WO2022053237A1 - Baugruppe eines optischen systems für die mikrolithographie - Google Patents

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WO2022053237A1
WO2022053237A1 PCT/EP2021/072125 EP2021072125W WO2022053237A1 WO 2022053237 A1 WO2022053237 A1 WO 2022053237A1 EP 2021072125 W EP2021072125 W EP 2021072125W WO 2022053237 A1 WO2022053237 A1 WO 2022053237A1
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component
cooling fluid
optical system
channel system
assembly according
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PCT/EP2021/072125
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Paul Buettner
Stefan Krone
Thomas Wolfsteiner
Waldemar Lange
Thomas STUEBLER
Klaus Giszas
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Carl Zeiss Smt Gmbh
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Publication date
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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
    • G03F7/70891—Temperature
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70075—Homogenization of illumination intensity in the mask plane by using an integrator, e.g. fly's eye lens, facet mirror or glass rod, by using a diffusing optical element or by beam deflection

Definitions

  • the invention relates to an assembly of an optical system for microlithography.
  • Microlithography is used to produce microstructured components such as integrated circuits or LCDs.
  • the microlithographic process is carried out in what is known as a projection exposure system, which has an illumination device and a projection lens.
  • a substrate e.g. a silicon wafer
  • a light-sensitive layer photoresist
  • Mask inspection systems are used to inspect reticles for microlithographic projection exposure systems.
  • mirrors are used as optical components for the imaging process due to the lack of availability of suitable light-transmitting refractive materials.
  • Optical systems for microlithography often contain components that have to be actively cooled to avoid thermally induced deformations and associated optical imaging errors during operation of the optical system.
  • parasitic heat to be dissipated can be caused not only by the exposure of the respective optical components or mirrors to useful optical (e.g. EUV) radiation, but possibly also by electrical power loss occurring within assemblies of the optical system.
  • actuator arrangements on adaptive mirrors or mirror arrangements to which electrical current is applied can include, for example, current-carrying coils or electromagnets
  • components of any control electronics that may be present.
  • mirror arrangements which, in order to implement specific illumination angle distributions, are constructed from a plurality of mirror elements designed to be tiltable independently of one another via flexure joints.
  • Such mirror arrangements or facet mirrors are known for the operation of a microlithographic projection exposure system designed in EUV, for example from DE 10 2008 009 600 A1, and for the VUV range (ie at wavelengths less than 250 nm, in particular less than 200 nm) for example from WO 2005/026843 A2 famous.
  • components which, in the operation of the respective optical system, are caused by parasitic electrical power loss Emit heat and may therefore require active cooling are (e.g. CCD) camera systems and associated evaluation devices, such as those used in a mask inspection system, for example.
  • cooling units are assigned to the respective assemblies in the optical system, which can be caused by the specific structural conditions depending on the specific application situation.
  • a resulting disadvantage in practice is the correspondingly high complexity of the structure (typically comprising a plurality of soldered or welded joints), which on the one hand increases the equipment complexity and costs and on the other hand leads to considerable leakage due to the correspondingly high number of cooling fluid connections -risks.
  • the invention relates to an assembly of an optical system for microlithography, with
  • a cooling unit with at least one channel system through which a cooling fluid can flow
  • this channel system is configured in such a way that the cooling fluid flowing in the channel system dissipates parasitic heat both from the first component and from the second component during operation of the optical system;
  • channel system is further configured such that the cooling fluid flowing in the channel system sequentially flows past the first component and the second component, the flow along the first component and the flow along the second component being in opposite directions.
  • the invention is based in particular on the concept of using one and the same channel system to cool a plurality of components in an assembly of an optical system for microlithography, which have independent, in particular different, functionalities and emit parasitic heat during operation of the optical system .
  • the present invention includes in particular the principle of suitably adapting a cooling unit in an assembly such that a plurality of components whose operation is associated with parasitic heat emission (typically in the form of electronic waste heat) are cooled together. In this way, the result is efficient heat dissipation while reducing the complexity of the apparatus structure and reducing the risk of leakage.
  • the duct system is configured such that the cooling fluid flowing in the duct system flows sequentially along the first component and the second component, the flow along the first component and the flow along the second component being in opposite directions.
  • the assembly has a cooling fluid inlet and a cooling fluid outlet, the cooling fluid inlet and the cooling fluid outlet being arranged on the same side of the assembly.
  • a realization of the cooling fluid supply and cooling fluid discharge on one and the same side of the assembly which is necessary for reasons of installation space, for example, can be used to channel the cooling fluid flowing through the assembly (to a certain extent on the “way” through the assembly) through a suitable configuration of the channel system. on the first component and (on the "return” through the assembly group) along the second component and thus at the same time to realize the inventive joint cooling of the multiple components.
