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    本發明係關於在微影投影曝光設備中熱致動鏡之配置，其中鏡(901)具有光學有效面(901a)以及至少一出入通道(910、910')，至少一出入通道(910、910')係自該鏡不對應光學有效面之表面延伸於該有效面之方向，其中該配置係藉由出入通道(910)中傳播之電磁輻射針對鏡(901)之熱致動進行設計，其中該配置更具有至少一熱輻射裝置，其產生在出入通道(910、910')中傳播的電磁輻射，以及其中熱輻射裝置可沿著出入通道(910、910')致動。
    公开号:TW201319657A
    申请号:TW101134433
    申请日:2012-09-20
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Joachim Hartjes
    申请人:Zeiss Carl Smt Gmbh；
    IPC主号:G03F7-00
    专利说明:
    於微影投影曝光設備中熱致動鏡之配置
    本發明係關於在微影投影曝光設備中熱致動鏡之配置。
    微影製程係用於製造例如積體電路或液晶顯示器的微結構組件。所述微影製程係在具有照射系統及投影物鏡的所謂投影曝光設備中進行。於該實例中，利用照射系統照射的光罩(遮罩)影像係利用投影物鏡投射到塗有感光層(光阻)並配置在投影物鏡影像平面中的基板(例如矽晶圓)上，而將光罩結構轉移到塗在基板上的感光塗層。
    基於缺乏可用的合適透明折射材料，而設計採用針對EUV範圍(亦即波長例如約13 nm或約7 nm)的反射鏡作為投影物鏡中用於成像程序的光學組件。實作上發生的問題在於，因吸收EUV光源發射的輻射而造成EUV反射鏡溫度上升，進而產生熱膨脹或變形，此膨脹或變形結果會造成光學系統成像性質的惡化。為了評估這些效應並盡可能進行補償，因此需要盡可能精確地判斷反射鏡溫度上升的程度，並盡可能將其控制在熱致動的敏感度。關於此點，在實作上可產生其他問題，例如在微影製程中利用特殊照射設定(例如二極或四極設定)及利用光罩造成的繞射級數，由EUV輻射所造成的熱輸入會隨著瞳附近反射鏡的光學有效截面而變化，亦即此涉及將非均勻的熱輸入反射鏡。此外，光罩的場變異及/或部分遮蔽全部的場會導致在場的附近反射鏡上造成不均勻的光強度。
    鏡溫量測及/或致動反射鏡或其目標變形的方法可由例如WO 2010/018753 A1、US 2004/0051984 A1、WO 2008/034636 A2、DE 10 2009 024 118 A1及WO 2009/046955 A2得知。
    本發明之一目的在於提供一種在微影投影曝光設備中熱致動鏡之配置，其達到快速又可靠的熱致動，而不會不利地影響微影製程並能至少部分地補償於操作該微影投影曝光設備時因輻射吸收而造成反射鏡的熱表面形變。
    該目的係藉由具有申請專利範圍獨立項特徵之配置而達成。
    在微影投影曝光設備中熱致動鏡之配置中，其中該鏡具有光學有效面以及至少一出入通道，該至少一出入通道係自鏡不對應光學有效面之表面延伸於該有效面之方向，其中該配置係藉由出入通道中傳播之電磁輻射針對鏡之熱致動進行設計，該配置更具有至少一熱輻射裝置，其產生在出入通道中傳播的電磁輻射，其中熱輻射裝置可沿著出入通道致動。
    根據本發明，可改變鏡之加熱區(具體係鏡之光學有效面區域)與其藉由熱致動最後達到的逆變形，而可達到鏡在熱致動方面相關的另一自由度。具體而言，利用熱致動鏡達到的逆變形可至少部分補償因為在該微影投影曝光設備運作中吸收光源發射之輻射而使鏡產生的熱表面變形。
    再者，根據本發明，在微影投影曝光設備中鏡的熱致動係藉由出入通道實施，其中出入通道係自鏡不是光學有效面的表面延伸入鏡基板。藉著該出入通道，用於熱致動的電磁輻射可通過進入鏡基板材料，而不會在鏡的光學有效面，而是在緊鄰該光學有效面的附近有不好的影響。
    「熱輻射裝置可沿著出入通道致動」的措辭亦包含熱輻射裝置的位置可僅沿著部分出入通道改變的實施例(例如藉由改變熱輻射裝置沿著出入通道之部分長度的前進位置)。
    在一實施例中，配置具有操縱器，用於改變熱輻射裝置沿著出入通道的前進位置。
    在一實施例中，熱輻射裝置為具有較佳實質針狀幾何形狀的加熱條。此在涉及相對小結構空間方面上尤其具有優勢，例如能實現組合反射鏡之個別琢面的熱致動。
    在一實施例中，鏡具有複數出入通道。再者，在一實施例中，配置具有複數熱輻射裝置，其係配置成陣列。再者，在一實施例中，熱輻射裝置係可選擇地致動。因此，可提供位置解析的熱致動，對於實現由多個鏡琢面構成之組合反射鏡之上述熱致動尤其有利。在此種實施例中，各該鏡琢面可具有至少一出入通道，其中熱輻射裝置可沿著該出入通道致動。
    在一實施例中，配置具有至少不同幾何形狀的兩個出入通道。
    在一實施例中，至少一出入通道具有與圓柱幾何形狀不同的幾何形狀。此種幾何形狀可為例如錐形幾何形狀。然而，本發明不限於此，亦可為其他幾何形狀，例如個別出入通道之直徑為階梯式改變。此種幾何形狀對於例如使用錐形出入通道比使用圓柱形幾何形狀之出入通道在鏡(例如組合反射鏡)之預定(邊緣)區域較可得到所欲效應時較有優勢。
