DE102008050868A1 - Fluid i.e. ultra-pure water, temperature stabilizing device for use during manufacturing of chips from silicon wafers, has reservoir lying in flow path of fluid and containing volume of fluid, where supplied fluid passes through reservoir - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturstabilisierung von Flüssigkeiten, vorzugsweise von ultrareinem Wasser, bei der Herstellung von Chips nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zur Temperaturstabilisierung solcher Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruches 11.The The invention relates to a device for temperature stabilization of liquids, preferably of ultrapure water, in the manufacture of chips according to the preamble of claim 1 and a method for temperature stabilization such liquids according to the preamble of claim 11.
Bei der Herstellung von Chips aus Wafern ist es bekannt, mit Hilfe von Laserstrahlen, die eine Linsenstruktur durchlaufen, den Wafer zu belichten. Um die Tiefenschärfe und die Verwendung von Linsen mit einer höheren nummerischen Apertur zu ermöglichen, wird der Bereich zwischen der letzten Linse und dem zu belichtenden Wafer mit ultrareinem Wasser gefüllt. Um eine zuverlässige Belichtung des Wafers zu gewährleisten, muss die Temperatur des ultrareinen Wassers mit hoher Genauigkeit den gewünschten Werten entsprechen. Hierzu werden sehr aufwändig gestaltete Einrichtungen eingesetzt, die mit Wärmeübertragern arbeiten, mit deren Hilfe die Temperatur des ultrareinen Wassers möglichst bei der erforderlichen Solltemperatur gehalten wird.at The production of chips from wafers is known with the help of Laser beams, which undergo a lens structure, the wafer to expose. To the depth of field and the use of lenses with a higher numerical aperture to enable becomes the area between the last lens and the one to be exposed Wafers filled with ultrapure water. To be a reliable To ensure exposure of the wafer must the temperature of the ultrapure water with high accuracy the wished Correspond to values. These are very elaborately designed facilities used with heat exchangers work, with the help of which the temperature of the ultrapure water preferably is maintained at the required set temperature.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Einrichtung und das gattungsgemäße Verfahren so auszubilden, dass mit geringem apparativem Aufwand die Temperatur der Flüssigkeit bei der Belichtung von Wafern genau eingehalten werden kann.Of the Invention is the object of the generic device and the generic method form so that with little equipment expense, the temperature the liquid can be accurately maintained during the exposure of wafers.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Einrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 11 gelöst.These Task is in the generic device according to the invention with the characterizing features of claim 1 and the generic method according to the invention with the characterizing features of claim 11 solved.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Flüssigkeit, die vorzugsweise ultrareines Wasser ist, durch wenigstens einen Speicher geleitet. Er enthält die gleiche Flüssigkeit. Da das Speichervolumen so bemessen ist, dass eine wesentliche Verweilzeit der Flüssigkeit erreicht wird, bildet der Speicher mit dem Flüssigkeitsvolumen eine thermische Masse, die dafür sorgt, dass ohne großen apparativen Aufwand die Flüssigkeit, die nach Durchströmen des Speichers dem Behandlungsort zugeführt wird, eine gewünschte mittlere Temperatur mit nur sehr geringen Schwankungen aufweist. Mit Hilfe des Speichers ist es möglich, auf einfache Weise die Temperatur der Flüssigkeit zuverlässig innerhalb der für die Behandlung notwendigen engen Temperaturgrenzen zu halten.at the device according to the invention becomes the liquid, which is preferably ultrapure water, by at least one Memory directed. He contains the same liquid. Since the storage volume is such that a substantial residence time of liquid is reached, the memory forms a thermal volume with the liquid volume Mass for that ensures that without big equipment expenditure the liquid, the after flowing through the memory is supplied to the treatment site, a desired mean Temperature with only very small fluctuations. With help of the memory it is possible In a simple way, the temperature of the liquid reliably within the for to keep the treatment necessary tight temperature limits.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Flüssigkeit dem gespeicherten Flüssigkeitsvolumen zugeführt. Das gespeicherte Flüssigkeitsvolumen wirkt als thermische Masse, die in Kombination mit dem Mischvorgang dazu führt, dass die Temperatur der Flüssigkeit mit hoher Genauigkeit auf dem gewünschten Wert gehalten bzw. auf ihn eingestellt werden kann.At the inventive method becomes the liquid supplied to the stored liquid volume. The stored liquid volume acts as a thermal mass, in combination with the mixing process leads, that the temperature of the liquid held with high accuracy at the desired value or can be adjusted to him.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.Further Features of the invention will become apparent from the other claims, the Description and the drawings.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigenThe The invention will be described with reference to some embodiments shown in the drawings explained in more detail. It demonstrate
