsequent area is protected from the damaging UV rays. If the disturbance in the purge gas flow rate is not remedied within a predetermined period of time, then the shutdown device 29 for the light source is actuated in a second step.
  • the time switching device 36 connected to the control and control device 27 can ensure that in the event of only a short-term disturbance in the purge gas flow rate, which does not yet pose a risk of damage to the optical elements 8, the shutter 31 and / or the shutdown device 29 comes.

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Abstract

A projection illumination unit (1) is provided with an illumination device (3), comprising a light source, in particular a UV-light emitting laser, a projection lens (7), a reticle plane in which a reticle (5) is arranged, a wafer plane in which a wafer (2) is arranged and a flushing gas system, for flushing the interior of the projection lens (7) and/or the external regions, in particular, the reticle plane and the wafer plane. At least one device (25,32,33) for the monitoring of at least one flushing gas flow is provided, which interrupts the radiation from the light source to the projection lens (7) when the flushing gas flow rate drops below a given level. The device (25,32,33) for the monitoring of the flushing gas flow is connected to the light source by means of a controller. The controller (27) is provided with a timer arrangement (36).

Description

PROJEKTIONSBELICHTUNGSANLAGE MIT EINEM BELEUCHTUNGSSYSTEM PROJECTION EXPOSURE SYSTEM WITH A LIGHTING SYSTEM
Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, insbesondere einem UV-Licht emittierenden Laser, mit einem Projektionsobjektiv, mit einer Reticle-Ebene, in der ein Reticle angeordnet ist, mit einer Wafer-Ebene, in der ein Wafer angeordnet ist, mit einem Spülgassystem zum Spülen des Innenraumes des Projektionsobjektives und/oder der äußeren Bereiche, insbesondere der Reticle-Ebene und der Wafer-Ebene, und mit wenigstens einer Einrichtung zur Überwachung wenigstens eines Spülgasstromes, die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Spülgasdurchflussmenge die Strahlung der Lichtquelle zu dem Projektionsobjektiv unterbricht, wobei die Einrichtung zur Überwachung des Spülgasstromes über eine Steuereinrichtung mit der Lichtquelle verbunden ist.The invention relates to a projection exposure system with an illumination system with a light source, in particular a UV light-emitting laser, with a projection objective, with a reticle plane in which a reticle is arranged, with a wafer plane in which a wafer is arranged, with a purging gas system for purging the interior of the projection lens and / or the outer areas, in particular the reticle level and the wafer level, and with at least one device for monitoring at least one purging gas flow, which, when the purging gas flow falls below a predetermined amount, emits the radiation from the light source to the Projection lens interrupts, the device for monitoring the purge gas flow being connected to the light source via a control device.
Eine Projektionsbelichtungsanlage dieser Art ist z.B. aus der EP 1 143 491 AI bekannt. Da insbesondere UV-Licht beim Bestrahlen dazu führt, dass Verunreinigungen in der Luft zu Ablagerungen auf den optischen Elementen in der Projektionsbelichtungsanlage führen, z.B. in Verbindung mit Entspiege- lungsschichten zur Salzbildung, was zu starken Beeinträchtigungen und letztlich zu einem Ausfall der Projektionsbelichtungsanlage führt. Aus diesem Grunde muss dafür gesorgt werden, dass derartige Ablagerungen vermieden werden. Dies wird durch ein oder mehrere Spülgassysteme erreicht. Da das Pro- jektionsobjektiv selbst der besonders gefährdete Teil der Anlage ist, ist es bekannt dessen Innenraum vollständig zu spülen. Hierzu wird an einer Stelle über entsprechende Zuleitungen Spülgas zugeführt und an einer anderen, von der Einlei- tung entfernten Stelle das Spülgas derart abgeführt, dass der komplette Innenraum oder wenigstens der Bereich, in welchem sich optische Elemente befinden, gespült wird.A projection exposure system of this type is known, for example, from EP 1 143 491 AI. Since UV light in particular when irradiated leads to impurities in the air leading to deposits on the optical elements in the projection exposure system, for example in conjunction with antireflection layers for salt formation, which leads to severe impairments and ultimately to a failure of the projection exposure system. For this reason, it must be ensured that such deposits are avoided. This is achieved through one or more purge gas systems. Since the projection lens itself is the most vulnerable part of the system, it is known to completely rinse its interior. For this purpose, purging gas is supplied at one point via corresponding supply lines and at another, from the inlet device removed the purge gas in such a way that the entire interior or at least the area in which optical elements are located is purged.