    在一實施例中，至少一熱輻射裝置亦可相對出入通道之方向側向致動。
    在一實施例中，至少一熱輻射裝置係連接可調加熱裝置。選替或此外於熱輻射裝置的前進位置，由此種用於加熱鏡基板之可調加熱裝置設定的溫度，形成鏡之熱致動變化的另一參數。
    在一實施例中，配置更具有冷卻器，用於將熱散熱至環境中。
    本發明亦關於一種在微影投影曝光設備中熱致動鏡的方法，其中該鏡具有光學有效面以及至少一出入通道，該至少一出入通道係自鏡不對應光學有效面之表面延伸於該有效面之方向；以及其中鏡之熱致動係藉由在出入通道傳播之電磁輻射進行，其中熱輻射裝置可沿著出入通道致動。
    在一實施例中，藉由鏡之熱致動所達到的逆變形至少部分補償鏡之熱表面變形，該熱表面變形係由於吸收微影投影曝光設備操作中光源發射的輻射所造成。
    在一實施例中，電磁輻射係藉由選擇性致動的熱輻射裝置之配置所產生。
    在一實施例中，該鏡係由多個鏡琢面所構成。
    根據本發明其他觀點，在微影投影曝光設備中用於熱致動鏡之配置中，鏡具有光學有效面以及至少一出入通道，該至少一出入通道係自該鏡不對應該光學有效面之表面延伸於該有效面之方向，以及其中該配置係藉由出入通道中傳播之電磁輻射針對鏡之熱致動進行設計。因此，本發明係基於藉由自鏡之非光學有效面的表面延伸入鏡基板的出入通道，來實施微影投影曝光設備中鏡之熱致動的概念。藉由該出入通道，用於熱致動的電磁輻射可通過進入鏡基板材料，而不會在鏡的光學有效面而是在緊鄰該光學有效面的附近有不好的影響。
    根據本發明其他觀點，在微影投影曝光設備中用於鏡之熱致動及/或鏡溫量測之配置中，鏡具有光學有效面以及至少一出入通道，該至少一出入通道係自該鏡不對應該光學有效面之表面延伸於該有效面之方向，以及其中該配置係藉由出入通道中傳播之電磁輻射針對鏡之熱致動及/或鏡溫量測進行設計，其中電磁輻射在出入通道內反射複數次。
    因此，本發明亦包含藉由自鏡之非光學有效面的表面延伸入鏡基板的出入通道，來實施微影投影曝光設備中鏡之熱致動及/或鏡溫量測的概念。藉由該出入通道，用於熱致動及/或鏡溫量測的電磁輻射可「讀取(read off)」(在鏡溫量測案例中)或(在熱致動案例中)通過進入鏡基板材料，而不會在鏡的光學有效而是在緊鄰該光學有效面的附近有不好的影響。
    在本發明該觀點中，尤其應用在出入通道內反射之電磁輻射具有足夠淺的反射角，亦即涉及稱為「掠入射」的狀況，係僅由在出入通道造成反射之壁或表面的發射率或吸收非常小或可忽視的部分所決定的事實。或者，此種在出入通道內的掠入射，使狀況涉及實質沿著出入通道(向前)傳輸電磁輻射，而使出入通道之個別反射壁本身僅具有很小或可忽視的輻射貢獻。
    結果在鏡溫量測的案例中，電磁輻射可藉由出入通道自讀取輻射的位置或緊鄰鏡之光學有效面附近區域傳輸至設置在鏡基板外的感測器，以藉由在鏡基板外進行的量測及評估而得到關於鏡之光學有效面的溫度狀態資訊，並選擇性提供鏡溫量測的有效調節。
    相反地，在熱致動案例中，可藉由出入通道將電磁輻射之特殊目標及控制的耦合提供至緊鄰光學有效面的附近區域中，其中以特殊目標及控制導入的電磁輻射可結合利用適當冷卻的永久散熱，尤其是以有利於調節程序的方式(如後詳述)。
    於一優勢組態中，電磁輻射在出入通道內的反射角係不大於20°，較佳不大於15°，藉此提供上述的「掠入射」。
    於該方面中，反射角於此及於後解釋為入射及反射光束相對於反射面的角度。
    為了確認影響鏡溫量測或熱致動的所有電磁輻射滿足前述的角度條件，可使用合適的角度鑑別光學系統，以在例如用於鏡溫量測之感測器位置適當地限制角度範圍。
    在一實施例中，所討論的電磁輻射係使鏡為至少區域式不透明的波長。具體而言，電磁輻射較佳波長為至少2.5 μm，更具體而言，波長為至少5 μm，如可藉由例如所謂低溫輻射裝置在最高400℃之溫度(具體為高達200℃之範圍)實施者。
    該波長範圍同時對應於通常用於EUV微影之鏡材料(例如玻璃材料)之主輻射成分之相關波長範圍，鏡材料具有極低的膨脹係數或幾乎零膨脹(=「超低」或「零膨脹」玻璃)。此種鏡基板材料例如為玻璃陶瓷，由SCHOTT Glas上市且商標為Zerodur®。其他可使用的材料例如為碳化矽。
    於前述至少5 μm的波長範圍中，同時保證波長係在所討論之鏡基板材料之傳輸窗(其通常包含低於4 μm的波長)外。因此，避免外部或光學系統的電磁輻射以背景輻射方式通過鏡基板材料進入出入通道，而對鏡溫量測或熱致動有不利的影響。再者，大於5 μm的波長範圍係精確地為熱電堆感測器(thermopile sensor)(其根據本發明可使用達到特別優勢)響應或具有最大感度的範圍，亦即優勢地應用。
    該狀況示意地顯示於圖2，其中所討論之「零膨脹玻璃」的傳輸窗以「I」表示，而熱電堆感測器之感度窗以「II」表示，其中圖中所示曲線分別表示黑體輻射在20℃及200℃之間的溫度(以20℃為步階)之光譜輻射密度(單位為瓦/(m*m2*sr))。
    在一實施例中，出入通道藉由其餘的鏡材料部分與光學有效面分開，其厚度係在5至20 mm的範圍。舉例而言，在鏡溫量測的案例中，可達到足夠短的響應時間(對應於熱輸入與來自感測器之相應響應之間的延遲)，以達到良好的調節性能。另一方面，(由於間隔不是太小且較佳不低於5 mm)，其可在光學有效面之既有局部變化上達到所欲的平均效應，藉此平均去除對應不想要的波動。
