JP2013533632A - ファセットミラーデバイス - Google Patents

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Abstract

ファセット要素と、ファセット要素を支持する支持要素とを含むファセットミラーデバイスを提供する。ファセット要素は、湾曲した第1の支持区画を含み、それに対して支持要素は、接触領域内で第1の支持区画に接触してファセット要素を支持する支持縁部を形成する第2の支持区画を含む。
【選択図】図2

Description

本発明は、露光工程、特に、マイクロリソグラフィ系に使用される光学デバイス内に使用することができるファセットミラーデバイスに関する。更に、本発明は、そのようなファセットミラーデバイスを含む光学結像装置に関する。更に、本発明は、ファセットミラーデバイスのファセット要素を支持する方法、及びファセットミラーデバイスを製造する方法に関する。本発明は、マイクロ電子デバイス、特に、半導体素子を製作するためのフォトリソグラフィ工程との関連、又はそのようなフォトリソグラフィ工程中に使用されるマスク又はレチクルのようなデバイスを製作する状況に対して使用することができる。
一般的に、半導体素子のようなマイクロ電子デバイスを製作する状況に使用される光学系は、光学系の光路内にレンズ、ミラー、回折格子のような光学要素を含む複数の光学要素モジュールを含む。これらの光学要素は、通常、露光工程においてマスク、レチクルなどの上に形成されたパターンを照明して、このパターンの像をウェーハのような基板上に転写するために協働する。通常、光学要素は、異なる光学要素ユニット内に保持することができる1つ又はそれよりも多くの機能的に異なる光学要素群内で組み合わされる。上述のようなファセットミラーデバイスは、取りわけ、露光光ビームを均一化し、すなわち、露光光ビーム内で可能な限り均一なパワー分散をもたらすように機能することができる。
現在進行中の半導体素子の小型化に起因して、高い分解能への永続的な要求だけではなく、これらの半導体素子を製作するのに使用される光学要素の高い精度への要求が存在する。言うまでもなくこの精度は、最初に存在すべきであるのみならず、光学系の作動を通して維持する必要がある。この関連における特定の問題は、これらの構成要素の不均等な熱膨張がこれらの構成要素の不均等な変形をもたらして最終的に望ましくない結像誤差を招くことを回避するための光学構成要素からの適正な熱除去である。
その結果、例えば、それぞれの開示内容全体が引用によって本明細書に組み込まれているDE 102 05 425 A1(Holderer他)及びDE 103 24 796 A1(Ross−Messemer)に開示されているような非常に高度なファセットミラーデバイスが開発されている。
両方の上記文献は、取りわけ、球面後面を有するファセット要素が、支持要素内の関連する凹部内に収まるファセットミラーデバイスを示している。球面後面は、これらの凹部を閉じ込める支持要素の対応する球面壁に接して置かれる。そのような球面対球面結合部は、理論的にはファセット要素から支持要素への良好な熱伝達を有する大きい接触面積を与えることができるが、この大きい面積の接触は、主にファセット要素と支持要素の両方の製造精度に依存する。特に、球面凹部は、多くの場合に3つ全ての空間方向において望ましいので、数ミクロン又はそれ未満の精度で製造するのは比較的高価である。
この問題を解消するために、DE 103 24 796 A1(Ross−Messemer)は、上述の球面の一方の上に比較的軟質のコーティング(例えば、金コーティング)を配置し、変形によって製造公差を補償することを提案している。しかし、このコーティングの低い硬質性にも関わらず、大きい接触面積に起因して、そのような変形は、ファセット要素内に望ましくない変形を招く傾向がある比較的大きい加力を必要とする。
DE 102 05 425 A1(Holderer他)には別の手法が開示されており、ここではファセット要素の球面後面が、ファセット要素を受ける凹部を閉じ込める円錐壁に接してほぼ線接触して置かれる。この方式は、線接触に起因して低い熱伝達しか与えず、同時に依然として円錐壁が望ましい精度を有するのに必要な製造努力を大きく軽減することはない。