Um bei fehlerhaft arbeitendem Spülgassystem Ablagerungen an optischen Elementen zu verhindern, ist bei der EP 1 143 491 AI eine Einrichtung vorgesehen, die den Spülgasstrom überwacht, und die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Spülgas- durchflussmenge die Strahlung der Lichtquelle zu dem Projektionsobjektiv unterbricht.In order to prevent deposits on optical elements when the purging gas system is working incorrectly, a device is provided in EP 1 143 491 A1 which monitors the purging gas flow and which interrupts the radiation from the light source to the projection lens when the purging gas flow rate falls below a predetermined value.
Aus dem Patent Abstract of Japan 2000124109 A ist es bekannt, die Sauerstoffkonzentration im Spülgas zu überwachen und ggf. bei Überschreitung von Grenzwerten die Strahlung zu unterbrechen.From the patent Abstract of Japan 2000124109 A it is known to monitor the oxygen concentration in the purge gas and, if necessary, to interrupt the radiation when limit values are exceeded.
Bekannt ist es auch über die Reticle-Ebene und über die Wafer-Ebene Spülgas strömen zu lassen. Da es sich dabei um äußere Bereiche der Anlage handelt, wird hier eine offene Spülung mit einer oder mehreren Zuführdüsen verwendet, wobei die Abfuhr von Spülgas mehr oder weniger "unkontrolliert" erfolgt. Es ist aber auch bereits hier vorgeschlagen worden, diese beiden Ebenen abzukapseln und gezielt mit Spülgas zu versorgen. Voraussetzung für die Vermeidung von Ablagerungen auf optischen Elementen ist dabei eine einwandfreie Funktion des Spülgassystemes .It is also known to let purge gas flow over the reticle level and over the wafer level. Since these are external areas of the system, an open purge with one or more feed nozzles is used here, the purge gas being discharged more or less “uncontrolled”. However, it has also already been proposed here to encapsulate these two levels and to supply them with purge gas in a targeted manner. The prerequisite for avoiding deposits on optical elements is that the purge gas system functions properly.
Zum weiteren Stand der Technik wird auf die EP 0 660 188 Bl verwiesen.For further prior art, reference is made to EP 0 660 188 B1.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem Spülgassystem der eingangs erwähnten Art, die mit einer Einrichtung zur Überwachung des Spülgasstromes versehen ist, um notfalls die Strahlung der Lichtquelle unterbrechen zu können, weiter zu verbessern, insbesondere für' den praktischen Betrieb, z.B. hinsichtlich Aufwand, noch stärker zu optimieren.The present invention is therefore based on the object of a projection exposure system with a purge gas system the type mentioned at the beginning, which is provided with a device for monitoring the purge gas flow in order to be able to interrupt the radiation from the light source if necessary, to further improve it, in particular for practical operation, for example with regard to expenditure, to optimize it even more.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, die Steuereinrichtung mit einer Zeitschalteinrichtung versehen ist.According to the invention, this object is achieved in that the control device is provided with a time switch device.
Durch die wenigstens eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Überwachung des Spülgasstroms wird auf diese Weise ein Überwachungssystem geschaffen, das dafür sorgt, dass die Projektionsbelichtungsanlage durch Unterbrechung der Strahlung der Lichtquelle mehr oder weniger funktionslos geschaltet wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass trotz Ausfall oder Beeinträchtigung des Spülgasstromes die Projektionsbelichtungsanlage weiter betrieben wird und es zu Ablagerungen an optischen Elementen kommen kann, welche nur auf umständliche Weise wieder entfernt werden' können.The at least one device according to the invention for monitoring the purge gas flow creates a monitoring system in this way, which ensures that the projection exposure system is switched more or less without function by interrupting the radiation from the light source. In this way, despite failure or impairment of the purge gas, the projection exposure system continues to operate and can cause deposits on the optical elements which are removed only in a complicated manner is avoided, can '.