    在一實施例中，出入通道係自鏡與光學有效面相對之表面延伸於光學有效面之方向。然而，本揭露不限於此，而在其他實施例中，出入通道亦可自鏡不對應光學有效面之其他表面延伸進入鏡(例如因為結構空間的原因，適當地利用在光學系統中的鏡位置)。
    本揭露同樣可用於微影投影曝光設備之投影物鏡或照射系統中，尤其是針對EUV設計的微影投影曝光設備。
    在一實施例中，該配置更具有調節裝置，藉由調節裝置鏡可加熱至固定溫度或取決於鏡溫量測加熱至暫時可變預設溫度。
    具體而言，該溫度可在22℃至45℃之間的範圍，更具體係在25℃至40℃之間的範圍。再者，該溫度可對應所謂的零交叉溫度，在零交叉溫度時鏡基板材料沒有或僅有可忽視的熱膨脹，而使在微影製程中輸入到鏡基板材料且可能不均勻的熱輸入不會造成變形或光學像差現象，或者像差現象仍可利用現有校正手段進行校正。
    在一實施例中，該配置具有複數上述類型的出入通道，藉此可提供位置解析的鏡溫量測及/或熱致動，如後詳述。
    在一實施例中，該配置更具有至少一熱輻射裝置，其產生在出入通道內傳播的電磁輻射(尤其是反射複數次)。
    在一實施例中，該配置更可具有操縱器，用於改變熱輻射裝置沿著出入通道的前進位置。於該方式中，可改變鏡之加熱區(具體係鏡之光學有效面區域)與其藉由本揭露之熱致動最後達到的(逆)變形，而可達到鏡在熱致動方面相關的另一自由度。
    熱輻射裝置可為具有較佳實質針狀幾何形狀的加熱條，其在關於相對小結構空間方面上尤其具有優勢。
    在一實施例中，至少一出入通道可具有與圓柱幾何形狀不同的幾何形狀，尤其是錐狀幾何。此外，該配置可具有不同幾何形狀的至少兩個出入通道。熱輻射裝置可連接可調加熱裝置。選替或此外於熱輻射裝置的前進位置，由此種用於加熱鏡基板之可調加熱裝置設定的溫度，形成鏡之熱致動變化的另一參數。
    熱輻射裝置可涉及低溫輻射裝置(相關溫度係在最高達400℃的範圍)或高溫輻射裝置(相關溫度係高於400℃)。此外，亦可使用單色光源(例如雷射或LED形式)作為熱輻射裝置。
    在一實施例中，該配置具有複數此種熱輻射裝置，其係配置為陣列並可選擇性致動。
    在一實施例中，該配置更包含冷卻器，係用於將熱散熱至環境中。具體而言，該冷卻器可處於固定溫度。藉由結合此種冷卻器造成的固定散熱流與可藉由低溫輻射裝置之配置選擇性致動的熱輸入，可提供在調節程序上特別有效率且對輸入至鏡之非均勻熱輸入有特別快速反應的配置，其係藉由低溫輻射裝置發射以特殊目標變化之熱輻射進行。
    本揭露更關於一種在微影投影曝光設備中鏡之熱致動及/或鏡溫量測的方法。針對本方法之較佳組態或優點而言，係關注於本揭露前述有關配置的資訊。
    在一實施例中，電磁輻射係藉由選擇性可致動熱輻射裝置之配置所產生。於此，熱輻射裝置亦可為低溫輻射裝置(相關溫度係在最高達400℃的範圍)或高溫輻射裝置(相關溫度係高於400℃)。亦可使用單色光源(例如雷射或LED形式)作為熱輻射裝置。
    本揭露的其他組態係參見說明及所附申請專利範圍中。
    於後首先參考圖1，說明本發明第一實施例中用於鏡溫量測之配置。
    圖1示意地顯示鏡101，其光學有效面標示為參考符號101a，其中鏡基板之側表面標示為參考符號101b，且遠離光學有效面101a的表面或鏡之後側標示為參考符號101c。出入通道110延伸入鏡101之鏡基板，出入通道110例如為鑽孔形式，且其端面(即朝向鏡101之光學有效面101a者)標示為參考符號110a，其側表面或側壁標示為參考符號110b。反射塗層(未示於圖1)設置在鏡101之光學有效面101a上。
    圖1及其他圖式代表非真正尺寸的示意圖，其中出入通道110純粹例示的尺寸可包含鑽孔直徑為5至20 mm間的範圍(本發明不限於此)，而光學有效面101a相距端面110a之間距(標示為「d」)係為5至20 mm間的範圍。鏡101本身的一般厚度可例如為約50 mm至120 mm間的範圍(僅為例舉不用於限制本發明)。
    圖1所示之配置更包含管件120，其從反射鏡101外部區域突出進入出入通道110。管件120之端部相距出入通道110之端面110a的間距標示為「a」，其可為例如至少3 mm(致動鏡案例)或至少0.5 mm(非致動或靜態鏡案例)，本發明不限於此。例如致動鏡案例的至少3 mm及非致動或靜態鏡案例的至少0.5 mm等相應數值可應用到出入通道110之側壁110b的間距上。
    圖1的配置100更包含感測器130，其配置在管件120的端部並在反射鏡101外，且於例示實施例中為熱電堆感測器形式。此種已知方式的熱電堆感測器包含要被照射之暗黑表面形式的接收器膜以及一連串的熱電偶元件，其放大藉由轉化所量測溫差而得的電壓。在該案例中相關的一般電壓擺動可為例如40 μV/K且可利用預放大器140進一步放大。
