WO2018065180A1

WO2018065180A1 - Projektionsbelichtungsanlage für die halbleiterlithographie mit reduzierter thermischer deformation

Info

Publication number: WO2018065180A1
Application number: PCT/EP2017/072982
Authority: WO
Inventors: Hermann Bieg
Original assignee: Carl Zeiss Smt Gmbh
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2017-09-13
Publication date: 2018-04-12
Also published as: US10606179B2; CN109791372B; CN109791372A; DE102016219357A1; US20190219935A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit einer Spiegelanordnung, die im Betrieb thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Die Spiegelanordnungen umfasst einen Spiegelträger (23) mit einer optisch aktiven Fläche (25), welche auf einer Deckfläche (24) des Spiegelträgers (23) angeordnet ist. Zur Kühlung ist ein in den Spiegelträger (23) integriertes Kühlsystem (30) mit Kühlleitungen (31 ) vorgesehen, durch die ein Kühlfluid zirkuliert. Das Kühlsystem (30) ist in einer solchen Weise gestaltet, dass die optisch aktive Fläche (25) in den Spiegelträger (23) eingeleitete thermische Last zumindest teilweise in einen einer der Deckfläche (24) abgewandten rückwärtigen Bereich (26) des Spiegelträgers (23) ableitbar ist. Dabei umfasst das Kühlsystem (30, 60) - einen der Deckfläche (24, 54) des Spiegelträgers (23, 53) benachbarten Einlassbereich (32, 62) mit einer Kühlfluid-Zuleitung (35, 65), - einen der Deckfläche (24, 54) des Spiegelträgers (23, 53) beabstandet angeordneten Auslassbereich (33, 63) mit einer Kühlfluid-Ableitung (36, 66) - und eine oder mehrere den Einlassbereich (32, 62) mit dem Auslassbereich (33, 63) verbindenden Verbindungsleitungen (34, 64), wobei die Verbindungsleitungen (34, 64) in einer solchen Weise gestaltet sind, dass sie für den Kühlmittelfluss zwischen Einlassbereich (32, 62) und Auslassbereich drosselnd (33, 63) wirken.

Description

Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie mit reduzierter thermischer Deformation

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 219 357.0 in Anspruch, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme vollumfänglich aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, insbesondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage. Derartige Anlagen werden zur Erzeugung feinster Strukturen insbesondere auf Halbleiterbauelementen oder anderen mikrostrukturierten Bauteilen verwendet. Das Funktionsprinzip der genannten Anlagen beruht dabei darauf, mittels einer in der Regel verkleinernden Abbildung von Strukturen auf einer Maske, einem sogenannten Reticle, auf einem mit photosensitivem Material versehenen zu strukturierenden Element und mittels nachfolgender weiterer Prozessschritte feinste Strukturen bis in den nm-Bereich zu erzeugen. Die minimalen Abmessungen der erzeugten Strukturen hängen dabei direkt von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes ab. In jüngerer Zeit werden vermehrt Lichtquellen mit einer Emissionswellenlänge im Bereich weniger Nanome- ter, beispielsweise im Bereich zwischen 1 nm und 30 nm, insbesondere im Bereich von 13,5 nm verwendet. Der beschriebene Wellenlängenbereich wird auch als EUV- Bereich bezeichnet.

Zur Führung und Aufbereitung des emittierten Lichts werden beispielsweise sogenannte Facettenspiegel verwendet, welche in der Regel eine Mehrzahl eng benachbarter, relativ kleinflächiger Spiegelfacetten oder Mikrospiegelarrays aufweisen. Die Spiegelfacetten sind wie auch die Mikrospiegelarrays üblicherweise einzeln oder in Gruppen hinsichtlich ihrer Ausrichtung ansteuerbar. Sie sind in der Regel in Ausnehmungen in einem beispielsweise plattenförmigen, ebenen oder gekrümmten Spiegelträger angeordnet. Im Betrieb der zugehörigen Projektionsbelichtungsanlage sind die verwendeten Spiegel hohen thermischen Lasten ausgesetzt und müssen aktiv gekühlt werden. Die thermischen Lasten können einerseits von der einfallenden elektromagnetischen, hochenergetischen Strahlung und andererseits - insbe- sondere im Fall der Verwendung von Mikrospiegelarrays - von elektrischer Verlustleistung von direkt unterhalb der Spiegel angeordneten Elektronikbauteilen herrühren. Die entstehende Wärme wird üblicherweise in den aktiv gekühlten Spiegelträger abgeführt.