DE 102 05 425 A1(Holderer他)にはファセット要素を支持する第3の手法が開示されており、ここではファセット要素の球面後面が、支持ピン要素の自由端に各々が設けられた3つの小さい球面に接してほぼ3点接触して置かれる。この場合、熱伝達は、更に悪く、同時に3つの小さい球面が望ましい精度を有するのに必要な製造努力を大きく軽減することもない。
上記に略述した3つ全ての場合に、ファセット要素の後面には操作レバーが接続され、対応するマニピュレータがこの操作レバーに対して作用して、支持要素に対するファセット要素の位置、主に向きを調節する。更に、一部の場合には、ファセット要素を調節し終えると、操作レバーは、ファセット要素を支持要素に対して固定するのに使用される。
この方式は、操作レバーが複雑さを増し、最終的にファセット要素のコストだけでなく、支持要素のような他の構成要素のコストも増すという欠点を有する。更に、相応の時間量内で正確な調節を可能にするためには、互いに打ち消し合う操作力を発生させる複数のマニピュレータが必要である。
DE 102 05 425 A1 DE 103 24 796 A1
従って、本発明の目的は、上述の欠点を少なくともある程度解消し、ファセットミラーデバイスのファセット要素を高い精度で、特に、数ミクロン又はそれ未満の精度で支持する簡単な手法を提供することである。
本発明の更に別の目的は、支持要素に対する望ましい位置及び向きへのファセット要素の容易な調節を可能にすることである。
上記及び他の目的は、一方では、ファセット要素が、支持要素上に形成された支持縁部(好ましくは、湾曲した)上に支持縁部とファセット要素の間に一般的な線接触が存在するように支持される場合に、簡単で信頼性が高く、容易に調節可能な支持をファセット要素に対して与えることができるという教示に基づく本発明によって達成される。そのような湾曲支持縁部は、容易に望ましい精度で製造することができる。
更に、そのような高精度縁部は、ファセット要素を支持する1つの可能な代替として、本発明の更に別の態様の容易な実施、すなわち、ファセット要素上に作用して、支持要素とファセット要素との間に接触荷重を発生させる負圧の使用を可能にする。この負圧の使用は、接触荷重(最終的に対応する負圧の調節によって調節可能な)が操作力に抗する抵抗力を発生させ、製造努力、特に、ファセット要素を調節するのに必要なマニピュレータの個数及び/又は複雑さを軽減するという利点を有する。
従って、本発明の第1の態様により、ファセット要素と、ファセット要素を支持する支持要素とを含むファセットミラーデバイスを提供する。ファセット要素は、湾曲した第1の支持区画を含み、それに対して支持要素は、接触領域内で第1の支持区画に接触してファセット要素を支持する支持縁部を形成する第2の支持区画を含む。
本発明の第2の態様により、パターンを収容するようにされたマスクユニットと、基板を収容するようにされた基板ユニットと、パターンを照明するようにされた照明ユニットと、パターンの像を基板上に転写するようにされた光学投影ユニットとを含む光学結像装置を提供する。照明ユニット及び光学投影ユニットのうちの少なくとも一方は、ファセット要素と、ファセット要素を支持する支持要素とを含むファセットミラーデバイスを含む。ファセット要素は、湾曲した第1の支持区画を含み、それに対して支持要素は、接触領域内で第1の支持区画に接触してファセット要素を支持する支持縁部を形成する第2の支持区画を含む。
本発明の第3の態様により、ファセット要素及び支持要素を準備する段階と、ファセット要素の湾曲した第1の支持区画において支持要素の第2の支持区画によってファセット要素を支持する段階とを含むファセットミラーデバイスのファセット要素を支持する方法を提供し、第2の支持区画は、接触領域内で第1の支持区画に接触してファセット要素を支持する支持縁部を形成する。
本発明の第4の態様により、ファセットミラーデバイスの作動中に光学的に使用される前面と湾曲した第1の支持区画を含む後面とを有するファセット要素と、支持縁部を形成する第2の支持区画を有する支持要素とを準備する段階を準備する段階に含むファセットミラーデバイスを製造する方法を提供する。支持する段階において、ファセット要素は、湾曲した支持縁部が、接触領域内で第1の支持区画に接触してファセット要素を支持するように支持要素上に配置される。
