5/18/23, 11:50 AM
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`GOSFT/26
`F258 1/00; F235B83/00;
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`F2589/006 (EP)
`F25B89/008 (EP)
`(EP); GO3F7/70891 {EP}
`DE201310111801 20131025
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`Patentun MONATAPatent- und Markenamt
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`(° DE 10 2013 111 801 A1 2014.03.13
`
`(12)
`
`Offenlegungsschrift
`
`GOSF (20 (2006.0 )
`(22) Anmeldetag: 25.10.2013
`(21) Aktenzeichen: 10 2013 111 801.1
`(51) Int CL:
`F 7/2
`2
`4
`
`(43) Offenlegungstag: 13.03.2014 F25B 9/00 (2006.01)
`
`
`
`(66) Innere Prioritat:
`10 2012 111 567.2
`
`29.11.2012
`
`(71) Anmelder:
`ASML Netherlands B.V., DR Veldhoven, NL; Carl
`Zeiss SMT GmbH, 73447, Oberkochen, DE
`
`(74) Vertreter:
`WITTE, WELLER & PARTNER Patentanwalte mbB,
`70173, Stuttgart, DE
`
`(72) Erfinder:
`Figueredo, Stacy, Dr., 73447, Oberkochen, DE;
`Loopstra, Erik, ES Eindhoven, NL; Schneider,
`Sonja, 73447, Oberkochen, DE; Hauf, Markus,
`89075, Ulm, DE; Bittner, Boris, 91154, Roth, DE;
`Wabra, Norbert, 97440, Werneck, DE; Schneider,
`Ricarda, 86441, Zusmarshausen, DE; Schmidt,
`Holger, Dr., 73430, Aalen, DE
`
`Mit Einverstandnis des Anmelders offengelegte Anmeldung gemaR § 31 Abs. 2 Ziffer 1 PatG
`
`Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen
`
`(54) Bezeichnung: Kuhlsystem fur zumindest eine Systemkomponenteeines optischen Systemsfiir EUV-
`Anwendungen sowie derartige Systenkomponente und derartiges optisches System
`
` (57) Zusammenfassung: Ein Kuhlsystem fur zumindest eine
`
`
`
`Systemkomponente (24) eines optisches Systems fur EUV-
`Anwendungen weist zumindest einen Kthlkanal (90) und ein
`Kuhlmedium (92) zum Durchleiten durch den zumindest ei-
`nen Kuhikanal (90), Aufnehmen von Warme von der zumin-
`dest einen Systemkomponente (24) und zum Abfuhren der
`Warmeauf. Das Kuhlmedium (92) weist ein inertes Gas, bei-
`spielsweise Kohlenstoffdioxid, auf.
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`Beschreibung
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`[0001] Die Erfindung betrifft ein Kuhlsystem fir zu-
`mindest eine Systemkomponente eines optischen
`Systems fur EUV-Anwendungen, mit zumindest ei-
`nem Kuhlikanal und mit einem Kuhlmedium zum
`Durchleiten durch den zumindest einen Kuhikanal,
`Aufnehmen von Warme von der zumindest einen
`Systemkomponente und zum Abfthren der Warme.
`
`[0002] Die Erfindung betrifft auRerdem eine System-
`komponente eines optischen Systems fur EUV-An-
`wendungen sowie ein optisches System flr EUV-An-
`wendungen mit einem Kuhlsystem der vorstehend
`genanntenArt.
`
`[0003] Ein Kuthlsystem sowie eine Systemkom-
`ponente und ein optisches System flr EUV-An-
`wendungen ist beispielsweise aus dem Dokument
`US 7,591,561 B2 bekannt.
`
`[0004] Ein optisches System fur EUV-Anwendun-
`gen ist
`im Sinne der vorliegenden Erfindung ins-
`besondere eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage
`oder ein Teilsystem einer solchen EUV-Projektions-
`belichtungsanlage.
`
`[0005] Eine Systemkomponenteeiner solchen EUV-
`Projektionsbelichtungsanlage ist im Sinne der vorlie-
`genden Erfindung insbesondere ein optisches Ele-
`ment, insbesondere ein Spiegel.
`
`[0006] Eine Projektionsbelichtungsanlage fur die Li-
`thographie wird beispielsweise zur Herstellung von
`fein strukturierten elektronischen Bauelementen ver-
`wendet. Eine EUV-Projektionsbelichtungsanlage ar-
`beitet mit kurzwelliger Strahlung, und zwar mit Strah-
`lung im extremen Ultraviolett, abgektrzt als EUV-
`Strahlung, deren Wellenlange beispielsweise im Be-
`reich von etwa 5 nm bis etwa 20 nm liegt.
`
`[0007] Bei einem optischen System ftir EUV-Anwen-
`dungen ergibt sich als technisches Problem, dass
`sich insbesondere die optischen Elemente des opti-
`schen Systems aufgrund Beaufschlagung mit EUV-
`Strahlung stark aufheizen. Der Warmeeintrag fihrt
`zu einer Aufheizung der optischen Elemente, mit der
`Folge, dass sich die optischen Elemente wahrend
`des Betriebes verformen kénnen. Die Deformation
`bereits eines einzelnen optischen Elements kann un-
`erwunschte Abbildungsfehler des optischen Systems
`zur Folge haben.