Im Betrieb der Anlage ändert sich oftmals die Verteilung der Beleuchtungsintensität und damit die thermische Last über die gesamte Fläche des Facettenspiegels hinweg. Als exemplarische Ursachen hierfür sind beispielsweise der Wechsel von Beleuchtungssettings (also der Intensitätsverteilung der elektromagnetischen

Strahlung auf dem Reticle) oder auch das Ein- und Ausschalten der Lichtquelle zwischen zwei Wafern oder zwei Lots zu nennen. Diese Änderung der thermischen Last führt oftmals zu einer Deformation, insbesondere zu einer Biegung des Spiegelträgers, was sich typischerweise in einer Veränderung der Ausrichtung der Spiegelflächen und damit in einer verringerten Abbildungsqualität der gesamten Anlage niederschlägt. Das geschilderte Problem tritt vor allem auch deswegen auf, weil die thermische Last systembedingt vor allem auf der beleuchteten Seite der Spiegelanordnung anfällt.

Um einen asymmetrischen Energieeintrag an einer Spiegelanordnung auszugleichen und thermisch induzierte Deformationen zu verringern, wird in

WO2012126830A1 vorgeschlagen, die Spiegelanordnung mit mindestens zwei separaten Kühlkreisläufen zu versehen, so dass die optisch aktive Fläche der Spiegelanordnung in mindestens einem Teilbereich stärker gekühlt werden kann als in einem weiteren Teilbereich. Eine solche Ausgestaltung mit mehreren Kühlkreisläufen ist aber in der Herstellung und im Betrieb sehr aufwendig. Es ist daher wünschenswert, die in der WO2012126830A1 gezeigte Spiegelanordnung in einer solchen Weise zu vereinfachen, dass ein einziger Kühlkreislauf ausreicht, um einen gleichmäßigen Energieeintrag zu gewährleisten und thermisch induzierte Deformationen zu minimieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie anzugeben, welche auch bei wechselnden, auf die verwende- ten Spiegelanordnungen wirkenden thermischen Lasten eine gute Abbildungsqualität aufrechterhält.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 . Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Varianten der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie enthält mindestens eine Spiegelanordnung mit mindestens einer optisch aktiven Fläche, die auf einer Deckfläche eines Spiegelträgers angeordnet ist. Der Spiegelträger enthält ein integriertes Kühlsystem mit einem durch Kühlleitungen zirkulierenden Kühlfluid, mittels dessen eine über die optisch aktiven Flächen in den

Spiegelträger eingeleitete thermische Last zumindest teilweise in den Bereich einer der Deckfläche abgewandten Rückseite des Spiegelträgers abgeleitet werden kann.

Vorteilhafterweise umfasst das Kühlsystem einen Einlassbereich, der sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Deckfläche des Spiegelträgers befindet, und einen der Deckfläche des Spiegelträgers beabstandeten Auslassbereich. Der Einlassbereich und der Auslassbereich sind über eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen miteinander verbunden, die in einer solchen Weise gestaltet bzw. dimensioniert sind, dass sie für den Kühlmittelfluss zwischen Einlassbereich und Auslassbereich drosselnd wirken. Hierzu können die Verbindungsleitungen in der Art von Drosselventilen gestaltet sein.

Das Kühlfluid wird mittels einer Kühlfluid-Zuleitung in den nahe der optisch aktiven Flächen gelegenen Einlassbereich eingeleitet und erfährt dort (aufgrund der auf die optisch aktiven Flächen bzw. die Deckfläche des Spiegelträgers wirkenden thermischen Last) eine Erwärmung. Das derart erwärmte Kühlfluid strömt anschließend durch die als Drosselventile gestalteten Verbindungsleitungen und gelangt zum Auslassbereich, von wo aus es mittels einer Kühlfluid-Ableitung abgeführt wird. Da die Verbindungsleitungen den Fluidstrom drosseln, bewirken sie einen gleichmäßigen Gegendruck im Einlassbereich, der sicherstellt, dass das Kühlfluid im Einlassbereich zirkuliert beziehungsweise verweilt und dort die abzuführende Wärme aufnimmt. Beim anschließenden Durchfließen der Verbindungsleitungen gibt das Kühlfluid die Wärme an die Wandungen der Verbindungsleitungen ab, die in die daran anschließenden Bereiche des Spiegelträgers weitergeleitet wird. Auf diese Weise wird die vom Kühlfluid im Einlassbereich aufgenommene Wärme während des Durchfließens der Verbindungsleitungen und des Auslassbereiches zu einem großen Teil an deckflächenferne Bereiche des Spiegelträgers abgegeben. Daher nimmt der deckflächenferne Bereich des Spiegelträgers eine ähnliche Temperatur an wie der deckflächennahe Bereich, und der Temperaturgradient im Inneren des Spiegelträgers wird minimiert. Das Kühlsystem bewirkt somit, dass die über die optisch aktiven Flächen bzw. die Deckfläche in den Spiegelträger eingeleitete thermische Last effektiv in dem gesamten Spiegelträger verteilt wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige und symmetrische Erwärmung des Spiegelträgers erreicht, wodurch thermisch bedingte Verformungen der Spiegelanordnung vermieden werden. So kann auch bei wechselnden auf die Spiegelanordnung wirkenden thermischen Lasten eine gute Abbildungsqualität aufrechterhalten werden.