    如圖1中虛線所示，在鏡101之光學有效面101a的熱負載案例中，在緊鄰光學有效面101a附近(更具體係在出入通道110之端面110a)讀取的熱幅射，係藉由在管件120管壁的多重掠入射反射通過到達查明前述負載所造成溫度改變之感測器130。為了確認僅評估在管件120管壁以掠入射條件反射的電磁輻射，感測器130可具有已知方式的角度鑒別光學系統。此外，為了確認僅評估上述波長範圍高於5 μm的電磁輻射，可使用合適的濾波器，其例如完全阻擋低於5 μm的波長(其中例如上述具有幾乎零熱膨脹之玻璃材料的鏡材料仍運作如透明的)。
    在其他實施例中，圖1所示之結構不僅可用於監控鏡溫量測，亦可用於主動調節鏡溫量測(使用合適的調節裝置)。於該案例中，具體係鏡101從一開始就可維持在使鏡表面之任何溫度梯度不會再產生鏡基板材料變形的溫度(例如因特殊照射設定造成不均勻熱負載的結果)。關於該方面，可運用在溫度相依性上，熱膨脹係數(單位為m/(m*K))在周圍之鏡基板材料沒有或僅有可忽略的熱膨脹之區域具有零交叉。
    該溫度亦稱為零交叉溫度。零交叉溫度可根據熱設計要求由材料製造商設定，通常溫度值在22℃至40℃之間。於後配合本發明之熱致動並參考圖5會更詳細說明此點。
    圖3顯示鏡溫量測之另一實施例，其基本上類似於圖1的結構，其中彼此對應或涉及實質相同功能的組件比照圖1標示但將參考符號加上「200」。圖3的配置與圖1的不同之處在於感測器330不是放置於鏡301外面，而是在緊鄰出入通道310之端面310a的附近。舉例而言，不用圖1中的管件120，而可提供類似組件320，但是其具有端載部或頂部320a，而感測器330設置於其上。該結構優於圖1之處在於將出入通道310之端面310a位置讀取之電磁輻射轉換成電壓的轉換已在緊鄰該端面310a的附近進行，使得僅該電壓仍必須透過出入通道310傳輸。如圖3所示，針對該目的，使合適的電線325通到預放大器340。
    圖4顯示根據本發明用於鏡溫量測之配置的另一實施例，其中相較於圖1，類似或涉及實質相同功能的配置組件之參考符號增加「300」以進行識別。
    圖4的配置400與圖1的配置100不同之處在於在出入通道410內省略了管件，其壁410b本身藉由拋光等做成有足夠的反射性，而使鏡401的鏡基板利用該壁410b本身的反射組態執行圖1之管件120實施的光波導功能。關於適當間距、尺寸及反射角方面可參照上述實施例。於圖4之配置中，類似於上述實施例，關於入射於感測器430之電磁輻射，相較於沿著出入通道410「向前」傳輸並自出入通道410之端面410a進行輻射讀取操作位置傳輸之輻射成分，係可忽略自出入通道410之壁410b的發射成分，不是針對例如整個孔洞量測的平均溫度，而是實質在端面410a的溫度，亦即在緊鄰鏡401之光學有效面附近。如上述實施例，藉由適當的校正模型在此案例中可消除可能因出入通道410之孔洞壁之輻射發射而存在的背景成分。
    於後詳細說明根據本發明在微影投影曝光設備中鏡的致動。省先，參考圖5及圖6說明關於熱致動的不同概念。
    圖5之示意圖由箭頭分別顯示非操作狀態(圖5a)及晶圓曝光期間的狀態(圖5b)進入鏡元件501之熱流或輸入，其中A表示由於吸收EUV光的熱輸入(在投影曝光設備之非操作狀態並未呈現)，B表示導入的加熱功率(例如使用調節器，運用圖1至圖4之鏡溫量測)，C表示在鏡501之光學有效面所得的總熱輸入，D表示在鏡元件501內的熱流，而E表示自鏡元件501至冷卻器550的散熱流。
    由圖5b可知，在鏡501之非均勻熱負載(例如涉及特殊照射設定)公知會在鏡元件501內導致局部溫度非均勻性或梯度，但關於此點，如前所述，只要使用加熱功率B將熱調節至零交叉溫度範圍的適當溫度，溫度的非均勻性對鏡變形現象或配置的光學性質就不會有任何明顯效應。
    然而，若如所述在鏡501設定的溫度梯度偏離零交叉溫度附近仍可接受的範圍，則可造成鏡501的變形及光學像差現象。為補償此點，如圖6b所示，藉由二維加熱裝置產生與吸收EUV光A之非均勻熱輸入互補的熱輸入輪廓B，而得到總致狀態C再次對應均勻熱輸入的結果(在鏡601中沒有產生溫度梯度)。針對此目的，不同於圖5，使用可以二維變化方式或以位置解析方式致動的熱致動器，如於後參考圖7的說明。
    於後參考圖7及圖8說明本發明用於熱致動鏡之配置的不同實施例。
    圖7首先顯示具有複數出入通道710、711、712等之鏡701的示意圖，類似於圖1及圖3之出入通道110及310，分別自鏡後側朝鏡701之光學有效面701a方向延伸。鏡之光學有效面701a區域中的反射層701a’在圖7(以及圖8)中以斜線表示，並僅以示意誇張放大方式顯示。
    再者，以對應於圖1及圖3實施例之方式，個別管件720、721、722等延伸入出入通道710、711、712等。舉例而言，關於出入通道710、711、712等距離鏡701之光學有效面701a的適當間距或尺寸可分別參考圖1及圖3的說明。
    不同於圖1用於鏡溫量測的實施例，如圖7所示，沒有感測器配置在鏡701外之出入通道710、711、712等的端部，而是各具有低溫輻射裝置760、761、762等，其產生具有最大輻射密度在5至10 μm範圍之間的熱輻射，例如黑體輻射裝置涉及在最高400℃範圍之溫度，通常在100℃至200℃範圍之間。在其他實施例中，除了低溫輻射裝置，亦可使用高溫輻射裝置(涉及高於400℃的溫度)或例如單色光源(例如雷射或LED形式)作為熱輻射裝置。