`
`[0008] Es wurden daher Kuhlsysteme vorgeschla-
`gen, die dazu dienen, die im Betrieb aufgrund der
`Einwirkung der EUV-Strahlung in das optische Sys-
`tem eingetragene Warme von einzelnen oder allen
`Systemkomponenten des optischen Systems abzu-
`fuhren, um fur eine entsprechende Kuhlung Zu sor-
`gen.
`
`[0009] In dem eingangs genannten Dokument
`7,591,561 B2 wird vorgeschlagen, in dem optischen
`Elementoderin den optischen Elementen eine Mehr-
`zahl von Kuhlkanalen vorzusehen, durch die ein Kuhl-
`medium geleitet wird. Das Kuhlmedium wird dort nicht
`naher spezifiziert, aufS{er dass es ein beliebiges ge-
`eignetes Fluid oder eine Flussigkeit sein soll, die lei-
`tend ist und eine relativ hohe Warmekapazitat auf-
`weist.
`
`[0010] In bekannten Kuhlsystemen fur optische Sys-
`teme fur EUV-Anwendungen werden unter ande-
`rem Kuhlmedien verwendet, wie beispielsweise Ge-
`mische aus Wasser und Glykol. Die Verwendung von
`Kuhlmitteln wie Glykol oder Wasser-Glykol-Gemi-
`sche birgt die Gefahr von Kontaminationen der Sys-
`temkomponenten, insbesondere der optischen Ele-
`mente des optischen Systemsin sich.
`
`[0011] Es wurde auch die Tieftemperaturkthlung,
`beispielsweise mit flussigem Stickstoff, vorgeschla-
`gen, die jedoch den Nachteil hat, dass die tiefe KUhI-
`temperatur deutlich geringer ist als die Umgebungs-
`temperatur des optischen Systems, die normalerwei-
`se bei Ublicher Raumtemperatur liegt, wodurch ein
`hoher Aufwand in Bezug auf die Warmeisclierung
`des Kuhlsystems gegenutber der Umgebung betrie-
`ben werden muss.
`
`[0012] Weitere Nachteile herkOmmlicher Kuhlsyste-
`me bestehen in der Gefahr von Kondensation, gr6Re-
`ren Warmegradienten im ZufUhrbereich des Kuhlme-
`diums, und in der Gefahr von warmebedingten Defor-
`mationen kritischer Systemkomponenten.
`
`[0013] GemakR einem ersten Aspekt ist es eine Auf-
`gabe der vorliegenden Erfindung, ein Kuhlsystem
`der eingangs genannten Art dahingehend weiterzu-
`bilden, dass es einerseits in der Lage ist, Warme von
`dem optischen System bzw. seinen Systemkompo-
`nenten wirksam abzufuhren, andererseits wenig auf-
`wandig ist und ohne tiefe Temperaturen wie im Fall
`der Tieftemperaturkihlung auskommt.
`
`[0014] ErfindungsgemaR wird diese Aufgabe hin-
`sichtlich des eingangs genannten Kihlsystems da-
`durch geldost, dass das Kihlmedium Kohlenstoffdi-
`oxid aufweist.
`
`[0015] Das erfindungsgemake Kithlsystem verwen-
`det demnach Kohlenstoffdioxid als Kuhlmedium, wo-
`bei das Kuhlmedium ausschlieRlich aus Kohlen-
`stoffdioxid bestehen kann oder Kohlenstoffdioxid als
`Kuhimediumkomponente enthalt.
`
`[0016] Kohlenstoffdioxid als KUhImedium ist fur op-
`tische Systeme fur EUV-Anwendungen in mehrerlei
`Hinsicht vorteilhaft. Ein Vorteil besteht darin, dass
`Kohlenstoffdioxid auch bei Ublicher Raumtemperatur,
`beispielsweise in einem Temperaturbereich von etwa
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`19 C bis etwa 23°C, eine vergleichsweise hohe spezi-
`fische Warmekapazitat von 846,5 J/kg K bei konstan-
`tem Druck aufweist. Somit kann das erfindungsge-
`make Kuhlsystem bei Raumtemperatur, die der Um-
`gebungstemperatur des optischen Systems im Falle
`einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage entspricht,
`wirksam betrieben werden, so dass warmeisolieren-
`de Maf&nahmen fir die Zuleitungen des Kihlmedi-
`ums nicht erforderlich sind. Hohe Temperaturgradi-
`enten zwischen dem Kthlsystem und der Umgebung
`treten mit anderen Worten nicht auf.
`
`[0017] Ein weiterer Vorteil von Kohlenstoffdioxid
`als Kuhlmedium besteht darin, dass die Viskositat
`von Kohlenstoffdioxid relativ gering ist, wodurch der
`Druckabfall in den Leitungen des Kuhlsystems sehr
`gering ist, so dass das Kiuhlmedium mit hoher Fluss-
`rate in dem zumindest einen Kthlkanal stromen kann.
`Eine hohe Flussrate fiihrt vorteilhafterweise zu einer
`hohen Warmeabfuhrfahigkeit des Kiuhlsystems.