Zur Erzielung der Drosselwirkung haben die Verbindungsleitungen vorteilhafterweise einen Durchflussquerschnitt, der geringer ist als ein Durchflussquerschnitt des Einlassbereiches. Sie stellen also einen örtlichen Strömungswiderstand dar, der bewirkt, dass das verwendete Kühlfluid im Einlassbereich zirkulieren beziehungs- weise verweilen und alle der thermischen Last ausgesetzten Bereiche effektiv kühlen kann. Vorteilhafterweise ist der Durchflussquerschnitt kreisförmig und konstant über die gesamte Länge der Verbindungsleitung; eine solche zylinderförmige Verbindungsleitung ist besonders einfach, beispielsweise durch Bohren, herstellbar. Als Kühlfluid kann beispielsweise Wasser oder ein Alkohol, insbesondere Glykol, verwendet werden. Um die Wärmeabgabe des durch die Verbindungsleitungen strömenden Fluids zu erhöhen, kann die Innenfläche der Verbindungsleitungen aufgerauht und/oder mit Oberflächenstrukturierungen versehen sein, um den Strömungswiderstand in den Verbindungsleitungen weiter zu erhöhen.

Eine drosselnde Wirkung der Verbindungleitungen kann weiterhin dadurch erreicht werden, dass die Verbindungsleitungen lokale Querschnittsverengungen aufweisen oder mäandrierend ausgestaltet sind. Unter einer mäandrierenden Ausgestaltung wird eine mehrfach gewinkelte Führung der Verbindungsleitungen verstanden, so dass das Kühlfluid nicht auf dem direkten Weg vom Einlassbereich zu dem Auslassbereich geführt wird. Ebenso können die Verbindungleitungen zur Erzielung der drosselnden Wirkung mit Hindernissen wie Gittern oder Sieben oder anderen umströmten Körpern versehen sein.

Vorteilhafterweise überdeckt der Einlassbereich des Kühlsystems die gesamte der thermischen Last ausgesetzte Deckfläche des Spiegelträgers. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass alle optisch aktiven Flächen bzw. die gesamte Deckfläche des Spiegelträgers mit der gleichen Menge von Kühlfluid versorgt werden.

Im Interesse einer gleichmäßigen Wärmeabfuhr über die Deckfläche des Spiegelträgers hinweg kann es vorteilhaft sein, mehrere entlang des Randes des Spiegelträgers verteilte Fluid-Zuleitungen vorzusehen. Alternativ bzw. zusätzlich kann es zweckmäßig sein, den durch die Drosselventile ausgeübten Gegendruck über die Fläche des Spiegelträgers hinweg zu variieren, indem beispielsweise die Durchschnittsquerschnitte bzw. Bohrungsdurchmesser unterschiedlicher Verbindungsleitungen unterschiedlich gestaltet werden. So können insbesondere

Verbindungsleitungen, die sich in der Nähe einer Kühlfluid-Zuleitung befinden, mit einem geringeren Durchflussquerschnitt/ Bohrungsdurchmesser versehen werden als weiter entfernt befindliche, so dass diese eine stärkere Drosselwirkung ausüben als die weiter entfernten. Auf diese Weise kann eine lokale Druckerhöhung der Fluid-Zuleitung kompensiert und im gesamten Einlassbereich ein gleichmäßiger Druck erzeugt werden.

Eine der Deckfläche des Spiegelträgers abgewandte Rückseite des Spiegelträgers kann mit einer Heizvorrichtung versehen sein, mit deren Hilfe die gleichmäßige und symmetrische Erwärmung des Spiegelträgers noch weiter erhöht werden kann. Eine solche rückseitige Zusatzheizung empfiehlt sich insbesondere dann, wenn der Auslassbereich der Kühlvorrichtung nicht in unmittelbarer Nachbarschaft der Rückseite des Spiegelträgers, sondern in einem mittleren Bereich des Spiegelträgers (d.h. in einem Zwischenbereich zwischen Deckfläche und Rückseite) angeordnet ist. In diesem Fall wird mit Hilfe der Heizvorrichtung zusätzliche Wärme in die Rückseite des Spiegelträgers eingeleitet, um die auf die Deckfläche des Spiegelträgers auftreffende thermische Last zu kompensieren und thermisch induzierte Deformationen des Spiegelträgers zu vermeiden.