  • the respective heat conduction path which is located within the assembly from the respective component to be cooled to which the parasitic heat dissipating cooling fluid extends, is kept as low as possible.
  • the assembly has a carrier for the first component and/or for the second component, this carrier comprising a material with a thermal conductivity of at least 300(W/mK).
  • This material can be copper (Cu), in particular (but without the invention being limited thereto).
  • a distance between the channel system and the carrier is less than 5 cm, in particular less than 1 cm, more particularly less than 0.1 cm.
  • the first component has an electronic control arrangement with at least one electronic control unit.
  • the second component has an actuator arrangement with at least one actuator.
  • control electronics arrangement is configured to control a plurality of actuators of the actuator arrangement independently of one another.
  • the assembly also has a third component, with this third component having a functionality that is independent of the first component and the second component during operation of the optical system, which is associated with the emission of parasitic heat, with the channel system also being configured in such a way that the cooling fluid flowing in the channel system dissipates parasitic heat from the third component during operation of the optical system.
  • more than three components with functionalities that are independent of one another can also be present and can be cooled together via the channel system or the cooling fluid flowing through it.
  • All components can alternatively be cooled "in series” (so that the cooling fluid flowing in the duct system is successively fed to the individual components flows past) or also be cooled in parallel (so that the cooling fluid flowing in the channel system flows past all components in parallel).
  • the assembly has a mirror arrangement with a plurality of mirror elements, which can be adjusted by independently adjustable tilt angles, for generating a desired light distribution of the light emanating from the mirror arrangement.
  • the invention also relates to an optical system for microlithography, characterized in that it has an assembly with the features described above.
  • the optical system is designed for a working wavelength of less than 30 nm, in particular less than 15 nm.
  • the invention also relates to a microlithographic projection exposure system, which has an illumination device and a projection lens, wherein the illumination device, during operation of the projection exposure system, illuminates a mask that is arranged in an object plane of the projection lens and has structures to be imaged with useful light of a working wavelength, and wherein the projection lens converts these structures to an in a substrate arranged in an image plane of the projection objective, the illumination device having an optical system with the features described above.
  • FIG. 1-2 schematic representations to explain a possible structure of an assembly according to the invention in an exemplary application.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a microlithographic projection exposure system designed for operation in the EUV, in which the invention can be implemented, for example.
  • FIG. 3 first shows a schematic representation of a projection exposure system 300 designed for operation in the EUV, in which the invention can be implemented, for example.
  • an illumination device of the projection exposure system 300 has a field facet mirror 303 and a pupil facet mirror 304 .
  • the light of a light source unit which in the example comprises an EUV light source (plasma light source) 301 and a collector mirror 302, is directed onto the field facet mirror 303 .
  • a first telescope mirror 305 and a second telescope mirror 306 are arranged in the light path after the pupil facet mirror 304 .
  • a deflection mirror 307 is arranged downstream in the light path, which deflects the radiation striking it onto an object field in the object plane of a projection objective comprising six mirrors 321-326.
  • a reflective, structure-bearing mask 331 is arranged on a mask table 330, which can be projected with the aid of the projection lens in an image plane is imaged, in which a substrate 341 coated with a light-sensitive layer (photoresist) is located on a wafer table 340 .
  • a light-sensitive layer photoresist
  • the assembly according to the invention described below can include, for example, the field facet mirror 303 and can be used to dissipate the parasitic heat emitted there.
  • the invention is not limited to this application or to the general application in a projection exposure system designed for operation in the EUV.
  • the invention can also be advantageously used in a projection exposure system designed for operation in DUV (i.e. at wavelengths less than 250 nm, in particular less than 200 nm) or in another optical system for microlithography (e.g. a mask inspection system).
  • the mirror arrangement 100 serves to explain the possible structure of an assembly which, in an exemplary application of the invention, comprises a mirror arrangement 100 in the form of a facet mirror.
  • the mirror arrangement 100 (only indicated in FIG. 1) has, in a manner known per se, a plurality of mirror elements (not shown in detail), of which each mirror element is mechanically connected to a base via a joint arrangement.
  • a plunger is typically attached to the back of each mirror element and is fixed to a magnet at its end opposite the mirror element.
  • a drive and sensor unit consisting of an actuator 161 and a sensor 162 is assigned to each of the mirror elements, with the drive and sensor units in turn being fastened to a common carrier 120 .
  • the magnetic force acting on the assigned magnets can tilt the respective magnet and thus the mirror element connected via the plunger into a desired position, with the position being determined by the assigned sensors 162 of each drive and sensor unit is checked.
  • the actuators 161 or electromagnets of the drive and sensor units are controlled via a control electronics arrangement with control electronics units 131.
  • This control electronics arrangement is supplied with target position data (target tilt angle) for the individual mirror elements, and the control electronics Arrangement transmits corresponding control signals to the drive and sensor units.