`
`[0018] Ein noch weiterer Vorteil von Kohlenstoffdi-
`oxid als Kihlmedium besteht darin, dass es sich
`im obengenannten Raumtemperaturbereich durch
`Druck im Bereich von etwa 50 bis etwa 70 bar verflus-
`sigen lasst. Dies kann dazu ausgenutzt werden, das
`Kuhimedium im Phasentbergang zwischen flussiger
`und gasformiger Phase zu betreiben. Durch die War-
`meaufnahme von der zumindest einen Systemkom-
`ponente kann dasverflussigte Kohlenstoffdioxid ver-
`dampfen, wobei die von der zumindest einen System-
`komponente aufgenommene Warme als latente War-
`me beim Phasenutbergang von flussig zu gasférmig
`in dem Kihlmedium gespeichert und abtransportiert
`wird, ohne dasses 2u einer signifikanten Temperatur-
`erhdéhung des Kihlmediums kommt. Dies bedeutet,
`dass das Kthlsystem bei einer vergleichsweise kon-
`stanten Temperatur im Raumtemperaturbereich be-
`trieben werden kann und dabei besonders wirksam
`Warme von den Systemkomponenten des optischen
`Systems abftihrt. Auch die geringe Ausdehnung von
`Kohlenstoffdioxid beim Ubergang von derfliissigen in
`die gasformige Phase ist dabei hinsichtlich der dyna-
`mischen Stabilitat des Kiuhlsystems von Vorteil.
`
`[0019] Wie bereits zuvor erwahnt, kann das Kuhl-
`medium ausschlieBlich Kohlenstoffdioxid aufweisen,
`oder das Kihlmedium kann ein Gemisch aus Koh-
`lenstoffdioxid und zumindest einer weiteren Kuhl-
`mediumkomponente aufweisen. Eine solche weitere
`Kuhlmediumkomponente kann beispielsweise flussig
`oder auch gasférmig sein.
`
`[0020] In weiter bevorzugten Ausgestaltungen liegt
`das Kuhlmedium in dem zumindest einen Kuhlkanal
`in flussiger Phase vor, oder das Kuhlmedium liegt in
`dem zumindest einen Kuhlkanal in einem Gemisch
`aus flussiger und gasformiger Phase vor, oder das
`Kuhimedium liegt in dem zumindest einen Kuhlkanal
`in gasformiger Phase vor.
`
`[0021] Wenn das Kuhlmedium in flussiger Phase
`oder als Gemisch aus flussiger und gasformiger Pha-
`se vorliegt, kann insbesondere der bereits genann-
`te Effekt genutzt werden, dass das Kuhlmedium die
`Warme von der zumindest einen Systemkomponen-
`te als latente Warme aufnehmen kann, und zwar mit
`sehr hoher Warmekapazitat und entsprechend gerin-
`ger Temperaturerhoéhung des Kuhlmediums.
`
`[0022] Die Phase des KiihImediums kann sich beim
`Warmeaustausch somit verandern. Es versteht sich
`auch, dass die Phase des Kuhlmediums in unter-
`schiedlichen Abschnitten des Kuhlsystems_ unter-
`schiedlich sein kann, und auch innerhalb eines be-
`stimmten Abschnittes mit der Zeit oder bei Veran-
`derung von Systemparametern des optischen Sys-
`tems variieren kann. Das Kuhlmedium kann wahrend
`der Speicherung, wahrend der Zufthrung zu einer
`zu kiuhlenden Systemkomponente sowie nach Abfuhr
`des Kihlmediums nach Warmeaufnahme von der zu-
`mindest einen Systemkomponente unterschiedliche
`Phasen (flussig, gasf6rmig) einnehmen. Dabei kann
`die Phase des KihImediums sowohl zeitlich gesehen
`als auch raumlich gesehen in dem Kthlsystem ver-
`schieden sein.
`
`[0023] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
`weist das Kuhlmedium Uberkritisches Kohlenstoffdi-
`oxid auf.
`
`entsteht,
`[0024] Uberkritisches Kohlenstoffdioxid
`wenn Druck und Temperatur Uber dem kritischen
`Punkt fur Kohlendoxid liegen, also bei einer Tempe-
`ratur von Uber 304 K und bei einem Druck von Uber 74
`bar. Uberkritisches Kohlenstoffdioxid hat Eigenschaf-
`ten, die zwischen den Eigenschaften von Gas und
`Flussigkeit liegen. Es ist so dicht wie eine FlUssigkeit,
`hat aber dieselbe Viskositat wie ein Gas. Eine niedri-
`ge Viskositat hat, wie bereits oben erwahnt, den Vor-
`teil eines geringen Druckabfalls in den Leitungen des
`Kuhlsystems.
`
`[0025] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung,
`und insbesondere in Kombination mit der Ausgestal-
`tung, wonach das KiihImedium in dem zumindestei-
`nen Kthlkanal in flissiger Phase oder als Gemisch
`aus fllssiger und gasformiger Phase vorliegt, steht
`das Kthlmedium in dem zumindest einen Kihlkanal
`unter einem Druck im Bereich von etwa 50 bis etwa
`70 bar.
`
`[0026] Hierbei ist von Vorteil, dass in dem genannten
`Druckbereich das Kithlmedium bereits im Raumtem-
`peraturbereich verflussigt werden kann, wodurch das
`Kuhlisystem im Raumtemperaturbereich und somit an
`die Umgebungstemperatur angepasst mit flussigem
`Kuhimedium arbeiten kann.