Um sicherzustellen, dass die Rückseite des Spiegelträgers die Temperatur des zirkulierenden Fluids annimmt und sich möglichst im gleichen Maße erwärmt wie die Deckfläche, kann der Auslassbereich des Spiegelträgers mit einem Wärmetauscher versehen sein, der vorzugsweise durch eine entsprechende Strukturierung einer der Rückseite benachbarten Wandung (und einer damit einhergehenden Oberflächenvergrößerung) gebildet ist.

Die Spiegelanordnung kann beispielsweise ein Grazing oder Normal Incidence Spiegel mit einer die Deckfläche des Spiegelträgers kontinuierlich überdeckenden optisch aktiven Fläche sein. Alternativ kann die Spiegelanordnung ein Facettenspiegel sein, bei dem die optisch aktiven Flächen auf Spiegelelementen angeordnet sind, die zumindest teilweise in Einsatzöffnungen des Spiegelträgers eingelassen sind.

Der Spiegelträger besteht vorzugsweise aus Edelstahl, Aluminium, SiSiC, Silizium, Zerodur oder ULE. Die Verbindungsleitungen und/oder der Einlassbereich und/oder der Auslassbereich können insbesondere durch Gießverfahren, Pressverfahren, SD- Druckverfahren, Erodieren, Ätzen oder spanende Fertigungsverfahren gebildet sein.

Fertigungstechnisch ist es günstig, den Spiegelträger mehrteilig auszuführen, mit einem Grundkörper, in den eine dem Einlassbereich entsprechende Aussparung (z.B. mittels Gießen, Erodieren, Ätzen etc.) eingearbeitet ist, und einem Deckel, der mittels eines Fügeverfahrens, insbesondere durch Löten oder Schweißen, mit dem Grundkörper verbunden ist. Eine dem Einlassbereich abgewandte Seite des Deckels bildet dann die Deckfläche des Spiegelträgers. Analog kann an dem Grundkörper auch eine dem Auslassbereich entsprechende Aussparung eingearbeitet sein, die mit einem weiteren Deckel in einer solchen Weise verschlossen ist, dass die dem Auslassbereich abgewandte Seite des Deckels die Rückseite des Spiegelträgers bildet. Zur Kontrolle der lokalen Temperatur der Spiegelanordnung können Temperatur- sensoren vorgesehen sein, die zweckmaßigerweise in den Spiegelträger eingebettet sind.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Varianten der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 eine Projektionsbelichtungsanlage für die Halbleiterlithographie, bei

welcher die Erfindung zur Anwendung kommt;

Figur 2a eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Grazing oder Normal Incidence Spiegels, der mit einem deformationsreduzieren- den Kühlsystem versehenen ist;

Figur 2b eine Variante des in Figur 2a dargestellten Grazing oder Normal Incidence Spiegels, bei dem zusätzlich eine Heizvorrichtung vorgesehen ist;

Figur 3a eine schematische Schnittdarstellung eines Ausschnitts eines Facettenspiegels, der mit einem deformationsreduzierenden Kühlsystem versehenen ist;

Figur 3b eine schematische Aufsicht auf den dargestellten Deckel des Spiegelträgers der Figur 3a.

Fig. 1 zeigt exemplarisch den prinzipiellen Aufbau einer EUV-

Projektionsbelichtungs-anlage 1 für die Mikrolithographie, in welcher die Erfindung Anwendung finden kann. Ein Beleuchtungssystem 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 weist neben einer Lichtquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6 auf. Beleuchtet wird ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7, das von einem schematisch dargestellten Retikelhalter 8 gehalten ist. Eine lediglich schematisch dargestellte Projektionsoptik 9 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 10 in eine Bildebene 1 1 . Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 10 in der Bildebene 1 1 angeordneten Wafers 12, der von einem ebenfalls ausschnittsweise dargestellten Waferhalter 13 gehalten ist. Die Lichtquelle 3 kann Nutzstrahlung insbesondere im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm emittieren.

Eine mittels der Lichtquelle 3 erzeugte EUV-Strahlung 14 wird mittels eines in der Lichtquelle 3 integrierten Kollektors derart ausgerichtet, dass sie im Bereich einer Zwischenfokusebene 15 einen Zwischenfokus durchläuft, bevor sie auf einen

Feldfacettenspiegel 16 trifft. Nach dem Feldfacettenspiegel 16 wird die EUV- Strahlung 14 von einem Pupillenfacettenspiegel 17 reflektiert. Unter Zuhilfenahme des Pupillenfacettenspiegels 17 und einer optischen Baugruppe 18 mit Spiegeln 19, 20 und 21 werden Feldfacetten des Feldfacettenspiegels 16 in das Objektfeld 6 abgebildet.

