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Die Erfindung betrifft eine Projektionsbelichtungsanlage
mit einem Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, insbesondere
einem UV-Licht emittierenden Laser, mit einem Projektionsobjektiv,
mit einer Reticle-Ebene, in der ein Reticle angeordnet ist, mit
einer Wafer-Ebene, in der ein Wafer angeordnet ist, und mit einem
Spülgassystem
zum Spülen
des Innenraumes des Projektionsobjektives und/oder der äußeren Bereiche,
insbesondere der Reticle-Ebene und der Wafer-Ebene.
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Eine Projektionsbelichtungsanlage
dieser Art ist z.B. aus der
EP
0660188 B1 bekannt. Da insbesondere UV-Licht beim Bestrahlen
dazu führt,
dass Verunreinigungen in der Luft zu Ablagerungen auf den optischen
Elementen in der Projektionsbelichtungsanlage führen, z.B. in Verbindung mit
Entspiegelungsschichten zur Salzbildung, was zu starken Beeinträchtigungen
und letztlich zu einem Ausfall der Projektionsbelichtungsanlage
führt.
Aus diesem Grunde muss dafür
gesorgt werden, dass derartige Ablagerungen vermieden werden. Dies
wird durch ein oder mehrere Spülgassysteme
erreicht. Da das Projektionsobjektiv selbst der besonders gefährdete Teil
der Anlage ist, ist es bekannt dessen Innenraum vollständig zu
spülen.
Hierzu wird an einer Stelle über entsprechende
Zuleitungen Spülgas
zugeführt
und an einer anderen, von der Einleitung entfernten Stelle das Spülgas derart
abgeführt,
dass der komplette Innenraum oder wenigstens der Bereich, in welchem sich
optische Elemente befinden, gespült
wird.
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Aus dem Patent Abstract of Japan 200124109
A ist es bekannt, die Sauerstoffkonzentration im Spülgas zu überwachen
und ggf. bei Überschreitung
von Grenzwerten die Strahlung zu unterbrechen.
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Bekannt ist es auch über die
Reticle-Ebene und über
die Wafer- Ebene
Spülgas
strömen
zu lassen. Da es sich dabei um äußere Bereiche
der Anlage handelt, wird hier eine offene Spülung mit einer oder mehreren
Zuführdüsen verwendet,
wobei die Abfuhr von Spülgas
mehr oder weniger „unkontrolliert" erfolgt. Es ist
aber auch bereits hier vorgeschlagen worden, diese beiden Ebenen
abzukapseln und gezielt mit Spülgas
zu versorgen. Voraussetzung für die
Vermeidung von Ablagerungen auf optischen Elementen ist dabei eine
einwandfreie Funktion des Spülgassystemes.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Projektionsbelichtungsanlage
der eingangs erwähnten
Art Maßnahmen
vorzusehen, die bei fehlerhaft arbeitenden Spülgassystemen Ablagerungen an
optischen Elementen verhindern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch
wenigstens eine Einrichtung zur Überwachung wenigstens
eines Spülgasstromes
mit einem Beleuchtungssystem mit einer Lichtquelle, insbesondere
einem UV-Licht emittierenden Laser, mit einem Projektionsobjektiv,
mit einer Reticle-Ebene, in der ein Reticle angeordnet ist, mit
einer Wafer-Ebene, in der ein Wafer angeordnet ist, und mit einem
Spülgassystem
zum Spülen
des Innenraumes des Projektionsobjektives und/oder der äußeren Bereiche,
insbesondere der Reticle-Ebene und der Wafer-Ebene.
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Durch die wenigstens eine erfindungsgemäße Einrichtung
zur Überwachung
des Spülgasstroms wird
auf diese Weise ein Überwachungssystem
geschaffen, das dafür
sorgt, dass die Projektionsbelichtungsanlage durch Unterbrechung
der Strahlung der Lichtquelle mehr oder weniger funktionslos geschaltet
wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass trotz Ausfall oder Beeinträchtigung
des Spülgasstromes die
Projektionsbelichtungsanlage weiter betrieben wird und es zu Ablagerungen
an optischen Elementen kommen kann, welche nur auf umständliche
Weise wieder entfernt werden können.