`
`[0027] Entsprechend ist es bevorzugt, wenn das
`Kuhlmedium in dem zumindest einen Kuhlkanal eine
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`Temperatur im Bereich von etwa 19 °C bis etwa 23
`°C, vorzugsweise im Bereich von etwa 20 °C bis etwa
`22 °C aufweist.
`
`dioxid und Stickstoff erfullen diese Anforderungen
`weitestgehend.
`
`[0028] Nachfolgend wird ein zweiter Aspekt der vor-
`liegenden Erfindung beschrieben.
`
`[0029] Diesem Aspektliegt das Problem zugrunde,
`dass die optischen Flachen der Spiegel von EUV-
`Systemen sehr empfindlich gegentber einem Kon-
`takt mit flussigen Medien sind. Bei herkOmmlichen
`Kuhlsystemen, die als Kuhlmedium Wasser verwen-
`den, werden Kthlischlauche verwendet, die durch das
`Vakuum, in dem sich das EUV-System befindet, ge-
`fihrt sind. Die Verwendung von Wasserals Kuhlmit-
`tel hat den Nachteil, dass im Falle einer Leckage
`des Kuhlsystems Wasser ins Vakuum austritt, wel-
`ches mit den optischen Flachen der Spiegel in Bertth-
`rung kommen kann. Wenn das Kuhlwasser mit den
`optischen Flachen der Spiegel in Berthrung kommt,
`kann dies zu einer dauerhaften Fleckenbildung auf
`den optischen Flachen der Spiegel fuhren, die die
`optischen Eigenschaften der Spiegel verschlechtern,
`wenn nicht sogar die Spiegel unbrauchbar machen.
`
`[0030] Vor diesem Hintergrund ist es eine weitere
`Aufgabeder vorliegenden Erfindung, das Kuhlsystem
`der eingangs genannten Art dahingehend zu verbes-
`sern, dass bei einer Leckage oder einem Bruch des
`Kuhlsystems die Gefahr vermieden wird, dass die op-
`tischen Flachen der Spiegel beschadigt werden.
`
`[0031] Gemak einem zweiten Aspekt der Erfindung
`wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs ge-
`nannten Kuhlsystems dadurch geldést, dass das Kihl-
`medium in dem zumindest einem Kthikanal ein iner-
`tes Gasist.
`
`[0032] Die Verwendung eines inerten Gases als
`Kuhlmedium fur die zumindest eine Systemkompo-
`nente des optischen Systems fir EUV-Anwendungen
`vermeidet die Gefahr von Beschadigungen der opti-
`schen Flachen der Spiegel des EUV-Systems, wenn
`das Kithlmedium mit Letzteren in Berthrung kommt.
`
`[0033] Als inerte Gase werden bevorzugt Stickstoff
`und/oder Kohlenstoffdioxid verwendet.
`
`[0034] Sowohl Stickstoff als auch Kohlendioxid sind
`inerte Gase, die bei einer Beruhrung mit den opti-
`schen Flachen der Spiegel des EUV-Systems un-
`schadlich sind.
`
`[0035] Grundsatzlich ist bei der Wahl des Gasesdar-
`auf zu achten, dass keine chemischen Reaktionen
`des Gases mit den Spiegeloberflachen oder sonsti-
`gen Oberflachen stattfinden. Ebenso darf es unter
`EUV-Bestrahlung nicht in mit Oberflachen reagieren-
`de Komponenten umgewandelt werden. Kohlenstoff-
`
`[0036] Da ein Kuhlmedium im gasformigem Zustand
`nur allgemein eine geringe Warmekapazitat besitzt,
`ist in einer bevorzugten Ausgestaltung des vorste-
`hend genannten Aspektes vorgesehen, dass das
`Kuhimedium in dem zumindest einen Kuhlkanal ein
`verflussigtes Gas ist, das durch Aufnahme der War-
`me in den gasférmigen Zustand Ubergeht.
`
`[0037] Bei dieser Ma&nahme wird, wie bereits oben
`im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfin-
`dung beschrieben wurde, der Effekt genutzt werden,
`dass das Kuhlmedium die Warme von der zumindest
`einen Systemkomponenteals latente Warme aufneh-
`men kann, und zwar mit sehr hoher Warmekapazitat
`und entsprechend geringer Temperaturerhohung des
`Kuhlmediums. Das Kihlmedium wird somit vorzugs-
`weise im Phasentibergang zwischen gasformig und
`flussig betrieben.
`
`[0038] Weiter vorzugsweise weist das Kuhlsystem
`einen Kuhlkreislauf auf, der einen Kompressor auf-
`weist, mit dem der zumindest eine Kuhlkanal verbun-
`den ist, wobei das gasformige KuhImedium nach Auf-
`nahme der Warme dem Kompressor zur Verfllssi-
`gung zugefuhrt wird.
`
`[0039] In dieser Ausgestaltung wird das nach War-
`meaufnahme in den gasférmigen Zustand Ubergetre-
`tene KuhImedium dem Kompressor zur Verdichtung
`und anschlieRender Kuhlung und Kondensation zu-
`gefuhrt. Das dann wieder verflussigte Gas wird dann
`erneut dem zumindest einen Kihlkanal zum Kuthlen
`der zumindest einen Systemkomponente zugefthrt.