Die Überwachung des oder der Spülgasströme kann auf vielfältige Weise erfolgen. Eine Möglichkeit hierfür besteht zum Beispiel in dem Einsatz von Sensoren, die die Spülgasdurch- flussmenge oder den Druck des Spülgases messen. Hierfür sind zum Beispiel Massendurchflussmesser oder auch Druckabfallerkennungsgeräte, wie Drucksensoren, geeignet.The purging gas flow or flows can be monitored in a variety of ways. One possibility for this is, for example, the use of sensors that measure the purge gas flow rate or the pressure of the purge gas. For example, mass flow meters or pressure drop detection devices such as pressure sensors are suitable for this.
Über derartige Sensoren können Änderungen der Spülgasdurch- flussmenge an eine Steuereinrichtung weitergegeben werden, die beim Unterschreiten des vorgegebenen Wertes ein Abschaltsignal an das Beleuchtungssystem mit der Lichtquelle gibt. Dadurch, dass die Steuereinrichtung mit einer Zeitschalteinrichtung versehen ist, die z.B. erst nach Überschreiten einer vorgegebenen Zeit den Abschaltimpuls an das Beleuchtungssystem mit der Lichtquelle weitergibt, wird vermieden, dass es auch bei einer kurzfristigen Unterbrechung oder bei einem kurzfristigen Abfall der Spülgasdurchflussmen- ge bereits zu einem Abschalten der Lichtquelle oder einer Unterbrechung des Strahlenganges zu dem Projektionsobjektiv kommt .Such sensors can be used to forward changes in the purge gas flow rate to a control device which, when the value falls below the predetermined value, sends a switch-off signal to the lighting system with the light source. The fact that the control device is provided with a time switching device which, for example, only transmits the switch-off pulse to the lighting system with the light source after a predetermined time has been exceeded, prevents the purging gas flow rate from increasing even in the event of a brief interruption or a brief drop switching off the light source or interrupting the beam path to the projection lens.
Zusätzlich kann noch vorgesehen sein, dass vor Einleitung des ersten Schrittes vor einer Aktivierung des einführbaren Shut- ters ein Warnsignal, z.B. eine optische oder akustische Warneinrichtung aktiviert wird, um dem Bedienungs-/oder Wartungspersonal die Möglichkeit zu geben eine begonnene Belichtung auf dem Wafer noch abzuschließen. Erst anschließend wird entsprechend zeitverzögert der Shutter in den Strahlengang eingeführt .In addition, it can be provided that before the first step is initiated, before the activatable shutter is activated, a warning signal, e.g. an optical or acoustic warning device is activated in order to give the operating or maintenance personnel the opportunity to complete an exposure that has begun on the wafer. Only then is the shutter inserted into the beam path with a time delay.
Zusätzlich zu der vorstehend genannten Zeitschalteinrichtung oder alternativ dazu kann an einer beliebigen Stelle in den Strahlengang ein Shutter als Abdeckblende in den Strahlengang eingebracht werden, wodurch der weitere Strahlengang zu den gefährdeten optischen Elementen unterbrochen wird. Erst dann, wenn sich ergeben sollte, dass es sich bei der Störung des Spülgasstromes nicht nur um eine kurzzeitige Unterbrechung handelt oder dass diese nicht innerhalb kurzer Zeit behoben werden- kann, kommt es in einem zweiten Schritt zur Abschaltung des Lasers.In addition to the above-mentioned time switch device or alternatively to this, a shutter can be introduced into the beam path at any point in the beam path, as a result of which the further beam path to the endangered optical elements is interrupted. The laser is only switched off in a second step if it should emerge that the purging gas flow is not just a brief interruption or that it cannot be remedied within a short time.
Auf diese Weise wird der Aufwand bei einem nur kurzfristigem Ausfall oder einer kleinen Störung im Spülgassystem, der durch ein erneutes Einschalten und Anfahren der Lichtquelle verursacht würde, gegebenenfalls reduziert.In this way, the effort in the event of a short-term failure or a small disturbance in the purge gas system, the would be caused by switching the light source on again and starting up, if necessary reduced.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.Advantageous further developments and refinements of the invention result from the exemplary embodiment described in principle below with reference to the drawing.