Die im Folgenden beschriebene Einrichtung wird vorteilhaft bei der Halbleiterlithografie eingesetzt, um auf Silizium-Wafern elektronische Schaltmuster zu belichten. Die Belichtung wird mit Hilfe von Masken durchgeführt, durch die eine optische Projektion erfolgt. Bei der Herstellung von Chips werden üblicherweise mehr als 100 Schritte einschließlich der Lithografie durchgeführt, wobei Hunderte von Kopien eines integrierten Schaltkreises auf einem einzigen Wafer hergestellt werden. Ein Chip enthält üblicherweise 30 Schichten, die mit verschiedenen Prozessschritten auf dem Wafer hergestellt werden. Die eingesetzten Lithografiemaschinen arbeiten nach dem Tauchlithografie-Verfahren. Hierbei wird ein Laserstrahl durch Linsen auf den Wafer gerichtet. Zwischen der letzten Linse und dem Wafer befindet sich ultrareines Wasser als Flüssigkeit, welches die Tiefenschärfe verbessert und den Einsatz von Linsen mit einer höheren numerischen Apertur ermöglicht. Das zur Herstellung der Chips eingesetzte Tauchlithografie-Verfahren erfordert stabile thermische Bedingungen während der Belichtung des Wafers, insbesondere der Temperatur der Flüssigkeit zwischen der Linse und dem Wafer. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass der Brechungsindex der Flüssigkeit mit deren Temperatur zusammenhängt. Eine thermisch in stabile Flüssigkeit kann zu Defekten im Chip führen, so dass er unbrauchbar ist.The device described below is advantageously used in semiconductor lithography in order to expose electronic switching patterns on silicon wafers. Exposure is performed using masks through which an optical projection is made. In the manufacture of chips, typically more than 100 steps including lithography are performed, producing hundreds of copies of an integrated circuit on a single wafer. A chip usually contains 30 layers, which are produced with different process steps on the wafer. The lithography machines used work by the dip lithography method. Here, a laser beam is directed through lenses on the wafer. There is ultrapure water as a liquid between the last lens and the wafer, which enhances the depth of field and allows the use of lenses with a higher numerical aperture. The immersion lithography process used to make the chips requires stable thermal conditions during exposure of the wafer, particularly the temperature of the liquid between the lens and the wafer. It should be noted that the refractive index of the liquid is related to their temperature. A thermally stable liquid can lead to defects in the chip, so that it is unusable.
Die
Flüssigkeit,
vorzugsweise ultrareines Wasser, hat eine thermische Stabilität DTs. Sie ist definiert als
Es bedeuten
- T = Temperatur
- t = Zeit.
- T = temperature
- t = time.
In der angegebenen Gleichung bezeichnen T2 und T3 die jeweiligen Temperaturen des Mediums zu den Zeiten t1 und t2. Im beschriebenen Anwendungsfall der Lithografie müssen die Temperaturschwankungen der Flüssigkeit in einem Sub-Millikelvinbereich gehalten werden, zum Beispiel in einem Bereich von 1 bis 5 mK/min.In the given equation, T 2 and T 3 denote the respective temperatures of the medium at times t 1 and t 2 . In the described application of lithography, the temperature fluctuations of the liquid must be kept in a sub-millikelvin range, for example in a range of 1 to 5 mK / min.
Ein weiteres thermisches Kriterium ist die Temperatur T der Flüssigkeit. Diese Flüssigkeitstemperatur muss innerhalb zweier Temperaturgrenzbereiche liegen, die durch T1 (untere Grenze) und T4 (obere Grenze) bestimmt sind. Solch ein Temperaturbereich kann beispielsweise 20,000°C bis 20,200°C sein. Dieser Temperaturbereich darf während der Betriebszeit der Maschine nicht verlassen werden.Another thermal criterion is the temperature T of the liquid. This liquid temperature must be within two temperature limits defined by T 1 (lower limit) and T 4 (upper limit). Such a temperature range may be, for example, 20,000 ° C to 20,200 ° C. This temperature range must not be left during the operating time of the machine.
Als
drittes Kriterium ist, sofern in der Maschine verschiedene Flüssigkeitskreisläufe eingesetzt werden,
ein Temperaturfenster einzuhalten. Wenn zwei Flüssigkeitsströme beispielsweise
die absoluten oder relativen Temperaturen Tf1 und
Tf2 haben, dann wird dieses Temperaturfenster
To wie folgt definiert:
Dieses Temperaturfenster, also der Temperaturunterschied zwischen beiden Medien, muss sehr klein gehalten werden, damit die Fertigung der Chips nicht beeinträchtigt wird.This Temperature window, so the temperature difference between the two Media, must be kept very small, hence the production of the chips not impaired becomes.
Die Temperaturstabilisierung des Mediums wird durch die Kombination einer thermischen Masse und einer Flüssigkeitsmischfunktion erreicht. Diese Kombination erlaubt es, die Amplitude und die Frequenz einer Störung zu berücksichtigen.The Temperature stabilization of the medium is through the combination a thermal mass and a liquid mixing function achieved. This combination allows the amplitude and frequency of a disorder to take into account.
Ein
Beispiel einer thermischen Masse wird anhand von
Die
Strömungsquerschnitte
der Zuführleitung
Der
Speicher
Um
ein Bakterienwachstum innerhalb des Speichers
Im
Boden
Hochfrequente
Temperaturfluktuationen, die im Bereich von mK/s liegen, werden
durch die thermische Masse, das heißt die Wärmekapazität des Speichers
Niederfrequente Instabilitäten im Bereich von mK/5 min werden durch wenigstens einen Wärmetauscher aufgefangen bzw. kompensiert, der in noch zu beschreibender Weise in der Einrichtung vorgesehen ist.low instabilities in the range of mK / 5 min be through at least one heat exchanger caught or compensated, in the manner to be described is provided in the facility.