本発明の第5の態様により、ファセットミラーデバイスの作動中に光学的に使用される前面と湾曲した第1の支持区画を含む後面とを有するファセット要素と、第2の支持区画を有する支持要素とを準備する段階を準備する段階に含むファセットミラーデバイスを製造する方法を提供する。支持する段階において、ファセット要素は、第2の支持区画が、接触領域内で第1の支持区画に接触してファセット要素を支持するように支持要素上に配置される。支持する段階の接触させる段階において、第1の支持区画が第2の支持区画に対して加圧されるように、ファセット要素の後面の一部の上に作用する負圧が発生する。
本発明の更に別の態様及び実施形態は、従属請求項及び添付の図を参照する以下に続く好ましい実施形態の説明から明らかになるであろう。開示する特徴の全ての組合せは、特許請求の範囲に明示的に記載されているか否かに関わらず、本発明の範囲にある。
本発明による方法の好ましい実施形態を実施することができる本発明によるファセットミラーデバイスの好ましい実施形態を含む本発明による光学結像装置の好ましい実施形態の概略図である。 図1の光学結像装置の一部である本発明によるファセットミラーデバイスの一部の概略断面図である(図8の線VII−VIIに沿った断面内の)。 図2の詳細部分IIIの概略断面図である。 第1の製造工程における図2のファセットミラーデバイスの一部の概略断面図である。 第2の製造工程における図2のファセットミラーデバイスの一部の概略断面図である。 図1の光学結像装置の作動中の図2のファセットミラーデバイスの一部の概略断面図である。 図2から図6のファセットミラーデバイスの概略断面図である(図8の線VII−VIIに沿った断面内の)。 図2から図7のファセットミラーデバイスの略上面図である。 図2から図8のファセットミラーデバイスの支持要素の一部の略上面図である。 図1の光学結像装置に対して使用することができる本発明によるファセット要素を支持する方法の好ましい実施形態を含むファセットミラーデバイスを製造する方法の好ましい実施形態のブロック図である。 第1の製造工程における本発明によるファセットミラーデバイスの更に別の好ましい実施形態の詳細部分の概略断面図である。 第2の製造工程における図11の詳細部分の概略断面図である。 図11及び図12のファセットミラーデバイスの支持要素の一部の略上面図である。
第1の実施形態
以下では、本発明による光学結像装置101の第1の好ましい実施形態を図1から図10を参照して説明する。以下に提供する説明を容易にするために、図内にx,y,z座標系を挿入しており、以下の説明を通してこの座標系を使用する。以下では、z方向は、垂直方向を表している。しかし、本発明の他の実施形態において、このx,y,z座標系及び光学結像装置の構成要素それぞれの空間内のあらゆる他の向きを選択する場合があることが分かるであろう。
図1は、半導体素子の製造中にマイクロリソグラフィ処理に使用される光学露光装置101の形態にある光学結像装置の正確な縮尺のものではない概略図である。光学露光装置101は、照明ユニット102と、露光工程において、マスクユニット104のマスク104.1上に形成されたパターンの像を基板ユニット105の基板105.1上に転写するようにされた光学投影ユニット103とを含む。この目的のために、照明ユニット102はマスク104.1を照明する。光学投影ユニット103は、マスク104.1から到着する光を受光し、マスク104.1上に形成されたパターンの像を基板105.1、例えば、ウェーハなど上に投影する。
照明ユニット102は、光学要素ユニット106.1のような複数の光学要素ユニットを含む光学要素系106(図1には非常に簡略化した方式でしか示していない)を含む。以下により詳細に説明するように、光学要素ユニット106.1は、本発明によるファセットミラーデバイスの好ましい実施形態として形成される。光学投影ユニット103は、複数の光学要素ユニット107.1を含む更に別の光学要素系107を含む。光学要素系106及び107の光学要素ユニットは、光学露光装置101の折り返し光軸101.1に沿って整列する。