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Die Überwachung des oder der Spülgasströme kann
auf vielfältige
Weise erfolgen. Eine Möglichkeit
hierfür
besteht zum Bei spiel in dem Einsatz von Sensoren, die die Spülgasdurchflussmenge
oder den Druck des Spülgases
messen. Hierfür
sind zum Beispiel Massendurchflussmesser oder auch Druckabfallerkennungsgeräte, wie
Drucksensoren, geeignet.
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Über
derartige Sensoren können Änderungen
der Spülgasdurchflussmenge
an eine Steuereinrichtung weitergegeben werden, die beim Unterschreiten
des vorgegebenen Wertes ein Abschaltsignal an das Beleuchtungssystem
mit der Lichtquelle gibt.
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In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung mit
einer Zeitschalteinrichtung versehen ist, die erst nach Überschreiten
einer vorgegebenen Zeit den Abschaltimpuls an das Beleuchtungssystem
mit der Lichtquelle weitergibt. Auf diese Weise wird vermieden,
dass es auch bei einer kurzfristigen Unterbrechung oder bei einem
kurzfristigen Abfall der Spülgasdurchflussmenge
bereits zu einem Abschalten der Lichtquelle oder einer Unterbrechung
des Strahlenganges zu dem Projektionsobjektiv kommt.
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Zusätzlich kann noch vorgesehen
sein, dass vor Einleitung des ersten Schrittes vor einer Aktivierung
des einführbaren
Shutters ein Warnsignal, z.B. eine optische oder akustische Warneinrichtung
aktiviert wird, um dem Bedienungs-/oder Wartungspersonal die Möglichkeit
zu geben eine begonnene Belichtung auf dem Wafer noch abzuschließen. Erst
anschließend
wird entsprechend zeitverzögert
der Shutter in den Strahlengang eingeführt.
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Zusätzlich zu der vorstehend genannten Zeitschalteinrichtung
oder alternativ dazu kann an einer beliebigen Stelle in den Strahlengang
ein Shutter als Abdeckblende in den Strahlengang eingebracht werden,
wodurch der weitere Strahlengang zu den gefährdeten optischen Elementen
unterbrochen wird. Erst dann, wenn sich ergeben sollte, dass es
sich bei der Störung
des Spülgasstromes
nicht nur um eine kurzzeitige Unterbrechung handelt oder dass diese nicht
innerhalb kurzer Zeit behoben werden kann, kommt es in einem zweiten
Schritt zur Abschaltung des Lasers.
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Auf diese Weise wird der Aufwand
bei einem nur kurzfristigem Ausfall oder einer kleinen Störung im
Spülgassystem,
der durch ein erneutes Einschalten und Anfahren der Lichtquelle
verursacht würde, gegebenenfalls
reduziert.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand
der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispiel.
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Die einzige Figur zeigt eine Prinzipdarstellung
einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, welche
zur Belichtung von Strukturen auf mit photosensitiven Materialien
beschichtete Wafer verwendbar ist.
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Dargestellt ist eine Projektionsbelichtungsanlage 1 für die Mikrolithographie.
Diese dient zur Belichtung von Strukturen auf mit photosensitiven Materialien
beschichtetes Substrat, welches im allgemeinen überwiegend aus Silizium besteht
und als Wafer 2 bezeichnet wird, zur Herstellung von Halbleiterbauelementen,
wie z.B. Computerchips.
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Die Projektionsbelichtungsanlage 1 besteht dabei
im wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung 3, einer
Einrichtung 4 zur Aufnahme und exakten Positionierung einer
mit einer gitterartigen Struktur versehenen Maske, einem sogenannten
Reticle 5, durch welches die späteren Strukturen auf dem Wafer 2 bestimmt
werden, einer Einrichtung 6 zur Halterung, Bewegung und
exakten Positionierung eben dieses Wafers 2 und einer Abbildungseinrichtung
nämlich
einem Projektionsobjektiv 7 mit mehreren optischen Elementen,
wie z.B. Linsen 8, die über
Fassungen 9 in einem Objektivgehäuse 10 des Projektionsobjektives 7 gelagert
sind.