Die
Flüssigkeit,
die über
die Zuführleitung
Die
Kompensation hochfrequenter Instabilitäten wird hauptsächlich durch
die Wärmekapazität des Speichers
bestimmt. Die Verweilzeit der Flüssigkeit
im Speicher
Hierbei bedeuten
- t = Zeit
- Vtm = Volumen des Speichers
1 - = Volumenstrom der Flüssigkeit
- t = time
- V tm = volume of the memory
1 - = Volume flow of the liquid
Für sinusförmige Instabilitäten im mittleren Frequenzbereich
muss die Verweilzeit wenigstens doppelt so hoch sein wie die Dauer
der Instabilität:
Hierbei bedeutet
- Δt = Periode.
- Δt = period.
Die
Der
Deckel
Innerhalb
des Gehäuses
Im
Boden
Das
Tauchrohr
Bei
der beschriebenen Vorgehensweise erfolgt die Einhaltung der thermischen
Bedingungen durch die Kombination der Wärmekapazität des Speichers
Es
ist bekannt, die Temperatur eines strömenden Mediums durch Wärmeabgabe
oder Wärmeaufnahme
beispielsweise über
Wärmeübertrager von
einer äußeren Wärmequelle
oder Wärmesenke auf
einen gewünschten
Wert zu stabilisieren. Ein Nachteil einer solchen Ausbildung ist,
dass große Flächen zur Übertragung
der Wärme
notwendig sind und zeitliche Temperaturinstabilitäten der äußeren Wärmequelle
bzw. Wärmesenke
mindestens in gedämpfter
Form mit übertragen
werden. Mit der beschriebenen Vorgehensweise ist dies jedoch sehr einfach
und mit hoher Genauigkeit möglich,
indem in einem ersten Schritt die Temperatur des Mediums mittels
wärme übertragender
Elemente
Die
Einrichtung hat zwei durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnete
Einheiten
Der
Einheit
Die
Heiz/Kühleinheit
Die über die
Zuführleitung
Die
Flüssigkeit
gelangt in eine Auslassleitung
Die
andere Einheit
Die
beiden Flüssigkeiten
Die
Flüssigkeit
wird durch den Speicher
In
gleicher Weise durchläuft
die Flüssigkeit
Der
Einsatz der Speicher
Die
beiden Flüssigkeiten
Da
die Heizelemente
Wie
die beispielhaft angegebenen Temperaturen und thermischen Stabilitäten zeigen,
lassen sich diese Werte der beiden Flüssigkeiten mit sehr hoher Genauigkeit
so einstellen, dass an der Bearbeitungsstelle
Der Vorteil einer solchen Verfahrensstrategie besteht in der geringeren Komplexität des Systems und der hohen Genauigkeit. Es sind insbesondere keine sekundären Kreisläufe zum Heizen und Kühlen der Flüssigkeiten im Lithografiegerät erforderlich.The advantage of such a process strategy is the lower complexity of the system and the high accuracy. In particular, there are no secondary circuits for heating and cooling the fluids in the lithographic device required.
In
In
den Zuführleitungen
Die
Flüssigkeiten
durchströmen
nach dem Heizelement
In
Die beschriebene präzise Temperaturregelung lässt sich durch den Heizvorgang sehr einfach durchführen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, die präzise Temperaturregelung mittels eines Kühlvorganges durchzuführen. So ist es zum Beispiel möglich, die Flüssigkeiten zunächst über den Sollwert zu erhitzen und danach durch einen Abkühlvorgang die exakte Temperaturregelung vorzunehmen.The described precisely Temperature control leaves to perform very easily by the heating process. Basically but it is also possible, the precise Temperature control by means of a cooling process to perform. So is it possible, for example, the liquids first over the To heat setpoint and then by a cooling process the exact temperature control make.
Aufgrund
der kompakten Gestaltung der Einrichtung können die Wärmeverluste am Übergang von
den Einheiten
Wie
das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt,
kann durch Einsatz des Speichers
Da
der Speicher
Anhand
der
Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach
den
Die
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE200810050868 DE102008050868A1 (en) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Fluid i.e. ultra-pure water, temperature stabilizing device for use during manufacturing of chips from silicon wafers, has reservoir lying in flow path of fluid and containing volume of fluid, where supplied fluid passes through reservoir |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102008050868A1 true DE102008050868A1 (en) | 2010-04-08 |
Family
ID=41795147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200810050868 Ceased DE102008050868A1 (en) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Fluid i.e. ultra-pure water, temperature stabilizing device for use during manufacturing of chips from silicon wafers, has reservoir lying in flow path of fluid and containing volume of fluid, where supplied fluid passes through reservoir |
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Country | Link |
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DE (1) | DE102008050868A1 (en) |
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-
2008
- 2008-09-30 DE DE200810050868 patent/DE102008050868A1/en not_active Ceased
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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