図示の実施形態において、光学露光装置101は、5nmから20nmの間の波長、より具体的には13nmの波長にあるEUV範囲の光を用いて作動する。従って、照明ユニット102及び光学投影ユニット103内に使用される光学要素は、専ら反射光学要素である。しかし、異なる波長で作動する本発明の他の実施形態において、あらゆる種類の光学要素(屈折性、反射性、又は回折性の)を単独で、又は任意の組合せに使用することができることが分かるであろう。光学要素系107は、本発明による更に別のファセットミラーデバイスを含むことができる。
図2から図9、特に、図7及び図8から分るように、ファセットミラーデバイス106.1は、複数のファセット要素109を支持する支持要素108を含む。図示の実施形態において、900個のファセット要素109が支持要素108上で支持される。しかし、本発明の他の実施形態において、あらゆる他の個数のファセット要素109を支持要素108によって保持することができることが分かるであろう。例えば、本発明のある一定の好ましい実施形態において、最大2000個又は、更にそれ以上のファセット要素109が支持要素108上に支持される。
図示の実施形態において、ファセット要素109は、互いの間に0.05mmよりも小さい小間隙が残されるように配置される。従って、特に、図8から分るように、支持要素108上にファセット要素109の規則的な矩形行列が形成され、最小の放射パワー損失量がもたらされる。しかし、本発明の他の実施形態において、ファセットミラーデバイスが使用される結像デバイスの光学的必要性に従ってあらゆる他のファセット要素配列を選択することができることが分かるであろう。
図2から図9、特に、図8から分るように、各ファセット要素109は、上面図(z方向に沿った)では、実質的に矩形のより厳密には実質的に正方形の外側輪郭を有する。しかし、本発明の他の実施形態において、例えば、任意曲線の外側輪郭、円形外側輪郭、楕円形外側輪郭、多角形外側輪郭、又はこれらの任意の組合せのようなこの外側輪郭のあらゆる他の幾何学形状を選択することができる。
図示の実施形態において、各ファセット要素は、凹前面109.1と、凸後面109.2と、側面109.3とを有する。前面109.1は、照明ユニット102によって供給される露光光の均一化を与えるために、光学結像装置101の作動中に光学的に使用される反射面である。反射面109.1は、使用される露光光の波長に適合された反射コーティングを前面109.1に付加することによって設けることができる(一般的に、それぞれの波長において最大の反射率を与えるために)。
図示の実施形態において、前面109.1は球面である。しかし、本発明の他の実施形態において、ファセットミラーデバイスによって実施される光学的役割に基づいて、あらゆる他の前面形状を選択することができることが分かるであろう。従って、そのような球面以外に、非球面及び平面、並びにこれらの任意の組合せを使用することができる。更に、凸前面を使用することができる。
更に図示の実施形態において、後面109.2も球面であり、この球面は、後面109.2の第1の支持区画109.4によって定義されるこの球面を超えて半径方向に突出する突出部が何らない。その一方、これは、後面109.2のうちで支持要素108に接触する部分(すなわち、第1の支持区画109.4)及び後面109.2のうちで凹部108.3内に達する部分を、確立された一般的なレンズ製造工程において容易に製造することができ、後面109.2の優れた精度が与えられるという利点を有する。
そのような確立された製造工程を使用すると、前面109.1及び後面109.2の曲率半径、側面109.3の外側輪郭、ファセット要素109の芯出し、中心厚、並びに側厚(z方向の寸法)をそのような従来のレンズ製造技術を用いて非常に高い精度で製造することができる。
一方、半径方向に突出する操作レバーなどが、後面109.2に装着されない(最初に示した公知の設計によるもの以外に)ので、そのような装着工程が、後面109.2の幾何学的精度に悪影響を及ぼす変形を招く危険性が存在しない。
図示の実施形態において、ファセット要素109の後面109.2の一部は、支持要素108の支持縁部108.1によって形成された第2の支持区画に接触する球面の第1の支持区画109.4を形成する。支持縁部108.1は、支持要素108内で円筒形の凹部108.3を閉じ込める円筒壁108.2の端部に形成される。