Im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage 1 sind die verwendeten Spiegel hohen thermischen Lasten, insbesondere aufgrund der auf die Spiegel einfallenden Strahlung, ausgesetzt und müssen aktiv gekühlt werden. Da die thermische Last systembedingt vor allem auf der beleuchteten Seite der Spiegel anfällt, können

Deformationen, insbesondere Verbiegungen, der Spiegel auftreten, die zur Gewährleistung einer hohen Abbildungsqualität der Anlage 1 so weit wie irgend möglich vermieden werden müssen.

Figur 2a zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt eines sogenannten Grazing oder Normal Incidence Spiegels 22 mit einem Spiegelträger 23, dessen der einfallenden Strahlung zugewandten Deckfläche 24 eine optisch aktive Fläche 25 aufweist, die die einfallende Strahlung reflektiert; die Strahlung 14 ist hierbei durch Pfeile symbolisiert. Um im Betrieb ein lokales Aufheizen des Spiegelträgers 23 zu vermeiden, umfasst der Spiegelträger 23 ein integriertes Kühlsystem 30 mit Kühlleitungen 31 , durch welche ein in der Figur nicht gesondert bezeichnetes Kühlfluid zirkuliert. Das Kühlfluid führt dabei die über die optisch aktive Fläche 25 in den Spiegelträger 23 eingeleitete thermische Last aus dem Bereich der Deckfläche 24 ab und leitet sie zumindest teilweise in einen rückwärtigen, der Deckfläche 24 abgewandten Bereich 26 des Spiegelträgers 23 ein. Als Kühlfluid kann dabei insbesondere Wasser, Glykol oder ein Flüssigmetall verwendet werden.

Das Kühlsystem 30 umfasst einen der Deckfläche 24 des Spiegelträgers 23 benach- barten Einlassbereich 32 und einen im rückwärtigen, der Deckfläche 24 abgewandten Bereich 26 des Spiegelträgers 23 angeordneten Auslassbereich 33 sowie Verbindungsleitungen 34, die den Einlassbereich 32 mit dem Auslassbereich 33 verbinden. Zur Zu- und Abführung von Kühlfluid ist am Einlassbereich 32 eine Kühlfluid-Zuleitung 35 und am Auslassbereich 33 eine Kühlfluid-Ableitung 36 vorgesehen.

Lateral, d.h. in einer Ebene parallel zur Deckfläche 24 des Spiegelträgers 23, überdeckt der Einlassbereich 32 im Wesentlichen die gesamte optisch aktive Fläche 25. Das im Einlassbereich 32 zirkulierende Kühlfluid kann daher die über die aktive Fläche 25 eingeleitete thermische Energie gleichmäßig aufnehmen und ableiten. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2a hat der Einlassbereich 32 die Gestalt eines sich parallel zur Deckfläche 24 erstreckenden Spaltes 32' mit einer lichten Höhe 37', wobei der Innenraum des Spaltes 32' mit formstabilisierenden Abstandshaltern 39 versehen ist. Die Verbindungsleitungen 34 haben die Gestalt zylindrischer Röhren mit einem Durchmesser 41 , der wesentlich geringer ist als die lichte Höhe 37' des Einlassbereiches 32. Aufgrund ihres - im Vergleich zum Durchflussquerschnitt 37 des Einlassbereiches 32 - geringen Querschnitts 38 stellen die Verbindungsleitungen 34 Drosselventile dar, die dem Kühlfluid beim Einfließen in die Verbindungsleitungen 34 einen lokalen Strömungswiderstand entgegensetzen. Dies bewirkt, dass das Kühlfluid vor dem Eintritt in die Verbindungsleitungen 34 im Einlassbereich 32 im Wesentlichen frei zirkuliert und die über die Deckfläche 24 eingeleitete Wärme gleichmäßig aufnimmt, bevor es in die Verbindungsleitungen 34 eintritt. Beim

Durchfließen der Verbindungsleitungen 34 gibt das Kühlfluid die aufgenommene Wärme über die Innenwandungen 40 der Verbindungsleitungen an den Spiegelträ- ger 23 weiter und bewirkt in dieser Weise eine Erwärmung innerer Bereiche des Spiegelträgers 23 bis hin zum Auslassbereich 33, wo es sich aufgrund der gezeigten Gestaltung des Auslassbereichs 33 zunächst sammelt und auf diese Weise eben- falls effizient Wärme im rückwärtigen Bereich des Spiegelträgers 23 abgibt . Die im Kühlfluid enthaltene Wärme wird somit in Richtung des rückwärtigen Bereichs 26 des Spiegelträgers 23 transportiert; durch die damit einhergehende Erwärmung dieses rückwärtigen Bereiches 26 wird ein Temperaturgradient im Inneren des Spiegelträgers 23 und eine damit verbundene Deformation des Spiegelträgers 23 vermieden bzw. reduziert.