    低溫輻射裝置760、761、762等產生的熱輻射通過個別出入通道710、711、712等(類似於圖1、圖3及圖4，但現為反向)並朝個別出入通道710、711、712等之光學有效面701a到達端面710a、711a、712a等，其中如上述實施例，係以低反射角(較佳不大於20°，更佳不大於15°)之掠入射方式在出入通道710、711、712等之個別壁反射。關於此點，於此及於後反射角解釋為入射及反射光束相對於反射面的角度(圖7中標示為「α」)。
    於此案例中，一方面掠入射使熱輻射之主要部分到達個別出入通道710、711、712等之前述端面710a、711a、712a等，而在個別出入通道710、711、712等之壁上僅有可忽略的些微比例的吸收。另一方面，再次重申，熱輻射波長係在鏡基板材料(例如前述具有零(幾乎)膨脹的玻璃材料)實際不透光的範圍，而使熱輻射可在緊鄰光學有效面701a附近有效地耦合至鏡基板材料。
    由圖7亦可知，個別分開的致動裝置760a、761a等係關聯於各低溫輻射裝置760、761等，而使低溫輻射裝置760、761等之整體配置(其架構為矩陣形狀之陣列形式)為可選擇性致動，以提供二維位置解析熱輸入至鏡701(類似於圖6，但是從鏡的後側)，且以此方式考慮到鏡701之上述局部非均勻溫度分布(例如由預定照射設定所造成)。
    此外，圖7之配置700的組件部分為具有複數冷卻通道751的冷卻器750，冷卻通道751各具有流過其中的個別冷卻介質752。冷卻器750用於將熱永遠散熱至環境中，且處於固定溫度(其中個別溫度值可為例如但不限於從22℃低至例如絕對溫度77K之一般超低溫(當使用例如液態氮時))。以此方式，亦即提供固定排熱流之冷卻器750與藉由低溫輻射裝置760、761等之配置可控熱輸入之結合結果，實施在調節程序方面特別有效率的配置，尤其藉由低溫輻射裝置760、761等發射之熱或紅外線輻射的相應變化能達到對非均勻熱輸入的快速調節。
    如上述實施例，圖7之配置亦避免所用組件與鏡701的機械接觸。此外，藉由僅在配置700內實施熱致動或從外部僅察知冷卻器750(其溫度為固定的)的事實，避免鏡周遭的干擾，具體而言無雜光進入系統。
    圖7之配置中的組件(一方面為冷卻器750及另一方面為包含低溫輻射裝置760、761等之配置)可同時操作。然而，冷卻器750及包含低溫輻射裝置760、761等之配置亦可彼此獨立操作或關閉。換言之，亦可只實施加熱或饋入熱輻射至出入通道的端面711a等而不同時冷卻，或者可只實施從出入通道之端面711a等散熱至外部冷卻器或蓄庫，於後參考圖9詳細說明。
    藉由所述相對於外部的熱中和性質以及避免干擾鏡701的光學有效面701a，圖7所示的結構適合用於以所謂模組方式耦合至通常用於製造期間的(干涉儀的)量測結構(=「計量工具」)，而使利用此種結構於製造期間進行之鏡701量測已可實施於鏡701亦操作於後續實際微影製程的熱條件。關於此點，亦可已經在鏡701實施後續微影製程發生的相應溫度梯度(例如利用預定照射設定)，以避免從製造轉移至操作時發生相應的轉移失誤。
    雖然之前已參考圖7說明熱致動，複數出入通道710、711、712等的概念亦可用於圖1、圖3及圖4所述的鏡溫量測，而可以位置解析關係方式實施(例如藉由具有個別相關感測器之二維陣列的出入通道)。
    在其他實施例中，類似於圖3的加熱原理亦可用於圖7的變化例中，其中低溫輻射裝置760、761等係放置在緊鄰個別出入通道710、711、712等之端面710a、711a、712a等的附近。
    圖8顯示另一實施例，相較於圖7，其中相應的元件或實質相同功能的元件以參考符號加上「100」表示。配置800與圖7的配置700不同之處在於不是用複數低溫輻射裝置760、761等，而是僅有單一個低溫輻射裝置860，然而其具有相應的大表面積並代表可熱致動或可加熱的板(再次為黑體形式)，其發射的熱輻射進入分布在鏡801後側801c之出入通道810、811等(類似圖7)，在管件820、821等之壁上掠入射反射後通過到達出入通道810、811之個別端部810a、811a等，因而耦合至緊鄰鏡801之光學有效面801a附近的鏡基板材料。於此，在其他實施例中，除了低溫輻射裝置860，亦可使用高溫輻射裝置(相關溫度高於400℃)或單色光源(例如雷射或LED形式)作為熱輻射裝置。
    在另一方面，根據本發明呈現在鏡內的出入通道藉由熱輻射的導引式發射可用於實施鏡之光學有效面的被動冷卻。圖9用於說明該原理，進而顯示鏡900，其在所示實施例為由複數鏡琢面901、902、903構成之組合反射鏡形式，其中具有出入通道911、912、913(於本實施例係在各鏡琢面中)。於該配置中，鏡可為類似本發明其他實施例的組成，亦可為個別鏡(例如光學投射系統中的成像鏡)。鏡琢面可為個別地致動，如圖9之雙箭頭P1及P2所示(本發明不限於此)。
    圖9示意所示，加熱鏡900之光學有效面901a、902a、903a時產生的IR輻射(通常波長在0.8 μm至1000 μm之間的範圍)沿著出入通道911、912、913傳播並到達蓄庫940，藉此消散IR輻射。如圖9所示進行，並沒有卡入出入通道911、912、913的冷卻指狀物，亦即單純利用IR輻射沿著出入通道911、912、913的導引式發射，出入通道911、912、913作為IR輻射的波導。因此，提供相對低結構複雜度的被動冷卻。