図9から分るように、凹部108.3は円形断面のものであり、従って、xy平面内の支持縁部108.1の曲率は、第1の支持区画109.4と第2の支持区画、すなわち、支持縁部108.1との間の接触領域内の後面109.2の曲率に対応する。
更に支持縁部108.1は、0.5mm未満から3mmまでの縁部半径、すなわち、最小曲率半径を有する鋭い縁部として形成される。好ましくは、縁部半径は、1.0mmから2.0mmの範囲にわたる。この最小曲率半径は、図示の実施形態では、凹部108.3の軸108.4を含む半径方向の平面内で測定される。
一般的に、縁部半径は、ファセット要素109の主延伸平面(この場合xy平面)内のファセット要素109の最大寸法の約5%から20%、好ましくは、10%から15%であることが分かるであろう。図示の実施形態において、最大寸法は約5mmから10mmであるが、ファセットミラーデバイスに対する光学要件に基づいて、より小さい又はより大きい寸法を選択することができる。
そのような鋭角の支持縁部108.1の使用は、支持縁部108.1を非常に高い精度で容易に製造することができるという利点を有する。取るべき比較的簡単な製造段階は、円筒形の凹部108.3及び支持要素108の平面上面108.5を設ける段階のみである。両方の作業を非常に高い精度で比較的容易に実施することができる。例えば、支持縁部108.1を製造する時に、化学機械研磨(CMP)、ピッチ研磨、磁気粘性流体研磨(MRFP)、及びロボット研磨のような高精度製造技術を使用することができる。
従って、図示の実施形態において、隣接する凹部108.3の軸108.4の間の数ミクロン、一般的に、約5μmの距離公差を得ることができる。更に、上面108.5上の表面法線からの軸108.4の角度逸脱は0.005°よりも小さい。
その結果、一般的に、後面109.2の球面の第1の支持区画109.4と連続するリング形の支持縁部108.1の間に連続する環状線接触が存在する。言うまでもなく、製造公差(図3に破線の輪郭110及び111に示す)は、依然としてこの線接触(理想的な)からの逸脱をもたらす場合がある。しかし、図示の実施形態において、支持縁部及びファセット要素は、支持縁部108.1のあらゆる縁部点において、支持縁部108.1とファセット要素109の後面109.2との間の製造公差関連の局所間隙の幅GWが、0.5μm未満から10μmまでであり、好ましくは、1μmから5μmよりも小さいように選択される製造精度で製造される。図3に示すように、この間隙幅GWは、それぞれの縁部点を通って延びる、後面109.2の表面法線の方向の寸法である。
図2から図10を参照してここで詳細に説明するように、ファセットミラーデバイス106.1は、本発明によるファセット要素を支持する方法の好ましい実施形態を使用する、本発明による方法の好ましい実施形態に従って製造される。
図10により、準備段階112.1において、支持要素108及びファセット要素109が、上記に略述したように製造される。図示の実施形態において、ファセット要素はシリコン(Si)で作られ、支持要素は、シリコンカーバイド(SiC)で作られる。そのような材料の対を使用することにより、ファセット要素109(結像装置101の作動中に、一般的に、100℃から150℃の温度に達する)からの有利な熱伝達を得ることができる。
しかし、本発明の他の実施形態において、ファセット要素をシリコンカーバイド(SiC)、石英(SiO2)ニッケルメッキの銅又は鋼鉄で作成することができ、それに対して支持要素をシリコン浸潤シリコンカーバイド(SiSiC)又はタングステンカーバイド(WC)で作成することができることが分かるであろう。
次に、支持する段階112.2の接触させる段階112.3において、接着剤結合材料113のリングが、支持要素108の上面108.5上に支持縁部108.1に隣接して配置された後に(図4を参照されたい)、ファセット要素109が、上方からz方向に沿って支持縁部108.1上に配置される(示していない適切な取り扱いデバイスを用いて)。
ファセット要素109が支持縁部108.1上に配置される直前又は配置された直後に、制御デバイス115によって制御される吸引デバイス114を用いて凹部108.3内に負圧が発生する。この目的のために、吸引デバイス114は、コネクタ116に接続され、コネクタ116は、更に壁108.2のコネクタ区画108.6に接続される。