Im Bereich der näher an der Kühlmittel-Zuleitung 35 angeordneten Verbindungsleitungen 34' liegt aufgrund des dort etwas höheren Eintrittsdrucks ein höherer Druck an, wodurch die Flussrate des Kühlfluids durch diese Verbindungsleitungen 34' etwas evtl. höher ist als in den der Zuleitung 35 ferner angeordneten Verbindungsleitungen 34". Um diesen Effekt, der eine inhomogene Wärmeverteilung im Inneren des Spiegelträgers 23 zur Folge haben könnte, zu vermeiden, können die von der Zuleitung 35 weiter entfernten Verbindungsleitungen 34" mit einem etwas größeren Querschnitt 38" versehen werden als die der Zuleitung 35 näheren Verbindungsleitungen 34' (Querschnitt 38'). Die Fluiddrosselung ist in diesen weiter entfernten Verbindungsleitungen 34" dann etwas geringer als in den näheren Verbindungsleitungen 34', wodurch der durch die Zuleitung 35 verursachte Druckunterschied kompensiert wird. Dies ist in Figur 2a stark überhöht dargestellt.

Um eine möglichst gleichförmige Erwärmung des Spiegelträgers 23 zu unterstützen, kann im Auslassbereich 33 des Kühlsystems 30 eine Wärmetauscherstruktur 43 vorgesehen sein, die beispielsweise durch eine Strukturierung der Wandung des Auslassbereichs 33 (Rippen 43') realisiert werden kann. Die Wärmetauscherstruktur 43 befindet sich vorzugsweise nahe einer der Deckfläche 24 abgewandten Rückseite 27 des Spiegelträgers 23. Die durch eine solche Strukturierung erreichte Oberflächenvergrößerung bewirkt eine schnellere und gleichmäßigere Erwärmung der Rückseite 27 des Spiegelträgers 23 und trägt somit zu einer Reduktion von Temperaturgradienten im Inneren des Spiegelträgers 23 bei. Der sich hierdurch ergebende lokale Temperaturgradient im Spiegelträger 23 ist für einige Anwendungen tolerierbar, zumal der überwiegende Teil des Spiegelträgers 23 gleichmäßig temperiert ist. Es ist selbstverständlich auch denkbar, einen Wärmetauscher beabstandet von dem Spiegelträger 23 auszubilden.

Figur 2b zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Grazing oder Normal Incidence Spiegels 22', bei dem der Auslassbereich 33' des Kühlsystems 30 - im Unterschied zur Ausgestaltung der Figur 2a - nicht im rückwärtigen Bereich 26 des Spiegelträgers 23, sondern in einem mittleren, zwischen der Deckfläche 24 und der Rückseite 27 des Spiegelträgers 23 angeordnet ist. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Kühlfluid nicht - wie in Figur 2a gezeigt - durch die Rückseite 27 des Spiegelträgers 23 abgeführt werden kann. In diesem Fall empfiehlt es sich, im Bereich der Rückseite 27 des Spiegelträgers 23 eine Heizvorrichtung 42 vorzusehen, mit der in diesen Bereich des Spiegelträgers 23 Wärme eingebracht werden kann, um die über die Deckfläche eingespeiste thermische Last auszugleichen. Die Heizvorrichtung 42 kann insbesondere durch eine auf der Rückseite 27 aufgebrachte Heizfolie 42' oder eine in den Spiegelträger 23 integrierte Heizvorrichtung 42" (in Figur 2b gestrichelt dargestellt) realisiert werden. Alternativ kann die Heizvorrichtung auch durch einen Infrarotstrahler gebildet sein, der auf die Rückseite 27 des Spiegelträgers 23 gerichtet ist.

Figur 3a zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt eines sogenannten Facettenspiegels 16. Der Facettenspiegel umfasst einen Spiegelträger 53 mit Einsatzöffnungen 28, in welche eine Mehrzahl von Spiegelelementen 55 eingesetzt ist. Jedes der Spiegelelemente 55 weist eine der einfallenden Strahlung zugewandte optisch aktive Fläche 25 auf, die die einfallende Strahlung reflektiert. Die Einsatzöffnungen 28 sind im Bereich der Deckfläche 54 des Spiegelträgers 53 konisch gestaltet, um einen entsprechenden konisch gestalteten Kontaktbereich 56 der

Spiegelelemente 55 aufzunehmen. Über diesen Kontaktbereich 56 kann eine über die optisch aktiven Flächen 25 in die Spiegelelemente 55 eingeleitete thermische Last an den Spiegelträger 53 weitergeleitet werden. Um dabei ein Aufheizen des Spiegelträgers 53 zu vermeiden, umfasst der Spiegelträger 53 ein integriertes Kühlsystem 60 mit Kühlleitungen 61 , durch die ein Kühlfluid zirkuliert, das die über die Kontaktbereiche 56 der Spiegelelemente 55 in den Spiegelträger 53 eingeleitete thermische Last aus dem Bereich der Einsatzöffnungen 28 abführt und an einen rückwärtigen, den optischen Flächen 25 abgewandten Bereich 26 des Spiegelträgers 53 einleitet.