`
`[0040] Im Falle der Verwendung von Stickstoff als
`Kuhimedium wird dieses bei einer Temperatur im Be-
`reich von 70 K bis 120 K und/oder unter einem Druck
`im Bereich von 0,1 bar bis 20 bar betrieben. In die-
`sem Betriebsparameterberich befindet sich Stickstoff
`im Bereich des Pasenubergangs fllssig-gasformig.
`
`[0041] Im Falle von Kohlenstoffdioxid als Kuhlme-
`dium wird das Kihlmedium vorzugsweise bei einer
`Temperatur im Bereich von 220 K bis 300 K und/oder
`unter einem Druck im Bereich von 7 bar bis 80 bar be-
`trieben. In diesem Betriebsparameterbereich befindet
`sich Kohlennstoffdioxid im Bereich des Phaseniber-
`gangs flussig-gasfdormig.
`
`[0042] Die vorstehend genannten vergleichsweise
`hohen Drutcke, unter denen das Kuhlmedium be-
`trieben wird, stellen technisch kein Problem dar, da
`Hydraulikschlauche mit geringen Durchmessern fur
`Drucke bis 750 bar verfugbar sind, wobei hierzu auf
`die Norm EN 13480 fur den Werkstoff P235TR2 ver-
`wiesen wird.
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`[0043] In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
`ist das Kuhlmedium ein Gemisch aus Stickstoff und
`Kohlendioxid.
`
`schen System oder dessen Systemkomponenten er-
`forderlich ist.
`
`[0044] Die Kombination von Stickstoff und Kohlendi-
`oxid als Kuhlmedium ist wegen des gunstigen Pha-
`senverhaltens dieses Gemisches ebenfalls sehr vor-
`teilhaft.
`
`[0045] Gemaf& dem zweiten Aspekt der Erfindung
`fihren Undichtigkeiten im Kuhlsystem, bspw. in den
`Kuhlschlauchen, nicht zur Gefahr einer mdglichen
`Beschadigung der optischen Flachen der Spiegel des
`EUV-Systems, da das Kihlmedium entwederbereits
`gasformig ist, oder es bei dem geringen Druck des
`Vakuums,
`in dem sich das EUV-System befindet,
`verdampft. Das in die Vakuumkammerausgetretene
`Gas kann nach der Reparatur des Kihlsystems durch
`die Vakuumpumpen entfernt werden.
`
`[0046] Bei dem erfindungsgemaken Kthlsystem ge-
`maf&§ beider vorstehend genannter Aspekte kann der
`zumindest eine Kuhlkanal in die zumindest eine Sys-
`temkomponente integriert sein, oder der zumindest
`eine Kihikanal kann in einem Kuhlkérper angeordnet
`sein, der mit der zumindest einen Systemkomponen-
`te warmeleitend verbunden ist, oder der Warme von
`der zumindest einen Systemkomponente durch War-
`mestrahlung aufnimmt.
`
`[0047] Eine erfindungsgemake Systemkomponen-
`te eines optischen Systems fur EUV-Anwendungen
`weistein erfindungsgemakes Kuhlsystem nach einer
`oder mehreren der vorstehend genannten Ausgestal-
`tungen auf.
`
`[0048] Eine erfindungsgemaRe Systemkomponente
`ist dabei vorzugsweise ein optisches Element, ein
`mechanisches Element und/oder ein Aktuator sein.
`
`[0049] Ein optisches Element fur EUV-Anwendun-
`gen ist insbesondere ein Spiegel, worunter auch ein
`segmentierter Spiegel sowie ein einzelnes Spiegel-
`segment eines segmentierten Spiegels zu verstehen
`ist.
`
`[0050] Ein mechanisches Element kann beispiels-
`weise eine Fassung oder Halterung eines optischen
`Elementssein.
`
`[0051] Ein Aktuator kann beispielsweise die Funkti-
`on haben, ein oder mehrere optische Elemente des
`optischen Systems lagezuverstellen, oder ein opti-
`sches Element gezielt zu verformen.
`
`[0052] Das erfindungsgemake Kuhlsystem kann in
`beliebige Systemkomponenten des optischen Sys-
`tems integriert werden oder diesen zugeordnet wer-
`den, ohne dass eine bestimmte raumliche Orientie-
`rung des zumindest einen Kuhlkanals zu dem opti-
`
`[0053] Ein erfindungsgemakes optisches System fur
`EUV-Anwendungen, das zumindest eine System-
`komponente der vorstehend genannten Arten auf-
`weist, weist zumindest ein erfindungsgemafes Kuhl-
`system nach einer oder mehreren der obengenann-
`ten Ausgestaltungen auf.
`
`[0054] Ein solches erfindungsgemaRes optisches
`System kann ein Teilsystem einer EUV-Projektions-
`belichtungsanlage fiir die Lithographie oder die ge-
`samte EUV-Projektionsbelichtungsanlage sein.
`
`[0055] Im Fall, dass das optische System ein Teil-
`system einer EUV-Projektionsbelichtungsanlage fir
`die Lithographie ist, kann das Teilsystem ein Strah-
`lungserzeugungssystem, ein Beleuchtungssystem,
`ein Projektionssystem, ein Retikelsystem und/oder
`ein Wafersystem sein.