Die einzige Figur zeigt eine Prinzipdarstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche zur Belichtung von Strukturen auf mit photosensitiven Materialien beschichtete Wafer verwendbar ist.The single figure shows a basic illustration of a projection exposure system for microlithography, which can be used for the exposure of structures on wafers coated with photosensitive materials.
Dargestellt ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie. Diese dient zur Belichtung von Strukturen auf mit photosensitiven Materialien beschichtetes Substrat, welches im allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht und als Wafer 2 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen, wie z.B. Computerchips.A projection exposure system 1 for microlithography is shown. This serves for the exposure of structures on a substrate coated with photosensitive materials, which generally consists predominantly of silicon and is referred to as wafer 2, for the production of semiconductor components, such as e.g. Computer chips.
Die Projektionsbelichtungsanlage 1 besteht dabei im wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung 3, einer Einrichtung 4 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer mit einer gitterartigen Struktur versehenen Maske, einem sogenannten Reticle 5, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 2 bestimmt werden, einer Einrichtung 6 zur Halterung, Bewegung und exakten Positionierung eben dieses Wafers 2 und einer Abbildungseinrichtung nämlich einem Projektionsobjektiv 7 mit mehreren optischen Elementen, wie z.B. Linsen 8, die über Fassungen 9 in einem Objektivgehäuse 10 des Projektionsobjektives 7 gelagert sind. Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei vor, dass die in das Reticle 5 eingebrachten Strukturen auf den Wafer 2 mit einer Verkleinerung der Strukturen belichtet werden.The projection exposure system 1 essentially consists of an illumination device 3, a device 4 for receiving and precisely positioning a mask provided with a lattice-like structure, a so-called reticle 5, by means of which the later structures on the wafer 2 are determined, and a device 6 for holding , Movement and exact positioning of this wafer 2 and an imaging device, namely a projection lens 7 with a plurality of optical elements, such as lenses 8, which are mounted via sockets 9 in a lens housing 10 of the projection lens 7. The basic functional principle provides that the structures introduced into the reticle 5 on the wafer 2 are exposed with a reduction in the size of the structures.
Nach einer erfolgten Belichtung wird der Wafer 2 in Pfeilrichtung weiterbewegt, so dass auf demselben Wafer 2 eine Vielzahl von einzelnen Feldern, jeweils mit der durch das Reticle 5 vorgegebenen Struktur, belichtet wird. Aufgrund der schrittweisen Vorschubbewegung des Wafers 2 in der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird diese häufig auch als Stepper bezeichnet.After exposure has taken place, the wafer 2 is moved further in the direction of the arrow, so that a large number of individual fields, each with the structure specified by the reticle 5, are exposed on the same wafer 2. Due to the gradual feed movement of the wafer 2 in the projection exposure system 1, this is often also referred to as a stepper.
Die Beleuchtungseinrichtung 3 stellt einen für die Abbildung des Reticles 5 auf dem Wafer 2 benötigten Projektionsstrahl 11, beispielsweise Licht oder eine ähnliche elektromagnetische Strahlung, bereit. Als Quelle für diese Strahlung kann ein Laser oder dergleichen Verwendung finden. Die Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 3 über optische Elemente so geformt, dass der Projektionsstrahl 11 beim Auftreffen auf das Reticle 5 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen aufweist.The illumination device 3 provides a projection beam 11, for example light or a similar electromagnetic radiation, required for imaging the reticle 5 on the wafer 2. A laser or the like can be used as the source for this radiation. The radiation is shaped in the lighting device 3 via optical elements so that the projection beam 11 has the desired properties with regard to diameter, polarization, shape of the wavefront and the like when it hits the reticle 5.