  • Both the actuators 161 and the control electronics units 131 emit unwanted parasitic heat during operation of the optical system, which can be attributed to the respective electrical power loss in these components.
  • the cooling unit or the duct system 150 are now configured according to the invention in such a way that the cooling fluid flowing in the duct system 150 in the direction of the arrows drawn dissipates parasitic heat both from the plurality of actuators 161 and from the plurality of electronic control units 131 .
  • the actuator arrangement formed by the plurality of actuators 161 is referred to below as the “first component” 160
  • the electronic control arrangement formed by the plurality of electronic control units 131 is referred to as the “second component” 130 .
  • control electronics units 131 according to FIG. 1 are assigned a common carrier 140 which is made of a material with a thermal conductivity of at least 300 (W/m-K), in particular copper (Cu).
  • the cooling fluid in the duct system 150 flows after entering via the cooling fluid inlet 151 first along the first Component 160 forming actuators 161 and then flows along the control electronics units 131 forming the second component 130 or the associated carrier 140 back to the cooling fluid outlet 152.
  • the cooling fluid outlet 152 is typically located on one and the same side of the assembly as the cooling fluid inlet 151 due to the space available.
  • FIG. 2 shows a section along the dot-dash line from FIG. 1 .
  • the cooling fluid flows in the area of the actuator 161 shown on the left, on the one hand along the arrows shown around this actuator 161 and, on the other hand, via transfer ports 153 in the negative z-direction downwards.
  • the cooling fluid flows upwards via further overflows 153 in the positive z-direction and then along the arrows shown around this actuator 161 . From there, the cooling fluid flows on to further actuators 161 (not shown in FIG. 2 ) until it is deflected in order to return to the cooling fluid outlet 152 along the control electronics units 131 forming the second component 130 or the associated carrier 140 .
  • the flow profile realized in the cooling unit according to the invention according to FIG uniform flow velocity distribution can be achieved.
  • said serial flow path also necessarily means that the duct system 150 after passing through the assembly once (in Fig. 1 from left to right ) must be guided back (ie from right to left in FIG. 1).
  • This return of the channel system 150 or the cooling fluid flowing through the channel system 150 is now advantageously carried out according to the invention in such a way that the remaining distance from the second component 130 or the associated carrier 140 is kept as small as possible.
  • the distance between the channel system and the carrier is preferably 150 140 less than 5 cm, in particular less than 1 cm, further in particular less than 0.1 cm.
  • the thermal conduction path between the second component 130 or associated carrier 140 on the one hand and the channel system 150 or cooling fluid on the other hand is kept small, thus ensuring effective heat dissipation.
  • the carrier 140 of the second component 130 due to the separation of the carrier 140 of the second component 130 from the cooling fluid flowing through the channel system 150 (which is achieved in the specific application example of Fig. 1 via a comparatively thin wall of the carrier 120), corrosion of components occurring elsewhere in the system with the material of the carrier 120 (eg copper, Cu) different electrochemical potential (eg aluminum, Al) can be avoided.
  • the carrier 140 for the second component 130 can also be in direct contact with the cooling fluid flowing through the channel system 150 (without being separated from it by a comparatively thin wall of the carrier 120, as in Fig. 1). to be).
  • the invention is not restricted to this.
  • other configurations of the cooling unit should also apply as covered by the invention, in which the cooling fluid flowing in a channel system dissipates heat from a number of components with different functionality.
  • components can also be other components (eg a CCD camera system or an associated evaluation device). Accordingly, the invention can also be advantageously implemented in other application situations of microlithography (eg in a mask inspection system) in which parasitic heat is efficiently dissipated from several components and thermally induced deformations and associated impairments of the imaging quality of the optical system are to be prevented.
  • microlithography eg in a mask inspection system
  • parasitic heat is efficiently dissipated from several components and thermally induced deformations and associated impairments of the imaging quality of the optical system are to be prevented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie, mit einer ersten Komponente (130) und einer zweiten Komponente (160), wobei die erste Komponente (130) und die zweite Komponente (160) im Betrieb des optischen Systems voneinander unabhängige Funktionalitäten besitzen, welche jeweils mit einer Abgabe parasitärer Wärme einhergehen, und einer Kühleinheit mit wenigstens einem von einem Kühlfluid durchströmbaren Kanalsystem (150), wobei dieses Kanalsystem (150) derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem (150) strömende Kühlfluid im Betrieb des optischen Systems parasitäre Wärme sowohl von der ersten Komponente (130) als auch von der zweiten Komponente (160) abführt, wobei das Kanalsystem (150) weiter derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem (150) strömende Kühlfluid nacheinander an der ersten Komponente (130) und an der zweiten Komponente (160) entlangströmt, wobei das Entlangströmen an der ersten Komponente (130) und das Entlangströmen an der zweiten Komponente (160) in entgegengesetz- ten Richtungen erfolgt.