`
`[0056] Im Fall, dass das Teilsystem ein Strahlungs-
`erzeugungssystem ist, kann mit dem erfindungsge-
`maen Kuhlsystem beispielsweise der Kollektorspie-
`gel gekuhlt werden. Das Beleuchtungssystem einer
`EUV-Projektionsbelichtungsanlage befindet sich zwi-
`schen dem Strahlungserzeugungssystem und dem
`Projektionssystem, das das Projektionsobjektiv ent-
`halt. Das Retikelsystem enthalt das Retikel und den
`zugehorigen Retikeltisch nebst Aktuatorik, und das
`Wafersystem umfasst den Wafer sowie den Wafer-
`tisch und die zugehorige Aktuatorik.
`
`[0057] Das erfindungsgemafke Kuthlsystem kann in
`eines oder jedes der vorstehend genannten Teilsys-
`teme integriert sein, oder das jeweilige Teilsystem
`von auf&en kuhlen.
`
`[0058] Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich
`aus der nachfolgenden Beschreibung und der beige-
`fugten Zeichnung.
`
`[0059] Es versteht sich, dass die vorstehend ge-
`nannten und die nachstehend noch zu erlauternden
`Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kom-
`bination, sondern auch in anderen Kombinationen
`oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
`Rahmen dervorliegenden Erfindung zu verlassen.
`
`[0060] AusfUhrungsbeispiele der Erfindung sind in
`der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf
`diese hiernach naher beschrieben. Es zeigen:
`
`1 ein optisches System in Form einer
`[0061] Fig.
`EUV-Projektionsbelichtungsanlage in schematischer
`Darstellung;
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`[0062] Fig. 2 cin Kuhlsystem fur eine Systemkompo-
`nente des optischen Systems in Fig. 1
`in schemati-
`scher Darstellung;
`
`[0063] Fig. 3 ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines
`Kuhlsystems fur eine Systemkomponente des opti-
`schen Systemsin Fig. 1;
`
`[0064] Fig. 4 ein weiteres AusfUhrungsbeispiel fur
`eine Systemkomponente des optischen Systems in
`Fig. 1;
`
`[0065] Fig. 5 ein weiteres AusfUhrungsbeispiel fur
`ein Kuhlsystem fur eine Systemkomponente des op-
`tischen Systems flr EUV-Anwendungen in Fig. 1;
`
`[0066] Fig. 6 ein Phasendiagramm von Stickstoff;
`und
`
`[0067] Fig. 7 ein Phasendiagramm von Kohlenstoff-
`dioxid.
`
`[0068] In Fig. 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugs-
`zeichen 10 versehenes optisches System dargestellt.
`Das optische System 10 ist in dem gezeigten Ausfth-
`rungsbeispiel eine EUV-Projektionsbelichtungsanla-
`ge fur die lithographische Herstellung von Halbleiter-
`bauelementen.
`
`[0069] Die EUV-Projektionsbelichtungsanlage weist
`ein Strahlungserzeugungssystem 12 zur Erzeugung
`von EUV-Strahlung auf. Das Strahlungserzeugungs-
`system 12 weist als Systemkomponenten eine Strah-
`lungsquelle 14 und einen Kollektorspiegel 16 auf.
`Dem Strahlungserzeugungssystem 12 ist
`in Strah-
`lungsausbreitungsrichtung ein Beleuchtungssystem
`18 nachgeordnet, das der Strahlformung, Strahlho-
`mogenisierung und Erzeugung eines vorbestimmten
`Strahlungsfeldes in einer Objektebene 20 dient.
`
`[0070] Das Beleuchtungssystem 18 weist hier als
`Systemkomponenten beispielhaft Spiegel 22, 24, 26,
`28 und 30 auf.
`
`[0071] Dem Beleuchtungssystem 18 ist weiterhin in
`Strahlungsausbreitungsrichtung gesehen ein Retikel-
`system 32 nachgeordnet, das als Systemkomponen-
`te einen Retikeltisch 34 und ein Retikel 36 aufweist,
`das in der Objektebene 20 angeordnetist.
`
`[0072] Dem Retikelsystem 32 ist weiterhin in Strah-
`lungsausbreitungsrichtung gesehen ein Projektions-
`system 38 nachgeordnet, das in Form eines Projek-
`tionsobjektives ausgebildet ist. Das Projektionssys-
`tem 38 weist hier als Systemkomponenten beispiel-
`haft Spiegel 40 und 42 auf.
`
`[0073] Dem Projektionssystem 38 ist schlieRlich ein
`Wafersystem 44 nachgeordnet, das einen Wafertisch
`46 und einen Wafer 48 als Systemkomponenten auf-
`
`weist, wobei letzterer in einer Bildebene 50 angeord-
`netist.
`
`[0074] Mittels der EUV-Strahlung wird ein Muster
`des Retikels 36 von dem Projektionssystem 38 auf
`den Wafer 48 abgebildet.
`
`[0075] Neben den optischen Elementen, die hier in
`Form der Spiegel 16, 22, 24, 26, 28, 30, 40 und 42
`ausgebildet sind, kann das optische System 10 bzw.
`k6nnen die optischen Teilsysteme 12, 18 und 38,
`mechanische Elemente wie Fassungen oder Halte-
`rungen fur die optischen Elemente, hier die Spiegel
`16, 22, 24, 26, 28, 30, 40, 42, aufweisen, sowie Ak-
`tuatoren zur Manipulation der optischen Elemente,
`beispielsweise zur Lageverstellung oder Verformung,
`wobei in Fig. 1 zwei derartige Aktuatoren 52 (fur den
`Spiegel 22) und 54 (fur den Spiegel 42) gezeigt sind.