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Das grundsätzliche Funktionsprinzip sieht dabei
vor, dass die in das Reticle 5 eingebrachten Strukturen
auf den Wafer 2 mit einer Verkleinerung der Strukturen
belichtet werden.
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Nach einer erfolgten Belichtung wird
der Wafer 2 in Pfeilrichtung weiterbewegt, so dass auf
demselben Wafer 2 eine Vielzahl von einzelnen Feldern, jeweils
mit der durch das Reticle 5 vorgegebenen Struktur, belichtet
wird. Aufgrund der schrittweisen Vorschubbewegung des Wafers 2 in
der Projektionsbelichtungsanlage 1 wird diese häufig auch
als Stepper bezeichnet.
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Die Beleuchtungseinrichtung 3 stellt
einen für
die Abbildung des Reticles 5 auf dem Wafer 2 benötigten Projektionsstrahl 11,
beispielsweise Licht oder eine ähnliche
elektromagnetische Strahlung, bereit. Als Quelle für diese
Strahlung kann ein Laser oder dergleichen Verwendung finden. Die
Strahlung wird in der Beleuchtungseinrichtung 3 über optische Elemente
so geformt, dass der Projektionsstrahl 11 beim Auftreffen
auf das Reticle 5 die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich
Durchmesser, Polarisation, Form der Wellenfront und dergleichen
aufweist.
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Über
den Projektionsstrahl 11 wird ein Bild des Reticles 5 erzeugt
und von dem Projektionsobjektiv 7 entsprechend verkleinert
auf den Wafer 2 übertragen,
wie bereits vorstehend erläutert
wurde. Das Projektionsobjektiv 7 weist eine Vielzahl von
einzelnen refraktiven und/oder diffraktiven optischen Elementen,
wie z.B. Linsen, Spiegeln, Prismen, Abschlussplatten und dergleichen
auf.
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Im Bereich einer Stirnseite des Projektionsobjektives 7,
zum Beispiel in der Nähe
des Eingangsbereiches des Strahlenganges, befindet sich eine Zuleitung 20,
die mit einer nicht näher
dargestellten Druckquelle 21 verbunden ist. Durch die Druckquelle 21 wird
Spülgas
in das Innere des Projektionsobjektives 7 eingeleitet.
An dem der Eingangsseite gegenüberliegenden
Ende des Projektionsobjektives 7, im vorliegenden Falle
im Ausgangsbereich der zu dem Wafer 2 führenden Belichtungsstrahlung,
befindet sich eine Ausgangsleitung 22 für das Spülgas. Auf die genaue Spülgasführung im
Innenraum des Projektionsob jektives 7 wird hier nicht näher eingegangen,
da diese aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei der Spülung des
Innenraumes wird dafür
gesorgt, dass die sich darin befindenden optischen Elemente 9 von
dem Spülgasstrom überstrichen
werden. Als Spülgas
wird neben Luft häufig
auch für
eine höhere Reinhaltung
Stickstoff oder Helium verwendet.
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Zur Spülung des Bereiches um das Reticle 5 und
um den Wafer 2 sind Spülgasleitungen 23 und 24 vorgesehen,
die mit einer oder mehreren Austrittsdüsen versehen sind, durch die
Spülgas
in den Bereich der Reticle-Ebene und in den Bereich der Wafer-Ebene eingebracht
wird. Zur Einleitung von Spülgas
sind hier ebenfalls separate Druckquellen 21 oder auch eine
gemeinsame Druckquelle vorgesehen.