Description

Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2020 211 359.9, angemeldet am 10 September 2020. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie.
Stand der Technik
Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCD’s, angewendet. Der Mikrolitho- graphieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. ein Siliziumwafer) projiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Substrats zu übertragen. Maskeninspektionssysteme werden zur Inspektion von Retikeln für mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen verwendet.
In für den EUV-Bereich ausgelegten optischen Systemen für die Mikrolithographie, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.
Optische Systeme für die Mikrolithographie beinhalten häufig Komponenten, welche zur Vermeidung thermisch induzierter Deformationen und damit einhergehenden optischen Abbildungsfehlern im Betrieb des optischen Systems aktiv gekühlt werden müssen. Dabei kann entsprechend abzuführende parasitäre Wärme nicht nur durch die Beaufschlagung der jeweiligen optischen Komponenten bzw. Spiegel mit optischer (z.B. EUV-)Nutzstrahlung, sondern ggf. auch durch eine innerhalb von Baugruppen des optischen Systems auftretende elektrische Verlustleistung hervorgerufen werden. Beispiele hierfür sind mit elektrischem Strom beaufschlagte Aktoranordnungen an adaptiven Spiegeln oder Spiegelanordnungen (wobei solche Aktoranordnungen z.B. stromdurchflossene Spulen bzw. Elektromagnete umfassen können) sowie auch Komponenten einer ggf. vorhandenen Ansteuerungselektronik.
Die vorstehend genannten Komponenten finden z.B. Anwendung in Spiegelanordnungen, welche zur Realisierung bestimmter Beleuchtungswinkelverteilungen aus einer Mehrzahl von unabhängig voneinander über Festkörpergelenke kippbar ausgelegten Spiegelelementen aufgebaut sind. Derartige Spiegelanordnungen bzw. Facettenspiegel sind für den Betrieb einer im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage beispielsweise aus DE 10 2008 009 600 A1 bekannt, und für im VUV-Bereich (d.h. bei Wellenlängen kleiner 250nm, insbesondere kleiner als 200nm) z.B. aus WO 2005/026843 A2 bekannt.
Weitere Anwendungsbeispiele von Komponenten, welche im Betrieb des jeweiligen optischen Systems durch elektrische Verlustleistung bedingte parasitäre Wärme abgeben und somit ggf. eine aktive Kühlung erfordern können, sind (z.B. CCD-) Kamerasysteme sowie zugehörige Auswerteeinrichtungen, wie sie z.B. in einem Maskeninspektionssystem Anwendung finden.
Typischerweise sind dabei den jeweiligen Baugruppen im optischen System separate Kühleinheiten zugeordnet, was je nach der konkreten Anwendungssituation durch die spezifischen baulichen Gegebenheiten bedingt sein kann. Ein daraus in der Praxis resultierender Nachteil ist jedoch die entsprechend hohe Komplexität des (typischerweise eine Mehrzahl von Löt- bzw. Schweißverbindungen umfassenden) Aufbaus, der zum einen den apparativen Aufwand sowie Kostenaufwand erhöht und zum anderen aufgrund der entsprechenden hohen Anzahl von Kühlfluidanschlüssen zu erheblichen Leckage-Risiken führt.
Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2018 216 645 A1 verwiesen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie bereitzustellen, welche im Betrieb des optischen Systems eine Verringerung oder Vermeidung der vorstehend beschriebenen, durch im Betrieb auftretende parasitäre Wärme hervorgerufenen Probleme ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Baugruppe gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung betrifft die Erfindung eine Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie, mit
- einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente, wobei die erste Komponente und die zweite Komponente im Betrieb des optischen Systems voneinander unabhängige Funktionalitäten besitzen, welche jeweils mit einer Abgabe parasitärer Wärme einhergehen; und
- einer Kühleinheit mit wenigstens einem von einem Kühlfluid durchström- baren Kanalsystem,
- wobei dieses Kanalsystem derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem strömende Kühlfluid im Betrieb des optischen Systems parasitäre Wärme sowohl von der ersten Komponente als auch von der zweiten Komponente abführt;
- wobei das Kanalsystem weiter derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem strömende Kühlfluid nacheinander an der ersten Komponente und an der zweiten Komponente entlangströmt, wobei das Entlangströmen an der ersten Komponente und das Entlangströmen an der zweiten Komponente in entgegengesetzten Richtungen erfolgt.
Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, in einer Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie eine Mehrzahl von Komponenten, welche voneinander unabhängige, insbesondere voneinander verschiedene Funktionalitäten besitzen und im Betrieb des optischen Systems jeweils parasitäre Wärme abgeben, über ein- und dasselbe Kanalsystem zu kühlen. Mit anderen Worten beinhaltet die vorliegende Erfindung insbesondere das Prinzip, in einer Baugruppe eine Kühleinheit in geeigneter Weise so anzupassen, dass eine Mehrzahl von Komponenten, deren Betrieb mit einer parasitären Wärmeabgabe (typischerweise in Form elektronischer Abwärme) einhergeht, gemeinsam gekühlt werden. Auf diese Weise wird im Ergebnis eine effiziente Wärmedissipation bei Verringerung der Komplexität des apparativen Aufbaus sowie Reduzierung von Leckage-Risiken erzielt.
Gemäß der Erfindung ist das Kanalsystem derart konfiguriert, dass das im Kanalsystem strömende Kühlfluid nacheinander an der ersten Komponente und an der zweiten Komponente entlangströmt, wobei das Entlangströmen an der ersten Komponente und das Entlangströmen an der zweiten Komponente in entgegengesetzten Richtungen erfolgt. Gemäß einer Ausführungsform weist die Baugruppe einen Kühlfluideinlass und einen Kühlfluidauslass auf, wobei Kühlfluideinlass und Kühlfluidauslass auf derselben Seite der Baugruppe angeordnet sind.
In den vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen kann insbesondere eine z.B. aus Bauraumgründen gebotene Realisierung der Kühlfluidzufuhr und Kühlfluidabfuhr auf ein- und derselben Seite der Baugruppe dazu genutzt werden, durch geeignete Konfiguration des Kanalsystems das die Baugruppe durchströmende Kühlfluid (gewissermaßen auf dem „Hinweg“ durch die Baugruppe) an der ersten Komponente und (auf dem „Rückweg“ durch die Baugruppe) an der zweiten Komponente entlangzuführen und somit zugleich die erfindungsgemäße gemeinsame Kühlung der mehreren Komponenten zu realisieren.
Zugleich kann erfindungsgemäß durch geeignete Konfiguration des Kanalsystems - insbesondere im Sinne eines möglichst geringen Abstandes zwischen dem Kanalsystem bzw. dem strömenden Kühlfluid einerseits und der ersten bzw. zweiten Komponente anderseits - gewährleistet werden, dass der jeweilige Wärmeleitungspfad, welcher sich innerhalb der Baugruppe von der jeweils zu kühlenden Komponente bis zu dem die parasitäre Wärme abführenden Kühlfluid erstreckt, möglichst gering gehalten wird. Auf diese Weise kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass die erfindungsgemäße „Zusammenlegung“ der zu kühlenden Komponenten in Bezug auf die Kühleinheit grundsätzlich mit einem erhöhten Risiko für das Auftreten unerwünschter Bimetall-Effekte einhergeht, welche daraus resultieren, dass unterschiedliche Komponenten mit voneinander verschiedener Wärmeausdehnung in der erfindungsgemäßen Baugruppe mechanisch und thermisch miteinander gekoppelt sind. Derartige unerwünschte Bimetall-Effekte können dann nämlich erfindungsgemäß aufgrund der Minimierung des jeweiligen Wärmeleitungspfades innerhalb der Baugruppe ebenfalls minimiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Baugruppe einen Träger für die erste Komponente und/oder für die zweite Komponente auf, wobei dieser Träger aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 300(W/m-K) hergestellt ist. Bei diesem Material kann es sich insbesondere (jedoch ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) um Kupfer (Cu) handeln.
Gemäß einer Ausführungsform beträgt ein Abstand zwischen dem Kanalsystem und dem Träger weniger als 5cm, insbesondere weniger als 1 cm, weiter insbesondere weniger als 0.1 cm.
Gemäß einer Ausführungsform weist die erste Komponente eine Ansteuerungs- elektronik-Anordnung mit wenigstens einer Ansteuerungselektronik-Einheit auf.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite Komponente eine Aktoranordnung mit wenigstens einem Aktor auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Ansteuerungselektronik-Anordnung dazu konfiguriert, eine Mehrzahl von Aktoren der Aktoranordnung unabhängig voneinander anzusteuern.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Baugruppe ferner eine dritte Komponente auf, wobei diese dritte Komponente im Betrieb des optischen Systems eine von der ersten Komponente und der zweiten Komponente unabhängige Funktionalität besitzt, welche mit einer Abgabe parasitärer Wärme einhergeht, wobei das Kanalsystem ferner derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem strömende Kühlfluid im Betrieb des optischen Systems parasitäre Wärme von der dritten Komponente abführt.
In noch weiteren Ausführungsformen können auch mehr als drei Komponenten mit voneinander unabhängigen Funktionalitäten vorhanden sein und gemeinsam über das Kanalsystem bzw. das dieses durchströmende Kühlfluid gekühlt werden.
Dabei können sämtliche Komponenten alternativ „in Reihe“ gekühlt werden (so dass das im Kanalsystem strömende Kühlfluid nacheinander an den einzelnen Komponenten vorbeiströmt) oder auch parallel gekühlt werden (so dass das im Kanalsystem strömende Kühlfluid parallel an sämtlichen Komponenten vorbeiströmt).