Über den Projektionsstrahl 11 wird ein Bild des Reticles 5 erzeugt und von dem Projektionsobjektiv 7 entsprechend verkleinert auf den Wafer 2 übertragen, wie bereits vorstehend erläutert wurde. Das Projektionsobjektiv 7 weist eine Vielzahl von einzelnen refraktiven und/oder diffraktiven optischen Elementen, wie z.B. Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen auf. Im Bereich einer Stirnseite des Projektionsobjektives 7, zum Beispiel in der Nähe des Eingangsbereiches des Strahlenganges, befindet sich eine Zuleitung 20, die mit einer nicht näher dargestellten Druckquelle 21 verbunden ist. Durch die Druckquelle 21 wird Spülgas in das Innere des Projektionsobjektives 7 eingeleitet. An dem der Eingangsseite gegenüberliegenden Ende des Projektionsobjektives 7, im vorliegenden Falle im Ausgangsbereich der zu dem Wafer 2 führenden Belichtungsstrahlung, befindet sich eine Ausgangsleitung 22 für das Spülgas. Auf die genaue Spülgasführung im Innenraum des Projektionsobjektives 7 wird hier nicht näher eingegangen, da diese aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei der Spülung des Innenraumes wird dafür gesorgt, dass die sich darin befindenden optischen Elemente 9 von dem Spülgasstrom überstrichen werden. Als Spülgas wird neben Luft häufig auch für eine höhere Reinhaltung Stickstoff oder Helium verwendet.An image of the reticle 5 is generated via the projection beam 11 and transferred to the wafer 2 by the projection objective 7 in a correspondingly reduced size, as already explained above. The projection objective 7 has a large number of individual refractive and / or diffractive optical elements, such as, for example, lenses, mirrors, prisms, end plates and the like. In the area of an end face of the projection objective 7, for example in the vicinity of the input area of the beam path, there is a feed line 20 which is connected to a pressure source 21, not shown in detail. Purge gas is introduced into the interior of the projection objective 7 by the pressure source 21. At the end of the projection lens 7 opposite the input side, in the present case in the output region of the exposure radiation leading to the wafer 2, there is an output line 22 for the purge gas. The exact purge gas flow in the interior of the projection lens 7 is not discussed in detail here, since it is known from the prior art. When the interior is flushed, it is ensured that the optical elements 9 located therein are swept by the flushing gas stream. In addition to air, nitrogen or helium is often used as the purge gas for higher purity.
Zur Spülung des Bereiches um das Reticle 5 und um den Wafer 2 sind Spülgasleitungen 23 und 24 vorgesehen, die mit einer o- der mehreren Austrittsdüsen versehen sind, durch die Spülgas in den Bereich der Reticle-Ebene und in den Bereich der Wafer-Ebene eingebracht wird. Zur Einleitung von Spülgas sind hier ebenfalls separate Druckquellen 21 oder auch eine gemeinsame Druckquelle vorgesehen.For purging the area around the reticle 5 and around the wafer 2, purging gas lines 23 and 24 are provided, which are provided with one or more outlet nozzles through which purging gas is introduced into the area of the reticle level and into the area of the wafer level becomes. Separate pressure sources 21 or a common pressure source are also provided here for introducing purge gas.
Zur Überwachung auf eine einwandfreie Funktion des Spülgas- systemes bezüglich der Einhaltung einer vorgegebenen Spülgas- durchflussmenge findet sich im Ausgangsbereich des Projektionsob ektives 7, zum Beispiel in der Ausgangsleitung 22 ein Massendurchflussmesser 25 als Sensor. Der Masse'ndurchfluss- messer 25 ist über eine Steuerleitung 26 mit einer Kontroll- und Steuereinrichtung 27 verbunden, welche wiederum über eine Steuerleitung 28 mit einer Abschalteinrichtung 29 für die Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung für deren Aktivierung verbunden ist. Eine weitere Steuerleitung 30 führt von der Kontroll- und Steuereinrichtung 27 zu einem Shutter 31, welches in dem Strahlengang 11 der Projektionsbelichtungsanlage 1 bei dessen Aktivierung über ein nicht näher dargestelltes Betätigungsglied eingeschoben werden kann.To monitor the proper functioning of the purging gas system with regard to compliance with a predetermined purging gas flow rate, a mass flow meter 25 is used as a sensor in the output area of the projection lens 7, for example in the output line 22. The mass' ndurchfluss- knife 25 is connected via a control line 26 to a monitoring and control device 27, which in turn over a Control line 28 is connected to a switch-off device 29 for the light source of the lighting device for its activation. Another control line 30 leads from the control and control device 27 to a shutter 31, which can be inserted into the beam path 11 of the projection exposure system 1 when it is activated via an actuator, not shown.