`
`[0076] Das optische System 10 weist des Weiteren
`ein oder mehrere Kiihlsysteme auf, um das gesam-
`te optische System 10, oder die zuvor beschriebenen
`einzelnen optischen Teilsysteme 12, 18, 32, 38, 44,
`und/oder um einzelne oderalle der zuvor beschriebe-
`nen Systemkomponenten der optischen Teilsysteme
`12, 18, 32, 38, 44 zu kuhlen.
`
`[0077] In Fig. 1 sind beispielhaft ein Kuhlsystem 60
`zum Kuhlen des Beleuchtungssystems 18, ein Kuhl-
`system 62 zum Kuhlen des Retikelsystems 32 und
`ein Kuhlsystem 64 zum KUuhlen des Projektionssys-
`tems 38 gezeigt.
`
`[0078] Die Kuhlsysteme 60, 62 und 64 kuhlen das
`Beleuchtungssystem 18, das Retikelsystem 32 und
`das Projektionssystem 38 als Ganzesundstellen bei-
`spielsweise eine thermisch stabile Umgebungfur die
`in diesen Teilsystemen enthaltenen Systemkompo-
`nenten her.
`
`[0079] Ebensoist es jedoch mdglich, einzelnen Sys-
`temkomponenten Kuhlsysteme zuzuordnen, die Be-
`standteil der externen Kuhlsysteme 60, 62, 64 sein
`oder separate KUhlsysteme darstellen kOnnen. Der-
`artige Kuhlsysteme sind hier beispielhaft fur den Kol-
`lektorspiegel 16 (Kihlsystem 66), die Spiegel 22, 24,
`26, 28 des Beleuchtungssystems 18 (Kuhlsysteme
`68, 70, 72, 74) und den Spiegel 40 (Kuhlsystem 76)
`des Projektionssystems 38 gezeigft.
`
`[0080] Die Kihlsysteme 66, 68, 70, 72, 74, 76 kon-
`nen dabei wie dargestellt in die Systemkomponenten
`(Spiegel 16, 22, 26, 28, 40) teilweise integriert sein,
`beispielsweise in deren Spiegelsubstrate, oder kdn-
`nen Kuhlk6rper aufweisen, die wie fur den Spiegel
`24 gezeigt mit den Spiegeln warmeleitend verbunden
`oder im Abstand zu diesen angeordnet sind und War-
`mestrahlung von den Spiegeln aufnehmen.
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`[0081] In Fig. 2 ist der Spiegel 24 in Fig. 1 mit dem
`zugehorigen Kuhlsystem 70 in Alleinstellung gezeigt.
`
`[0082] Der Spiegel 24 weist eine Spiegeloberflache
`80 auf, auf die im Betrieéb EUV-Strahlung 82 ein-
`fallt. Die einfallende EUV-Strahlung 82 fuhrt zu einem
`Warmeeintrag in den Spiegel 24, wie mit Warmepfei-
`len 84 angedeutetist.
`
`[0083] Das Kuhlsystem 70 weist einen Kuhlkérper
`86 auf, der mit dem Spiegel 24 warmeleitend verbun-
`den ist und Uber Warmeleitung entsprechend Warme
`von dem Spiegel 24 aufnimmt, wie mit Warmepfeilen
`88 angedeutetist.
`
`[0084] Der Kuhlkérper 86 weist zumindest einen
`Kuhlkanal 90 auf, durch den ein Kuhlmedium 92 ge-
`leitet wird.
`
`[0085] Das Kuhlsystem 70 weist weiterhin hier un-
`ter dem allgemeinen Bezugszeichen 94 zusammen-
`gefasste Aggregate, wie eine Pumpe P zum Umwal-
`zen des Kuhlmediums 92 und/oder zum Unterdruck-
`setzen des Kuhlmediums 92, ein Reservoir R fiir das
`Kuhlmedium 92 und einen Warmetauscher WT zum
`Aufnehmen von Warme von dem Kthlmedium 92
`und dergleichen auf. Die vorstehend genannten Ag-
`gregate 94 k6nnen in einem externen Maschinen-
`stand vorhanden sein, wobei dort weitere Bestandtei-
`le des Kuhlsystems 70, wie beispielsweise ein Aggre-
`gat zum Aufbereiten des Kuhlmediums 92, vorgese-
`hen sein k6nnen.
`
`[0086] Uber eine Zuleitung 96 wird das Kihlmedium
`92 in den zumindest einen Kuhlkanal 90 zugefuhrt,
`und Uber eine Ableitung 98 aus dem zumindest einen
`Kuhlkanal 90 abgefinhrt.
`
`[0087] Das Kthlmedium 92 weist erfindungsgemak
`Kohlenstoffdioxid auf, und kann dabei ausschlieRlich
`Kohlenstoffdioxid aufweisen, oder ein Gemisch aus
`Kohlenstoffdioxid und zumindest einer weiteren KUhl-
`mediumkomponente, die flussig oder gasf6rmig sein
`kann.