    關於例如出入通道911、912、913之合適尺寸及大小(具體係相對於朝向鏡琢面901、902、903之個別光學有效面901a、902a、903a的端面橫向範圍及間距，出入通道911、912、913之端面相對於光學有效面901a、902a及903a的橫向範圍及間距以及關於IR輻射所致的反射角)，參考前述圖1至圖8的說明。被動冷卻的效率一方面取決於蓄庫940的溫度(溫度越低，相應被動冷卻越有效)，另一方面取決於出入通道佔據的面積。舉例而言，若所有出入通道911、912、913之截面積相對於鏡後側截面積的比例假設約為50%，此外例如若考量光學有效面901加熱至約40℃的溫度且蓄庫溫度為0℃，則利用被動冷卻可達到每小時降溫1-2℃數量級的數值。
    如圖10a所示，出入通道911、912、913的壁或內部可具有反射性質，亦即可具有反射塗層或鏡面911b、912b、913b。
    此外，出入通道在其端面及側表面或側壁可具有不同程度的發射率(例如藉由塗黑出入通道的端面以及利用銀或碘化銀使出入通道的側表面或側壁變成鏡面)。因此，出入通道911、912、913的端面可設計成具有接近1的發射率(例如藉由針對IR輻射的適當抗反射塗層，亦即例如在10-20 μm之吸收光譜範圍具有最大值之吸收層)，而出入通道之側表面或側壁則具有接近於0的發射率。再者，鏡後側(即相對於光學有效面的表面)較佳鏡面化，以避免鏡後側因為鏡材料及處於較低溫之蓄庫940間的輻射交換造成極端過度的冷卻，並避免在鏡材料產生不必要的溫度梯度。
    藉由實質或主要僅來自出入通道之端面(而非或極小程度來自出入通道之側表面或側壁)的熱輻射導引式發射(或針對光學有效面傳輸熱至其端面)，上述組態有助於達到例如鏡之光學有效面的上述被動冷卻。換言之，以此方式可確信鏡材料在側表面或側壁區域的局部冷卻不會變得過度或取決於個別出入通道周圍的材料，而使冷卻實質僅作用在出入通道之端面區域，因此僅在鏡之光學有效面附近。
    圖10b示意所示，複數出入通道911、912、913等可配置成二維陣列。出入通道911、912、913等基本上可為任何幾何形狀的截面(例如圓形或矩形)。在圖10b的實施例中，出入通道911、912、913等為蜂巢式幾何形狀(例如六角形)，其優點在於機械強度或穩定性方面，即使相對於個別鏡琢面901、902、903的總體積具有相當高比例出入通道911、912、913等，鏡琢面901、902、903仍可達到適當的強度。圖10c所示，平面視圖的個別鏡琢面901、902、903可具有平滑又穩定延伸的表面或光學有效面。
    於後參考圖11說明本發明另一實施例。圖11之組態與圖9的不同之處在於配置945(較佳為陣列或矩陣形式)包含IR二極體雷射陣列形式的熱輻射裝置，而不是用於消散IP輻射的蓄庫940。類似於圖7朝光學有效面701a，配置945之二極體雷射946所產生的熱輻射通過個別出入通道911、912、913並達到個別出入通道911、912、913的端面，其中如上述實施例所述係在出入通道911、912、913之個別壁上進行掠入式反射。
    圖11之實施例可為實質類似於圖7之實施例的組態，其中尤其類似於圖7，配置945之個別熱輻射裝置或IR二極體雷射可選擇性地致動，以依據相關個別特定因素提供局部目標性可變輸入至個別鏡琢面901、902、903。然而，除了圖11實施組合反射鏡應用，圖11之組態與圖7的不同之處在於，如圖11所示，該配置不涉及同時冷卻(如圖7之配置藉由冷卻器750所執行者)，亦即該配置只涉及個別鏡琢面901、902、903的加熱。在其他方面，參考之前圖1至圖10關於例如出入通道911、912、913之合適尺寸及大小以及所致IR輻射反射角之相關說明。
    於後參考圖12及圖13說明與鏡熱特性相關之致動器的其他實施例。關於此點，相較於圖8，在功能方面相容的相應元件再次以參考符號加上「100」表示。
    鏡901可為個別鏡(例如光學投射系統中的成像鏡)或亦可為由多個鏡元件所構成的組合反射鏡。再者，複數熱輻射裝置/出入通道可實施於由多個鏡元件所構成之組合反射鏡以及單一鏡(例如相對大尺寸的鏡)。
    在圖12的實施例中，加熱條960用作為溫度輻射裝置，其中在此實施例加熱條為實質針狀(因此僅佔據小量的空間)並裝設成可沿著鏡901的出入通道910(即沿著座標系統的z軸)位移。利用加熱條960的位移，可改變在鏡901的加熱區(具體係由多個鏡元件所構成之鏡901之光學有效面901a區域)以及進而藉由本發明熱致動可達到之(逆)變形。因此，例如明顯可知加熱條960在出入通道910之初始位置中(即遠離鏡901的光學有效面901a)的位移造成鏡基板材料中產生溫度梯度，其係不同於進入緊鄰出入通道910之端面910a附近的前進移動。因此，加熱條960的可位移性提供鏡901之熱致動方面的另一個自由度。
    加熱條960的位移可從緊鄰出入通道910之端面910a附近的位置到出入通道910外的區域。一般位移行程可為0-30 mm的數量級(本發明不限於此)，0 mm的值對應於出入通道910在遠離光學有效面910a之側的起點。關於此點，具體而言，加熱條960的位移行程可直接延伸於出入通道910之端部910a前方(例如與其相距1 mm的距離)，其中如上所述，避免相關於鏡材料的機械接觸，而不對鏡901施加任何不必要的機械變形。