Selbstverständlich kann der Massendurchflussmesser 25 auch in der Leitung 20 angeordnet sein. Seine Anordnung in der Ausgangsleitung 22 hat jedoch den Vorteil, dass damit sicher erkannt wird, ob durch das gesamte Projektionsobjektiv 7 die vorgegebene Spülgasdurchflussmenge fließt. Bei einer Anordnung in der Zulaufleitung würden sich eventuelle Störungen, wie zum Beispiel Leckagen, in dem Projektionsobjektiv 7, welche die geforderte Spülgasdurchflussmenge reduzieren, nicht erkennen lassen. Wenn in den Spülgasleitungen 23 und 24 ebenfalls Sensoren, zum Beispiel in Form von Massendurchflussmesser 32 und 33 angeordnet sind, welche ebenfalls über Steuerleitungen 34 und 35 mit der Kontroll- und Steuereinrichtung 27 verbunden sind, ist das gesamte Spülgassystem überwacht.Of course, the mass flow meter 25 can also be arranged in the line 20. However, its arrangement in the outlet line 22 has the advantage that it reliably detects whether the predetermined purge gas flow rate flows through the entire projection lens 7. In the case of an arrangement in the feed line, any faults, such as leaks, in the projection objective 7, which would reduce the required purge gas flow rate, would not be detectable. If sensors, for example in the form of mass flow meters 32 and 33, are also arranged in the purge gas lines 23 and 24 and are also connected to the control and control device 27 via control lines 34 and 35, the entire purge gas system is monitored.
Anstelle von Massendurchflussmesser als Sensoren können selbstverständlich auch andere Messglieder verwendet werden, die Störungen in der Spülgasdurchflussmenge erkennen und diese entsprechend weitermelden. Eine weitere Möglichkeit hierfür sind zum Beispiel Druckabfallerkennungsgeräte, die in den Spülgasleitungen angeordnet sind. Ebenso können auch die Druckquellen 21 hinsichtlich einer einwandfreien Funktion für diesen Zweck überwacht werden. Zusätzlich kann die Kontroll- und Steuereinrichtung 27 noch mit einer Zeitschalteinrichtung 36 versehen sein.Instead of mass flow meters as sensors, it is of course also possible to use other measuring elements that detect disturbances in the purge gas flow rate and report them accordingly. Another possibility for this are, for example, pressure drop detection devices which are arranged in the purge gas lines. Likewise, the pressure sources 21 can also be monitored for proper functioning for this purpose. In addition, the control and control device 27 can also be provided with a time switch device 36.
Erkennt nun einer der Massendurchflussmesser 25, 32 oder 33 einen Abfall in der Spülgasdurchflussmenge, so wird eine a- kustische oder optische Warneinrichtung aktiviert, wodurch das Bedien- oder Wartungspersonal eine eventuell begonnene Belichtung auf dem Wafer noch abschließen kann. Anschließend wird in der Kontroll- und Steuereinrichtung 27 bei Unterschreiten der vorgegebenen Spülgasdurchflussmenge in einem ersten Schritt das Shutter 31 derart aktiviert, dass es in den Strahlengang 11 der Lichtquelle eingeschoben wird. Befindet sich dabei das Shutter 31 im Strahlengang vor der Reticle-Ebene, so ist der gesamte nachfolgende Bereich vor den schädigenden UV-Strahlen geschützt. Wird die Störung in der Spülgasdurchflussmenge nicht innerhalb einer vorgegebenen Frist beseitigt, so kommt es in einem zweiten Schritt zu einer Betätigung der Abschalteinrichtung 29 für die Lichtquelle .If one of the mass flow meters 25, 32 or 33 detects a drop in the purge gas flow rate, an acoustic or optical warning device is activated, so that the operating or maintenance personnel can still complete any exposure on the wafer that may have started. Subsequently, the shutter 31 is activated in a first step in the control and control device 27 if the purge gas flow rate falls below the predetermined value such that it is inserted into the beam path 11 of the light source. If the shutter 31 is located in the beam path in front of the reticle level, the entire subsequent area is protected from the damaging UV rays. If the disturbance in the purge gas flow rate is not remedied within a predetermined period of time, then the shutdown device 29 for the light source is actuated in a second step.