Gemäß einer Ausführungsform weist die Baugruppe eine Spiegelanordnung mit einer Mehrzahl von um unabhängig voneinander einstellbare Kippwinkel verstellbaren Spiegelelementen zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung des von der Spiegelanordnung ausgehenden Lichtes auf.
Die Erfindung betrifft weiter auch ein optisches System für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine Baugruppe mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt.
Ferner betrifft die Erfindung auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist, wobei die Beleuchtungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnete und abzubildende Strukturen aufweisende Maske mit Nutzlicht einer Arbeitswellenlänge beleuchtet und wobei das Projektionsobjektiv diese Strukturen auf ein in einer Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat abbildet, wobei die Beleuchtungseinrichtung ein optisches System mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen aufweist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
Figur 1-2 schematische Darstellungen zur Erläuterung eines möglichen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Baugruppe in einer beispielhaften Anwendung; und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die Erfindung beispielsweise realisierbar ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 3 zeigt zunächst eine schematische Darstellung einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage 300, in der die Erfindung beispielsweise realisierbar ist.
Gemäß Fig. 3 weist eine Beleuchtungseinrichtung der Projektionsbelichtungsanlage 300 einen Feldfacettenspiegel 303 und einen Pupillenfacettenspiegel 304 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 303 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche im Beispiel eine EUV-Lichtquelle (Plasmalichtquelle) 301 und einen Kollektorspiegel 302 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacettenspiegel 304 sind ein erster Teleskopspiegel 305 und ein zweiter Teleskopspiegel 306 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 307 angeordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebene eines sechs Spiegel 321-326 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 331 auf einem Maskentisch 330 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 341 auf einem Wafertisch 340 befindet.
Die im Weiteren beschriebene erfindungsgemäße Baugruppe kann z.B. den Feldfacettenspiegel 303 umfassen und zur Dissipation der dort abgegebenen parasitären Wärme dienen.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung oder auf die generelle Anwendung in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung auch in einer für den Betrieb im DUV (d.h. bei Wellenlängen kleiner als 250nm, insbesondere kleiner als 200nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage oder auch in einem anderen optischen System für die Mikrolithographie (beispielsweise einem Maskeninspektionssystem) vorteilhaft angewendet werden.
Fig. 1 dient zur Erläuterung des möglichen Aufbaus einer Baugruppe, welche in einer beispielhaften Anwendung der Erfindung eine Spiegelanordnung 100 in Form eines Facettenspiegels umfasst. Die (in Fig. 1 lediglich angedeutete) Spiegelanordnung 100 weist in für sich bekannter Weise eine Mehrzahl von (nicht im Einzelnen dargestellten) Spiegelelementen auf, von denen jedes Spiegelelement über eine Gelenkanordnung an eine Basis mechanisch angebunden ist. Auf der Rückseite jedes Spiegelelements ist typischerweise ein Stößel befestigt, welcher an seinem dem Spiegelelement entgegengesetzten Ende an einem Magneten fixiert ist. Jedem der Spiegelelemente ist eine Antriebs- und Sensoreinheit aus einem Aktor 161 und einem Sensor 162 zugeordnet, wobei die Antriebs- und Sensoreinheiten wiederum auf einem gemeinsamen Träger 120 befestigt sind. Über geeignete Ansteuerung der Aktoren 161 bzw. Elektromagnete kann infolge der auf den jeweils zugeordneten Magneten wirkenden Magnetkraft der jeweilige Magnet und damit das über den Stößel angebundene Spiegelelement in eine gewünschte Position verkippt werden, wobei die Position über die jeweils zugeordneten Sensoren 162 jeder Antriebs- und Sensoreinheit kontrolliert wird. Die Ansteuerung der Aktoren 161 bzw. Elektromagnete der Antriebs- und Sensoreinheiten erfolgt über eine Ansteuerungselektronik-Anordnung mit Ansteuerungselektronik-Einheiten 131. Dieser Ansteuerungselektronik-Anord- nung werden Sollpositions-Daten (Soll-Kippwinkel) für die einzelnen Spiegelelemente zugeführt, und die Ansteuerungselektronik-Anordnung übermittelt entsprechende Ansteuerungssignale an die Antriebs- und Sensoreinheiten.
Sowohl von den Aktoren 161 als auch den Ansteuerungselektronik-Einheiten 131 geht im Betrieb des optischen Systems eine unerwünschte parasitäre Wärme aus, welche auf die jeweilige elektrische Verlustleistung in diesen Bauteilen zurückzuführen ist. Zur Dissipation dieser parasitären Wärme dient eine Kühleinheit mit einem von einem Kühlfluid durchströmbaren Kanalsystem 150, an welches ein Kühlfluideinlass 151 und ein Kühlfluidauslass 152 angeschlossen sind.