凹部108.3内のこの負圧は、ファセット要素109の後面109.2を支持縁部108.1に対して加圧し、補助的なマニピュレータ、圧着デバイス等へのいずれの必要性もなくファセット要素を固定するという効果を有する。支持縁部108.1及び後面109.2自体の高い精度(最悪の場合にごく僅かな間隙しか存在しないことに起因する)は、凹部108.3内のいくらかの負圧であっても、支持縁部108.1とファセット要素109の間に明確に定義された線荷重を確実に発生させてファセット要素109を確実に固定するのに十分であることを事前に保証する。
更に、製造公差に起因する間隙(間隙幅GWを有する)が存在した場合であっても、接着剤材料113がこの間隙内に吸引されることになり、この間隙を密封する。従って、いずれの場合にも、吸引デバイス114によって発生する負圧は、ファセット要素109を固定する適正な保持力を与える。
図示の実施形態において、吸引デバイス114は、凹部108.3内に約5・10-3mbarの圧力を発生させる。しかし、本発明の他の実施形態において、凹部内にあらゆる他の圧力レベルを与えることができ、この圧力レベルは、ファセット要素を固定するために発生させるべき力の関数として選択されることが分かるであろう。
接着剤材料113の粘性は、そのような最終的な間隙を通じた凹部108.3内への接着剤材料113の過吸入を回避するのに十分高いように選択することができることが分かるであろう。従って、いずれの場合にも、接着剤材料は、凹部108.3の外側(すなわち、支持縁部108.1の凹部108.3に対向する側)に位置した(少なくとも大部分が)、ファセット要素109と支持要素108の間の接触領域を取り囲む密封リングを形成する(例えば、図2及び図4から図7を参照されたい)。
次に、支持する段階112.2の調節段階112.4において、結像装置101内でのその後の作動中のファセットミラーデバイス106.1の光学要件に従って支持要素108に対するファセット要素109の向きが調節される。
この目的のために、図5に示すように、ファセット要素109の前面109.1上に対応する調節力を発生させる上で、制御デバイス115によって制御される非接触マニピュレータ117が使用される。このマニピュレータは、前面109.1に向けて排出され、それによってファセット要素109上に調節力を作用する空気噴流117.1を発生させる空気圧マニピュレータである。制御デバイス115の制御下で、空気噴流117.1によって発生する操作力Fが、ファセット要素109の適正な調節をもたらすのに適切な場所においてファセット要素109上に作用することができるように、マニピュレータ117とファセットミラーデバイス106.1の間に相対運動を発生させることができる。
しかし、本発明の他の実施形態において、ファセット要素上に調節力を作用させるために、あらゆる他の非接触型又は接触型のマニピュレータ(触覚マニピュレータ、片持ちバネマニピュレータのような)又はこれらの組合せを選択することができることが分かるであろう。特に、更に別の非接触マニピュレータとして、定在音響波を発生させる音響マニピュレータを使用することができ、その音響圧は、ファセット要素上に作用する操作力Fを発生させる。
測定デバイス118の測定結果を用いて、光学的に使用される前面109.1の調節の評価が実施される。この実施形態において、測定デバイス118は、測定光ビーム118.2を前面109.1に向けて放出するエミッタ118.1を含む光学デバイスである。測定光ビーム118.2は、前面109.1において反射され、測定デバイス118のセンサ118.3に達する。
図示の実施形態において、エミッタは、633nmの波長の測定光を使用する従来のエミッタである。従って、前面109.1にこの測定光波長に適合された反射コーティングを有する測定区画119を設けることが必要な場合がある(露光光に適合された前面109.1の反射コーティングが、測定光波長において十分な反射を与えない場合に)。しかし、本発明の他の実施形態において、最終的にいずれのそのような付加的な測定区画も必要ではないとすることができるように、測定光に他の波長を使用することができることが分かるであろう。