Die mit der Kontroll- und Steuereinrichtung 27 verbundene Zeitschalteinrichtung 36 kann dabei dafür sorgen, dass es bei einer nur kurzfristigen Störung der Spülgasdurchflussmenge, bei der noch nicht die Gefahr bezüglich einer Schädigung der optischen Elemente 8 besteht, noch nicht zu einer Aktivierung des Shutters 31 und/oder der Abschalteinrichtung 29 kommt. The time switching device 36 connected to the control and control device 27 can ensure that in the event of only a short-term disturbance in the purge gas flow rate, which does not yet pose a risk of damage to the optical elements 8, the shutter 31 and / or the shutdown device 29 comes.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, insbesondere einem UV-Licht emittierenden Laser, mit einem Projektionsobjektiv, mit einer Reticle-Ebene, in der ein Reticle angeordnet ist, mit einer Wafer-Ebene, in der ein Wafer angeordnet ist, mit einem Spülgassystem zum Spülen des Innenraumes des Projektionsobjektives und/oder der äußeren Bereiche, insbesondere der Reticle-Ebene und der Wafer-Ebene, und mit wenigstens einer Einrichtung zur Überwachung wenigstens eines Spülgasstromes, die bei Unterschreiten einer vorgegebenen Spülgasdurchflussmenge die Strahlung der Lichtquelle zu dem Projektionsobjektiv unterbricht, wobei die Einrichtung zur Überwachung des Spülgasstromes über eine Steuereinrichtung mit der Lichtquelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (27) mit einer Zeitschalteinrichtung (36) versehen ist.1. Projection exposure system with an illumination system with a light source, in particular a UV light-emitting laser, with a projection lens, with a reticle plane in which a reticle is arranged, with a wafer plane in which a wafer is arranged, with a Purge gas system for purging the interior of the projection lens and / or the outer areas, in particular the reticle level and the wafer level, and with at least one device for monitoring at least one purge gas flow, which interrupts the radiation from the light source to the projection lens when the purge gas flow falls below a predetermined amount The device for monitoring the purging gas flow is connected to the light source via a control device, characterized in that the control device (27) is provided with a time switch device (36).
2. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25) zur Überwachung des Spülgasstromes für den Innenraum des Projektionsobjektives (7) im Ausgangsbereich des Spülgasstromes angeordnet ist.2. Projection exposure system according to claim 1, characterized in that the device (25) for monitoring the purge gas flow for the interior of the projection lens (7) is arranged in the exit region of the purge gas flow.
3. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25,32,33) zur Überwachung des Spülgasstromes wenigstens einen Massendurch- flussmesser aufweist.3. Projection exposure system according to claim 1, characterized in that the device (25, 32, 33) for monitoring the purge gas flow has at least one mass flow meter.
4. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Überwachung des Spülgasstromes wenigstens eine Druckabfallerkennungseinrichtung aufweist.4. Projection exposure system according to claim 1, characterized in that the device for monitoring the Purge gas flow has at least one pressure drop detection device.
5. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (25,32,33) zur Überwachung des Spülgasstromes bei Unterscheitung einer vorgegebenen Spülgasdurchflussmenge über die Steuereinrichtung (27) in einem ersten Schritt ein in den Strahlengang der5. Projection exposure system according to claim 1, characterized in that the device (25,32,33) for monitoring the purge gas flow when a predetermined purge gas flow rate is not reached via the control device (27) in a first step into the beam path
Lichtquelle einführbares Shutter (31) aktiviert und in einem zweiten Schritt zeitverzögert die Lichtquelle abschaltet.Shutter insertable (31) is activated and the light source is switched off with a time delay in a second step.
6. Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor Aktivierung des einführbaren Shut- ters (31) eine optische Warneinrichtung aktivierbar ist. 6. Projection exposure system according to claim 5, characterized in that an optical warning device can be activated before activation of the insertable shutter (31).
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