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Zur Überwachung auf eine einwandfreie Funktion
des Spülgassystemes
bezüglich
der Einhaltung einer vorgegebenen Spülgasdurchflussmenge findet
sich im Ausgangsbereich des Projektionsobjektives 7, zum
Beispiel in der Ausgangsleitung 22 ein Massendurchflussmesser 25 als
Sensor. Der Massendurchflussmesser 25 ist über eine
Steuerleitung 26 mit einer Kontroll- und Steuereinrichtung 27 verbunden,
welche wiederum über
eine Steuerleitung 28 mit einer Abschalteinrichtung 29 für die Lichtquelle
der Beleuchtungseinrichtung für
deren Aktivierung verbunden ist. Eine weitere Steuerleitung 30 führt von
der Kontroll- und Steuereinrichtung 27 zu einem Shutter 31,
welches in dem Strahlengang 11 der Projektionsbelichtungsanlage 1 bei
dessen Aktivierung über
ein nicht näher
dargestelltes Betätigungsglied
eingeschoben werden kann.
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Selbstverständlich kann der Massendurchflussmesser 25 auch
in der Leitung 20 angeordnet sein. Seine Anordnung in der
Ausgangsleitung 22 hat jedoch den Vorteil, dass damit sicher
erkannt wird, ob durch das gesamte Projektionsobjektiv 7 die
vorgegebene Spülgasdurchflussmenge
fließt.
Bei einer Anordnung in der Zulaufleitung würden sich eventuelle Störungen,
wie zum Beispiel Leckagen, in dem Projektionsobjektiv 7,
welche die geforderte Spülgasdurchflussmenge
reduzieren, nicht erkennen lassen. Wenn in den Spülgasleitungen 23 und 24 ebenfalls Sensoren,
zum Beispiel in Form von Massendurchflussmesser 32 und 33 angeordnet
sind, welche ebenfalls über
Steuerleitungen 34 und 35 mit der Kontroll- und
Steuereinrichtung 27 verbunden sind, ist das gesamte Spülgassystem überwacht.
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Anstelle von Massendurchflussmesser
als Sensoren können
selbstverständlich
auch andere Messglieder verwendet werden, die Störungen in der Spülgasdurchflussmenge
erkennen und diese entsprechend weitermelden. Eine weitere Möglichkeit hierfür sind zum
Beispiel Druckabfallerkennungsgeräte, die in den Spülgasleitungen
angeordnet sind. Ebenso können
auch die Druckquellen 21 hinsichtlich einer einwandfreien
Funktion für
diesen Zweck überwacht
werden.
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Zusätzlich kann die Kontroll- und
Steuereinrichtung 27 noch mit einer Zeitschalteinrichtung 36 versehen
sein.
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Erkennt nun einer der Massendurchflussmesser 25, 32 oder 33 einen
Abfall in der Spülgasdurchflussmenge,
so wird eine akustische oder optische Warneinrichtung aktiviert,
wodurch das Bedien-/oder Wartungspersonal eine eventuell begonnene
Belichtung auf dem Wafer noch abschließen kann. Anschließend wird
in der Kontroll- und Steuereinrichtung 27 bei Unterschreiten
der vorgegebenen Spülgasdurchflussmenge
in einem ersten Schritt das Shutter 31 derart aktiviert,
dass es in den Strahlengang 11 der Lichtquelle eingeschoben
wird. Befindet sich dabei das Shutter 31 im Strahlengang
vor der Reticle-Ebene,
so ist der gesamte nachfolgende Bereich vor den schädigenden
UV-Strahlen geschützt. Wird
die Störung
in der Spülgasdurchflussmenge nicht
innerhalb einer vorgegebenen Frist beseitigt, so kommt es in einem
zweiten Schritt zu einer Betätigung
der Abschalteinrichtung 29 für die Lichtquelle.
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Die mit der Kontroll- und Steuereinrichtung 27 verbundene
Zeitschalteinrichtung 36 kann dabei dafür sorgen, dass es bei einer
nur kurzfristigen Störung
der Spülgasdurchflussmenge,
bei der noch nicht die Gefahr bezüglich einer Schädigung der optischen
Elemente 8 besteht, noch nicht zu einer Aktivierung des
Shutters 31 und/oder der Abschalteinrichtung 29 kommt.