センサ118.3の信号は、制御デバイス115に送られ、次に、制御デバイス115は、これらの信号を用いて前面109.1の調節の評価を実施する。制御デバイス115は、センサ118.3の信号の関数として、吸引デバイス114及びマニピュレータ117を制御して、前面109.1の適正な調節をもたらすことが分かるであろう。
図示の実施形態において、前面109.1が、100μradよりも小さい角度精度で調節されることが分かるであろう。しかし、本発明の他の実施形態において、結像装置101のその後の作動中の光学要件に基づいて、あらゆる他の角度精度を選択することができることが分かるであろう。
例えば、制御デバイス115の制御下で、ファセット要素109上に作用される保持力を低下させるために、凹部108.3内の負圧を低下させることができる。次に、この負圧低下は、前面109.1の調節移動を実現するために、マニピュレータ117によって及ぼされる操作力の量を低下させる。一方、前面109.1の適切な位置合わせが達成されたことが検出されたら、制御デバイス115は、吸引デバイス114に、ファセット要素を堅固に固定するために負圧が増大するようにさせることができる。
その結果、非常に有利な手法により、この吸引デバイス114は、非常に簡単な非接触方式でファセット要素109と支持要素108との間を安定化させる接触力を発生させる負圧を凹部108.3内に発生させる保持デバイスを形成する。次に、この接触力は、保持デバイスの機能不良に起因してファセット要素109を変位させるいずれの危険性もなしに、ファセット要素109の変位に対する調節可能な抵抗力をもたらす。
この安定化効果は、上記に略述したような支持縁部108.1を有する支持要素108の特定の設計を用いて非常に簡単な方式で得ることができることが分かるであろう。しかし、ファセット要素に対して作用する負圧を発生させてファセット要素を固定する本発明の概念は、負圧が、支持要素とファセット要素との間を安定化させる接触力を発生させることができるように、支持区画の間で十分に気密性の高い接続が存在する限り、支持要素及びファセット要素の協働する支持区画の設計には依存しない。
ファセット要素109の調節が完了した状態で、支持する段階112.2のファセット固定段階112.5において、ファセット要素109と支持要素108の間に固定接着剤接続が確立されるように、接着剤結合材料113を硬化させることにより、ファセット要素109が固定される。しかし、本発明の他の実施形態において、上記に略述した接着技術とは別に、ファセット要素と支持要素との間の適正な接続及び相対的な固定を与えるために、あらゆる他の適切な結合技術を単独で又は任意の組合せで使用することができることが分かるであろう。そのような適切な結合技術は、例えば、半田付け、レーザ半田付け、溶接、レーザ溶接、拡散接合などを含む。拡散接合が使用される場合には、結合工程において必要な接触圧を少なくとも助けるために、凹部108.3内の負圧を増大させることができることが分かるであろう。
本発明の他の実施形態において、結合材料113をファセット要素の調節中、又はその後のいずれかの時点で、上記に略述したように付加することができることが分かるであろう。
接着剤材料113は、ファセット要素109から支持要素108への良好な熱伝達が提供されるように、高い熱伝導度を有するように選択することができることは更に理解されるであろう。更に、ファセット要素と支持要素との間の結合の高い熱伝導度が極めて重要である場合には、より優れた熱伝達を与える他の結合技術(例えば、半田付け、溶接、拡散接合)を使用することができる。
次に、段階112.6において、更に別のファセット要素109を支持要素108に装着されるか否かが調べられる。装着される場合には、装着される次のファセット要素109に対して支持する段階を実行するために、方法は、段階112.3にジャンプして戻る。そうでなければ、方法は段階112.7において終了する。
本発明のある一定の実施形態において、固定段階112.5の終了時に又は後のいずれかの時点において(特に、ファセット要素109の全てを装着した後に)、ファセット要素109から支持要素108への熱伝達を改善するために、凹部108.3を高い熱伝導度を有する液体熱伝達媒質で充填することができる。この目的のために、図2に示すように、凹部108.3は、キャップ120を用いて密封することができる。