`
`[0088] Vorzugsweise wird zumindest im Fall, dass
`das Kuhlmedium 92 ausschlieBRlich Kohlenstoffdioxid
`aufweist, das Kuhlmedium 92 in dem zumindest ei-
`nen Kuhikanal 90 unter einem Druck im Bereich von
`etwa 50 bis etwa 70 bar und bei einer Temperatur im
`Bereich von etwa 19 °C bis etwa 23 °C, vorzugsweise
`im Bereich von etwa 20 °C bis etwa 22 °C, betrieben.
`
`[0089] Bei einem Druck im Bereich von etwa 50 bis
`etwa 70 bar nimmt Kohlenstoffdioxid bei einer Tem-
`peratur im Bereich von etwa 19 °C bis etwa 23 °C
`einen flussigen Aggregatzustand ein. Das Kuhlmedi-
`um 92 kann somit bei Ublicher Raumtemperatur, die
`der Umgebungstemperatur des optischen Systems
`10 entspricht, betrieben werden, so dass Warme-
`
`isolierungsmakknahmen, beispielsweise an der Zulei-
`tung 96 und der Ableitung 98 oder an den Aggrega-
`ten 94, nicht erforderlich sind.
`
`[0090] Unter den vorstehend genannten Betriebs-
`parametern kann das Kuhlmedium 92 insbesonde-
`re im Phasentbergang zwischen derflussigen Pha-
`se und der gasférmigen Phase betrieben werden.
`Durch Warmeaufnahme von dem Spiegel 24 bzw.
`dem Kuhlkorper 86 fuhrt die aufgenommene Warme
`zur teilweisen Verdampfung des zunachstflussigen
`Kohlenstoffdioxids, wobei die aufgenommene War-
`me als latente Warme in dem Kohlenstoffdioxid ge-
`speichert wird, ohne dass es zu einer Temperatur-
`erhéhung oder nennenswerten TemperaturerhGhung
`des Kihlmediums 92 kommt. Dabei tritt auch nur eine
`geringe Ausdehnung des Kohlenstoffdioxids auf.
`
`[0091] Es versteht sich, dass der Aggregatzustand
`des Kihlimediums 92 in der Zuleitung 96, dem zumin-
`dest einen Kuthlkanal 90 und der Ableitung 98 gleich,
`jedoch auch verschieden sein kann. So ist es még-
`lich, dass das KihImedium 92 in dem zumindestei-
`nen Kthlikanal 90 in flussiger Phase vorliegt, wahrend
`es nach Warmeaufnahme von dem Spiegel 24 ver-
`dampft und in der Ableitung 98 zumindest teilweise
`in gasf6érmiger Phase vorliegt. Ebenso ist es mdglich,
`dass das Kuhlmedium 92 auch in dem zumindestei-
`nen Kuthlkanal 90 als Gemisch aus flussiger und gas-
`férmiger Phase vorliegt.
`
`[0092] SchlieBlich ist es auch moéglich, dass das
`Kuhimedium 92 in dem zumindest einen Kuhlkanal
`90 in gasformiger Phase vorliegt.
`
`[0093] In einem Beispiel wird das Kihlmedium 92 in
`den Kthlkanal 90 als flussiges unterkihltes oder ge-
`sattigtes Kohlenstoffdioxid unter einem Druck im Be-
`reich von 40 bis 70 bar, beispielsweise 60 bar, und
`mit einer Temperatur in einem Bereich von 30°C, bei-
`spielsweise 22°C, zugefthrt. Im Bereich vor dem Ein-
`tritt des Kuhlmediums 92 in den Kuhlkanal 90 kann
`dieses auch Warme von der Umgebung des Spiegels
`24 aufnehmen. In dem Kuthlkanal 90 tritt das Kohlen-
`stoffdioxid dann durch Warmeaufnahme zumindest
`teilweise in den gasformigen Aggregatzustand uber,
`so dass am Auslass des Kthlkanals 90 das Kohlen-
`stoffdioxid als Gemisch aus flissiger und gasférmi-
`ger oder Uberwiegend oder ausschlieRlich gasformi-
`ger Phase vorliegt.
`
`[0094] Das Kuhlmedium 92 kann ebenso Uberkriti-
`sches Kohlenstoffdioxid aufweisen oder aus diesem
`bestehen, das hei&t Kohlenstoffdioxid, das unter ei-
`nem Druck von Uber etwa 73 bar bei einer Tempera-
`tur von Uber 31°C steht.
`
`[0095] Die Viskositat von Kohlenstoffdioxid ist sehr
`gering, so dass der zumindest eine Kthlkanal 90 sehr
`kleine Querschnittsabmessungen aufweisen kann;
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`beispielsweise in Zumindest einer Dimension kann
`der zumindest eine Kuhlkanal 90 eine Abmessung
`von 1mm und darunter aufweisen.
`
`[0096] Kohlenstoffdioxid zeichnet sich durch eine
`hohe spezifische Warmekapazitat aus. Insbesonde-
`re im Zusammenhang mit der vorstehend genannten
`Mafgsnahme, dass das Kihlmedium 92 unter einem
`hohen Druck von etwa 50 bis etwa 70 bar betrieben
`wird, fuhrt der Warmeeintrag in das Kihlmedium 92
`nicht zu einer signifikanten Temperaturerhéhung, da
`hier die Speicherung von Warme als latente Warme
`in dem Kthlmedium 92 ausgenutzt wird.
`
`in
`[0097] Wahrend bei dem Ausf