Die Kühleinheit bzw. das Kanalsystem 150 sind nun erfindungsgemäß derart konfiguriert, dass das im Kanalsystem 150 in Richtung der eingezeichneten Pfeile strömende Kühlfluid parasitäre Wärme sowohl von der Mehrzahl von Aktoren 161 als auch von der Mehrzahl von Ansteuerungselektronik-Einheiten 131 abführt. Dabei wird die durch die Mehrzahl von Aktoren 161 gebildete Aktoranordnung im Weiteren als „erste Komponente“ 160 bezeichnet, wohingegen die durch die Mehrzahl von Ansteuerungselektronik-Einheiten 131 gebildete Ansteuerungselektronik-Anordnung als „zweite Komponente“ 130 bezeichnet wird.
Des Weiteren ist den Ansteuerungselektronik-Einheiten 131 gemäß Fig. 1 ein gemeinsamer Träger 140 zugeordnet, welcher aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 300(W/m-K), insbesondere Kupfer (Cu), hergestellt ist.
Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist, strömt das Kühlfluid im Kanalsystem 150 nach Eintritt über den Kühlfluideinlass 151 zunächst entlang den die erste Komponente 160 bildenden Aktoren 161 und strömt dann entlang den die zweite Komponente 130 bildenden Ansteuerungselektronik-Einheiten 131 bzw. dem zugehörigen Träger 140 zurück zum Kühlfluidauslass 152. Der Kühlfluidauslass 152 befindet sich typischerweise bauraumbedingt auf ein- und derselben Seite der Baugruppe wie der Kühlfluideinlass 151 .
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der strichpunktierten Linie aus Fig. 1 . Wie aus Fig. 1 ersichtlich strömt das Kühlfluid im Bereich des links dargestellten Aktors 161 zum einen entlang der eingezeichneten Pfeile um diesen Aktor 161 herum und zum anderen über Überströmer 153 in der negativen z-Richtung nach unten. Des Weiteren strömt das Kühlfluid bei Erreichen des rechts dargestellten Aktors 161 über weitere Überströmer 153 in der positiven z-Richtung nach oben und dann entlang der eingezeichneten Pfeile um diesen Aktor 161 herum. Von dort strömt das Kühlfluid weiter zu in Fig. 2 nicht dargestellten, weiteren Aktoren 161 , bis es umgelenkt wird, um entlang den die zweite Komponente 130 bildenden Ansteuerungselektronik-Einheiten 131 bzw. dem zugehörigen Träger 140 zurück zum Kühlfluidauslass 152 zu gelangen.
Der bei der erfindungsgemäßen Kühleinheit gemäß Fig. 1 realisierte Strömungsverlauf, bei welchem aufeinanderfolgende Abschnitte des Kanalsystems 150 seriell durchströmt werden, ist als solcher aus DE 10 2018 216 645 A1 bekannt und insofern vorteilhaft, als (im Gegensatz zu einer parallelen Durchströmung von Kanalabschnitten) eine gleichförmige Strömungsgeschwindigkeitsverteilung erzielt werden kann. Besagter serieller Strömungsverlauf hat jedoch bei der gemäß Fig. 1 gewählten Platzierung von Kühlfluideinlass 151 und Kühlfluidauslass 152 auf ein- und derselben Seite der Baugruppe notwendigerweise auch zur Folge, dass das Kanalsystem 150 nach einmaligem Durchlaufen der Baugruppe (in Fig. 1 von links nach rechts) wieder zurück (d.h. in Fig. 1 von rechts nach links) geführt werden muss. Diese Rückführung des Kanalsystems 150 bzw. des das Kanalsystem 150 durchströmenden Kühlfluids erfolgt nun erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise derart, dass der verbleibende Abstand zu der zweiten Komponente 130 bzw. dem zugehörigen Träger 140 möglichst gering gehalten wird. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen Kanalsystem 150 und Träger 140 weniger als 5cm, insbesondere weniger als 1 cm, weiter insbesondere weniger als 0.1 cm. Auf diese Weise wird der Wärmeleitungspfad zwischen zweiter Komponente 130 bzw. zugehörigem Träger 140 einerseits und Kanalsystem 150 bzw. Kühlfluid andererseits gering gehalten und somit eine effektive Wärmeabfuhr gewährleistet. Zugleich kann durch die Trennung des Trägers 140 der zweiten Komponente 130 von dem das Kanalsystem 150 durchströmenden Kühlfluid (was im konkreten Anwendungsbeispiel von Fig. 1 über eine vergleichsweise dünne Wand des Trägers 120 erzielt wird) eine anderenorts im System auftretende Korrosion von Komponenten mit vom Material des Trägers 120 (z.B. Kupfer, Cu) unterschiedlichem elektrochemischem Potential (z.B. Aluminium, AI) vermieden werden.