Analog zum Ausführungsbeispiel der Figur 2a umfasst das Kühlsystem 60 einen den Kontaktbereich 56 der Spiegelelemente 55 umgebenden Einlassbereich 62 und einen im rückwärtigen, den Kontaktbereichen 56 abgewandten Bereich 26 des Spiegelträgers 53 angeordneten Auslassbereich 63 sowie Verbindungsleitungen 64, die den Einlassbereich 62 mit dem Auslassbereich 63 verbinden. Zur Zu- und Abführung von Kühlfluid ist am Einlassbereich 62 eine Kühlfluid-Zuleitung 65 und am Auslassbereich 63 eine Kühlfluid-Ableitung 66 vorgesehen.

Lateral, d.h. in einer Ebene parallel zu den optisch aktiven Flächen 25 der Spiegelelemente 55, überdeckt der Einlassbereich 62 des Kühlsystems 62 im Wesentlichen die gesamte optisch aktive Fläche 25, so dass das im Einlassbereich 62 zirkulierende Kühlfluid die über die aktive Fläche 25 eingeleitete Wärme gleichmäßig aufnehmen und ableiten kann. Der Einlassbereich 62 hat die Gestalt eines Spaltes 62' mit einer lichten Höhe 67', in welchen rotationssymmetrische, die konischen Kontaktbereiche 56 der Spiegelelemente 56 umgebende Stege 57 hineinragen. Der Einlassbereich 62 bildet somit ein großes Reservoir. Die

Verbindungsleitungen 64 haben die Gestalt zylindrischer Röhren mit einem Durchmesser 71 , der wesentlich geringer ist als die lichte Höhe 67' des Einlassbereiches 62. Da der Durchflussquerschnitt 68 der Verbindungsleitungen 64 wesentlich geringer ist als der Durchflussquerschnitt 67 des Einlassbereiches 62, wirken die Verbindungsleitungen 64 deswegen Drosselventile und setzen dem Kühlfluid beim Einfließen in die Verbindungsleitungen 64 einen lokalen Strömungswiderstand entgegen. Das durch die Zuführung 35 eingeleitete Kühlfluid zirkuliert im Einlassbereich 62 und nimmt dort und die über die konischen Kontaktbereiche 56 der Spiegelelemente 55 eingeleitete Wärme auf, bevor es in die Verbindungsleitungen 64 eintritt und dort die aufgenommene Wärme über Innenwandungen 70 der Verbindungsleitungen 64 an den Spiegelträger 53 weitergibt. Auf diese Weise wird der gesamte Spiegelträger 53 bis hin zum Auslassbereich 63 erwärmt, wodurch ein Temperaturgradient und eine damit verbundene Deformation des Spiegelträgers 53 vermieden bzw. reduziert wird. Die Drosselventile der Verbindungsleitungen 64 gewährleisten dabei, dass alle Spiegelelemente 55 mit der gleichen Menge an Kühlfluid versorgt werden, indem sie einen gleichmäßigen Druckaufbau im Einlassbereich 62 sicherstellen.

Im Ausführungsbeispiel der Figur 3a ist der Spiegelträger 53 mehrteilig ausgeführt und umfasst einen Grundkörper 58, in den die Strukturen des Einlass- und des Auslassbereiches 62, 63 eingearbeitet, beispielsweise eingefräst oder eingeätzt sind, Weiterhin umfasst der Spiegelträger 53 Deckel 59, 59', die den Einlass- und den Auslassbereich 62, 63 nach außen abschließen und die mit dem Grundkörper 58 des Spiegelträgers 53 verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt, sind. Der Einlassbereich 62 wird somit an seiner (der optisch aktiven Flächen 25 zugewandten) Oberseite von dem Deckel 59 begrenzt, der im Bereich der Stege 57 an den Grundkörper 58 angelötet oder geschweißt ist. Ebenso wird der Auslassbereich 63 an seiner (der optisch aktiven Flächen 25 abgewandten) Rückseite von dem Deckel 59' begrenzt, der ebenfalls an den Grundkörper 58 angelötet oder angeschweißt ist. Figur 3b zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Bereich des Deckels 59 mit Aussparungen 70 für die Spiegelelemente 55 und ringförmigen Lötoder Schweißbereichen 71 .

Es versteht sich von selbst, dass die in den Figuren gezeigten technischen Lösungen einander nicht vollständig gegenseitig ausschließen. Der Fachmann wird bei Bedarf geeignete Unterkombinationen der gezeigten technischen Maßnahmen vornehmen.