    加熱條960藉由加熱裝置970進行加熱並作用為黑體輻射，以發射熱至所有空間方向。舉例而言，加熱條960的加熱溫度可在60℃至350℃範圍之間(本發明不限於此)。絕緣板980可由例如適當陶瓷材料所製，其避免從加熱裝置970傳送不必要的熱到鏡901。除了加熱條960的前進位置，由加熱裝置970針對加熱鏡基板而設定的溫度形成鏡901之熱致動變化的另一參數。
    現說明圖12之可行操作模式。
    圖12之配置藉由變化加熱鏡901的熱致動可用於影響鏡901的成像性質。本案例中所用的量測技術可涉及直接量測鏡901發出之波前的量測裝置。於鏡901為多個鏡元件構成之組合反射鏡形式的案例中，所致波前係藉由重疊鏡元件個別貢獻所產生。利用對於鏡901加熱時發生的行為知識，則可藉由本發明之熱致動對波前的變化做出反應。
    此點在實作中，為了特性化圖12之配置在加熱時針對複數(例如兩百個)不同加熱鏡基板程序的行為，藉由模擬或量測，在各案例可提供針對決定來自鏡901之波前以確認所討論之加熱分別達到的波前改變。這些鏡基板的加熱程序在各案例的不同之處可在於之前所述由加熱裝置970設定的溫度及/或加熱條960的前進位置。在鏡基板材料中產生時間相依之溫度梯度或隨著時間變化的案例中，亦可考慮並評估最終在鏡901發生的變形。
    校正操作中所得的結果可儲存成適當的表，並可用於系統操作中，以確定哪個加熱程序是最適合預定量測的波前，以產生合適的逆變形。
    現在針對預定輻射負載，關於系統操作中的鏡901，在無熱致動時間案例中發生的光學有效面901a的變形，則可基於校正操作中記錄的資料精確地選擇預定加熱或致動模式，以此特定方式提供相反的作用或補償效應。
    鏡901的熱行為具體可藉由FEM模擬操作(FEM=「有限元素方法」)特性化，一方面查明系統運作中鏡上的預定負載所造成的變形以及哪種熱致動(「反向加熱作用」)適合用於補償此種變形現象。舉例而言，若系統運作時執行的波前量測得到不想要的三波痕，則可由校正程序中先前紀錄的資料得到適合用於消除三波痕的加熱方式。
    在其他實施例中，亦可選擇其他幾何形狀的出入通道，例如圖13示意所示，錐形幾何的出入通道910'，以在鏡基板材料或相關材料膨脹方面的溫度梯度時間達到不同的行為。
    此外，組合反射鏡之個別反射鏡亦可架構為具有不同幾何形狀的出入通道。舉例而言，在本發明實施例中，組合反射鏡的某些反射鏡可各涉及錐形幾何的出入通道910'(例如若使用錐形出入通道910比使用圓柱形出入通道910時，在組合反射鏡之預定(邊緣)區域中可有較好的所欲效應)，而其他則具有圓柱形幾何的出入通道。亦可為其他幾何形狀，例如沿著個別出入通道直徑有階梯式變化。
    即使已參考特定實施例說明本發明，熟此技藝者清楚可知藉由例如結合及/或交換個別實施例的特徵而可有許多變化或選替實施例。因此，熟此技藝者當知本發明包含此種變化及選替實施例，且本發明範疇僅受限於所附申請專利範圍及其均等。
    100、300、400、700、800‧‧‧配置
    101、301、401、701、801‧‧‧鏡
    101a、301a、401a、701a、801a‧‧‧光學有效面
    101b、301b、401b、701b、801b‧‧‧側表面
    101c、301c、401c、701c、801c‧‧‧後側
    110、310、410‧‧‧出入通道
    110a、310a、410a‧‧‧端面
    110b、310b、410b‧‧‧側壁
    120‧‧‧管件
    130、330、430‧‧‧感測器
    140、340、440‧‧‧預放大器
    320‧‧‧組件
    325‧‧‧電線
    501、601‧‧‧鏡元件
    550、650‧‧‧冷卻器
    701a’‧‧‧反射層
    710、711、712‧‧‧出入通道
    710a、711a、712a‧‧‧端面
    720、721、722‧‧‧管件
    750‧‧‧冷卻器
    751‧‧‧冷卻通道
    752‧‧‧冷卻介質
    760、761、762‧‧‧低溫輻射裝置
    760a、761a、762a‧‧‧致動裝置
    801a’‧‧‧反射層
    810、811、812‧‧‧出入通道
    810a、811a‧‧‧端部
    820、821、822‧‧‧管件
    850‧‧‧冷卻器
    851‧‧‧冷卻通道
    852‧‧‧冷卻介質
    860‧‧‧低溫輻射裝置
    900‧‧‧鏡
    901、902、903‧‧‧鏡琢面
    901a、902a、903a‧‧‧光學有效面
    910、910’‧‧‧出入通道
    910a、910a’‧‧‧端面
    911、912、913‧‧‧出入通道
    911b、912b、913b‧‧‧反射塗層
    940‧‧‧蓄庫
    945‧‧‧配置
    946‧‧‧二極體雷射
    950‧‧‧冷卻器
    951‧‧‧冷卻通道
    960‧‧‧加熱條