Je nach konkreter Anwendungssituation (z.B. wenn keine Korrosionsgefahr gegeben ist) kann der Träger 140 für die zweite Komponente 130 auch unmittelbar in Kontakt mit dem das Kanalsystem 150 durchströmenden Kühlfluid stehen (ohne wie in Fig. 1 durch eine vergleichsweise dünne Wand des Trägers 120 davon getrennt zu sein).
Wenngleich im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 die Geometrie des Kanalsystems 150 entlang der Aktoren 161 mäanderförmig verläuft, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So sollen grundsätzlich auch andere Konfigurationen der Kühleinheit als von der Erfindung umfasst gelten, bei welcher das in einem Kanalsystem strömende Kühlfluid Wärme von mehreren Komponenten mit unterschiedlicher Funktionalität abführt.
Bei diesen Komponenten kann es sich auch um andere Komponenten (z.B. ein CCD-Kamerasystem oder eine zugehörige Auswerteeinrichtung) handeln. Dementsprechend ist die Erfindung auch in anderen Anwendungssituationen der Mikrolithographie (z.B. in einem Maskeninspektionssystem) vorteilhaft realisierbar, in welchen parasitäre Wärme von mehreren Komponenten effizient abgeführt und thermisch induzierte Deformationen und damit einhergehende Beeinträchtigungen der Abbildungsqualität des optischen Systems verhindert werden sollen. Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alternative Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsformen von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Patentansprüche Baugruppe eines optischen Systems für die Mikrolithographie, mit
• einer ersten Komponente (130) und einer zweiten Komponente (160), wobei die erste Komponente (130) und die zweite Komponente (160) im Betrieb des optischen Systems voneinander unabhängige Funktionalitäten besitzen, welche jeweils mit einer Abgabe parasitärer Wärme einhergehen; und
• einer Kühleinheit mit wenigstens einem von einem Kühlfluid durch- strömbaren Kanalsystem (150),
• wobei dieses Kanalsystem (150) derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem (150) strömende Kühlfluid im Betrieb des optischen Systems parasitäre Wärme sowohl von der ersten Komponente (130) als auch von der zweiten Komponente (160) abführt;
• wobei das Kanalsystem (150) weiter derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem (150) strömende Kühlfluid nacheinander an der ersten Komponente (130) und an der zweiten Komponente (160) entlangströmt, wobei das Entlangströmen an der ersten Komponente (130) und das Entlangströmen an der zweiten Komponente (160) in entgegengesetzten Richtungen erfolgt. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Kühlfluideinlass (151 ) und einen Kühlfluidauslass (152) aufweist, wobei Kühlfluideinlass (151 ) und Kühlfluidauslass (152) auf derselben Seite der Baugruppe angeordnet sind. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Träger (140) für die erste Komponente (130) und/oder für die zweite Komponente (160) aufweist, wobei dieser Träger (140) aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 300(W/m-K) hergestellt ist. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand zwischen dem Kanalsystem (150) und dem Träger (140) weniger als 5cm, insbesondere weniger als 1 cm, weiter insbesondere weniger als 0.1 cm beträgt. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Komponente (130) eine Ansteuerungs- elektronik-Anordnung mit wenigstens einer Ansteuerungselektronik-Einheit (131 ) aufweist. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Komponente (160) eine Aktoranordnung mit wenigstens einem Aktor (161 ) aufweist. Baugruppe nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungselektronik-Anordnung dazu konfiguriert ist, eine Mehrzahl von Aktoren (161 ) der Aktoranordnung unabhängig voneinander anzusteuern. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eine dritte Komponente aufweist, wobei diese dritte Komponente im Betrieb des optischen Systems eine von der ersten Komponente und der zweiten Komponente unabhängige Funktionalität besitzt, welche mit einer Abgabe parasitärer Wärme einhergeht, wobei das Kanalsystem ferner derart konfiguriert ist, dass das im Kanalsystem strömende Kühlfluid im Betrieb des optischen Systems parasitäre Wärme von der dritten Komponente abführt. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Spiegelanordnung (100) mit einer Mehrzahl von um unabhängig voneinander einstellbare Kippwinkel verstellbaren Spiegelelementen zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung des von der Spiegelanordnung (100) ausgehenden Lichtes aufweist. Optisches System für die Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass 16 dieses eine Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist. Optisches System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als
15 nm, ausgelegt ist. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist, wobei die Beleuch- tungseinrichtung im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage eine in einer
Objektebene des Projektionsobjektivs angeordnete und abzubildende Strukturen aufweisende Maske beleuchtet und wobei das Projektionsobjektiv diese Strukturen auf ein in einer Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat abbildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelich- tungsanlage ein optisches System nach Anspruch 10 oder 11 aufweist.
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