Claims

Patentansprüche

1 . Projektionsbelichtungsanlage (1 ) für die Halbleiterlithographie, enthaltend

mindestens eine Spiegelanordnung mit mindestens einer optisch aktiven Fläche (25), welche auf einer Deckfläche (24, 54) eines Spiegelträgers (23, 53) angeordnet ist, und mit einem in den Spiegelträger (23, 53) integrierten Kühlsystem (30, 60) mit einem durch Kühlleitungen (31 , 61 ) zirkulierenden Kühlfluid, mittels dessen eine über die optisch aktiven Flächen (25) in den Spiegelträger (23, 53) eingeleitete thermische Last zumindest teilweise in einen einer der Deckfläche (24, 54) abgewandten rückwärtigen Bereich (26) des Spiegelträgers (23,53) ableitbar ist, wobei das Kühlsystem (30, 60)

- einen der Deckfläche (24, 54) des Spiegelträgers (23, 53) benachbarten Einlassbereich (32, 62) mit einer Kühlfluid-Zuleitung (35, 65),

- einen der Deckfläche (24, 54) des Spiegelträgers (23, 53) beabstandet angeordneten Auslassbereich (33, 63) mit einer Kühlfluid-Ableitung (36, 66)

- und eine oder mehrere den Einlassbereich (32, 62) mit dem Auslassbereich (33, 63) verbindenden Verbindungsleitungen (34, 64) umfasst,

wobei die Verbindungsleitungen (34, 64) in einer solchen Weise gestaltet sind, dass sie für den Kühlmittelfluss zwischen Einlassbereich (32, 62) und Auslassbereich drosselnd (33, 63) wirken.

2. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Verbindungsleitungen (34, 64) einen Durchflussquerschnitt (38, 68) aufweisen, der geringer ist als ein Durchflussquerschnitt (37, 67) des Einlassbereiches (32, 62).

3. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Verbindungsleitungen (34, 34', 34") unterschiedliche Durchflussquerschnitte (38, 38") aufweisen, wobei zumindest einige der nahe der Kühlfluid-Zuleitung (35) befindlichen Verbindungsleitungen (34') einen geringeren Durchflussquerschnitt (38') aufweisen als weiter entfernt befindliche.

4. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Einlassbereich (32, 62) im Wesentlichen die gesamte optisch aktive Fläche (25) bzw. Deckfläche (24, 54) des Spiegelträgers (23, 53) überdeckt.

5. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

als Kühlfluid Wasser oder ein Alkohol, insbesondere Glykol, verwendet wird.

6. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Spiegelträger (23) im Bereich einer der Deckfläche (24) abgewandten Rückseite (27) mit einer Heizvorrichtung (42, 42', 42") versehen ist.

7. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Auslassbereich (33) des Kühlsystems (30) mit einem Wärmetauscher (43) versehen ist.

8. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei der Spiegelanordnung um einen Grazing oder Normal Incidence Spiegel handelt.

9. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

es sich bei der Spiegelanordnung um einen Facettenspiegel (16, 17) handelt.

10. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

die optisch aktive Fläche (25) auf einem Spiegelelement (55) angeordnet ist, welches zumindest teilweise in einer Einsatzöffnung (28) des Spiegelträgers (53) eingelassen ist.

1 1 . Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Spiegelanordnung Mikrospiegelarrays aufweist.

12. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

der Spiegelträger (23, 53) zumindest abschnittsweise aus Edelstahl, Aluminium, SiSiC, Silizium, Zerodur oder ULE besteht.

13. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Verbindungsleitungen (34, 64) und/oder der Einlassbereich (32, 62) und/oder der Auslassbereich (33, 63) durch Gießverfahren, Pressverfahren, SD- Druckverfahren, Erodieren, Ätzen oder spanende Fertigungsverfahren gebildet sind.

14. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Spiegelträger (53) mehrteilig ausgeführt ist.

15. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Einlassbereich (62) des Kühlsystems (60) an seiner der optisch aktiven Fläche (25) zugewandten Seite von einem Deckel (59) begrenzt ist, der mittels eines Fügeverfahrens, insbesondere durch Löten oder Schweißen, mit einem Grundkörper (58) des Spiegelträgers (53) verbunden ist.

16. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach Anspruch 14 oder 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Auslassbereich (63) des Kühlsystems (60) an seiner der optisch aktiven Fläche (25) abgewandten Seite von einem Deckel (59') begrenzt wird, der mittels eines Fügeverfahrens, insbesondere durch Löten oder Schweißen, mit dem Grundkörper (58) des Spiegelträgers (53) verbunden ist.

17. Projektionsbelichtungsanlage (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

die Spiegelanordnung Temperatursensoren umfasst.