    970‧‧‧加熱裝置
    980‧‧‧絕緣板
    a‧‧‧管件之端部相距出入通道之端面的間距
    d‧‧‧光學有效面相距端面之間距
    P1‧‧‧箭頭
    P2‧‧‧箭頭
    α‧‧‧反射角
    參考伴隨圖式藉由實施例舉例詳細說明本發明，其中：圖1顯示本發明第一實施例中根據本發明用於鏡溫量測之配置的示意圖；圖2顯示表示不同溫度之光譜輻射密度(瓦/(m*m2*sr))之波長相依性與一般鏡基板材料之傳輸窗及一般熱電堆感測器之感度窗的圖式；圖3至圖4顯示本發明其他實施例中用於鏡溫量測之配置的示意圖；圖5至圖6顯示用於熱致動鏡之不同概念的示意圖；以及圖7至圖13顯示本發明不同實施例中熱致動鏡之配置示意圖。
    901‧‧‧鏡琢面
    901a‧‧‧光學有效面
    910‧‧‧出入通道
    910a‧‧‧端面
    950‧‧‧冷卻器
    951‧‧‧冷卻通道
    960‧‧‧加熱條
    970‧‧‧加熱裝置
    980‧‧‧絕緣板
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] 一種在一微影投影曝光設備中熱致動一鏡之配置，其中該鏡具有一光學有效面以及至少一出入通道，該至少一出入通道係自該鏡不對應該光學有效面之一表面延伸於該光學有效面之方向；其中該配置係藉由該出入通道中傳播之電磁輻射針對該鏡之熱致動進行設計；其中該配置更具有至少一熱輻射裝置，其產生在該出入通道中傳播的該電磁輻射；以及其中該熱輻射裝置可沿著該出入通道致動。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之配置，其特徵在於具有一操縱器，用於改變該熱輻射裝置沿著該出入通道的前進位置。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項所述之配置，其特徵在於該熱輻射裝置為具有較佳實質針狀幾何形狀的一加熱條形式。
    [4] 如申請專利範圍第1至3項任一項所述之配置，其特徵在於該鏡具有複數此種出入通道。
    [5] 如前述申請專利範圍任一項所述之配置，其特徵在於具有複數此種熱輻射裝置配置成一陣列。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之配置，其特徵在於該些熱輻射裝置係可選擇性地致動。
    [7] 如前述申請專利範圍任一項所述之配置，其特徵在於該鏡係由多個鏡琢面所構成。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之配置，其特徵在於該些鏡琢面各具有至少一出入通道，其中一熱輻射裝置可沿著該出入通道致動。
    [9] 如前述申請專利範圍任一項所述之配置，其特徵在於具有不同幾何形狀的至少兩個出入通道。
    [10] 如前述申請專利範圍任一項所述之配置，其特徵在於至少一出入通道具有與一圓柱幾何形狀不同的幾何形狀，尤其是一錐狀幾何形狀或直徑沿著個別出入通道為一階梯式改變的幾何形狀。
    [11] 如前述申請專利範圍任一項所述之配置，其特徵在於該至少一熱輻射裝置亦可相對於該出入通道之方向側向致動。
    [12] 如前述申請專利範圍任一項所述之配置，其特徵在於該至少一熱輻射裝置連接一可調加熱裝置。
    [13] 如前述申請專利範圍任一項所述之配置，其特徵在於更具有一冷卻器，用於將熱散熱至環境中。
    [14] 一種在一微影投影曝光設備中熱致動一鏡的方法，其中該鏡具有一光學有效面以及至少一出入通道，該至少一出入通道係自該鏡不對應該光學有效面之一表面延伸於該光學有效面之方向；以及其中該鏡之熱致動係藉由在該出入通道傳播之電磁輻射進行，其中該熱輻射裝置可沿著該出入通道致動。
    [15] 如申請專利範圍第14項所述之方法，其特徵在於藉由該鏡之熱致動達到的一逆變形至少部分補償該鏡之一熱表面變形，該熱表面變形係由於吸收該微影投影曝光設備操作中之一光源所發射的輻射所造成。
    [16] 如申請專利範圍第14或15項所述之方法，其特徵在於該電磁輻射係藉由選擇性致動的熱輻射裝置之配置所產生。
    [17] 如申請專利範圍第16項所述之方法，其特徵在於以彼此不同的方式沿著該鏡之一截面熱致動該些熱輻射裝置。
    [18] 如申請專利範圍第14至17項任一項所述之方法，其特徵在於該鏡係由多個鏡琢面所構成。
    [19] 如申請專利範圍第18項及16或17項任一項所述之方法，其特徵在於藉由該熱輻射裝置以彼此不同的方式熱致動至少兩個，尤其是全部的該些鏡琢面。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    PCT/EP2011/066425|WO2013041134A1|2011-09-21|2011-09-21|Arrangement for thermal actuation of a mirror in a microlithographic projection exposure apparatus|
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