キャップ120には、図2に輪郭120.1及び120.2に示すように、弾性変形によって熱伝達媒質の熱膨張を補償する弾性部分を設けることができる。この手段により、そうでなければファセット要素109、特に、作動中に光学的に使用される反射前面109.1の望ましくない変形をもたらす場合がある、ファセット要素109上の過度の荷重(熱伝達媒質のそのような熱膨張によってもたらされる)を回避することができる。
リング形の接着剤材料113及びキャップ120は、凹部108.3の長期間の密封を与えるので、それぞれの凹部108.3内への熱伝達媒質のこの導入は、1回の作業とすることができることが分かるであろう。しかし、必要に応じて熱伝達媒質の定期的な交換再充填を提供することができる(例えば、キャップ120を通じて)。
結像装置101の作動中のファセットミラーデバイス106.1からの熱除去は、破線の輪郭121に示すように、冷却チャンネルを通じた冷却媒質の循環を用いて達成することができる(例えば、図2から図6を参照されたい)。
本発明の更に別の実施形態において、それぞれの凹部108.3自体が、冷却チャンネル系の一部を形成し、結像装置101の作動中に、図6に示すように、コネクタ116を通じて凹部108.3に接続した冷却デバイス122(制御デバイス115によって制御される)によって冷却媒質が循環される。
本発明のある一定の実施形態において、例えば、ファセットミラーデバイス106.1の最初の製造の後のその後の工程において、上記に略述した方法の修復変形を用いて1つ又はそれよりも多くのファセット要素109の修復及び交換を実施することができる。
この目的のために、準備段階112.1の取り外し段階において、修復又は交換されるそれぞれのファセット要素109に熱負荷を加えることができる。この熱負荷は、ファセット要素109と支持要素108の間に十分に高い及び/又は急激な熱膨張差をもたらし、結合材料113の破壊(例えば、破砕又は分解)をもたらすように選択される。この工程において、次に、ファセット要素109を支持要素108から取り外すことができる。この段階は、取り外されるあらゆるファセット要素109に対して繰り返すことができる。
更に、準備段階112.1の更に別の処理段階において、交換ファセット要素109の装着を可能にするために、支持要素を処理する(例えば、破壊又は分解した結合材料113のあらゆる残留物を除去する)ことができる。この処理が完了すると、方法は段階112.2に進むことができ、先に取り外されたあらゆるファセット要素109に対する交換ファセット要素109を上記に略述したように装着する段階を実施することができる。
第2の実施形態
以下では、本発明によるファセットミラーデバイスの第2の実施形態206.1を図11から図13を参照して説明する。ファセットミラーデバイス206.1は、その基本的な設計及び機能においてファセットミラーデバイス106.1に殆ど対応し、図1の光学結像デバイス101内のファセットミラーデバイス106.1と置き換えることができる。特に、第1の実施形態に関して上述したファセット要素を支持する方法及びファセットミラーデバイスを製造する方法(図10)をこのファセットミラーデバイス206.1の関連においても実施することができる。従って、ここでは主に上記に提供した説明を参照し、ファセットミラーデバイス106.1に対する相違点のみをより詳細に以下に説明する。特に、類似の部分には、同じ参照番号に数量100を増加させたものを与えており、これらの部分に関しては(以下で明示的に説明しない限り)、第1の実施形態との関連で上記に提供した説明を参照する。
ファセットミラーデバイス106.1に対する唯一の相違点は、支持縁部208.1に、8つの小さい半径方向スロット208.7(支持縁部208.1の外周に均等に分散された)が設けられる点にある。従って、支持縁部208.1は、半径方向スロット208.7のうちの1つによって互いに分離された8つの支持縁部セグメント208.8を含むセグメント分割縁部である。しかし、本発明の他の実施形態において、あらゆる他の半径方向スロット数及び/又は半径方向スロット配置を選択することができることが分かるであろう。
図11及び図12から半径方向スロット208.7を見ることができ、凹部208.3内の負圧が、接着剤材料113と、ファセット要素109の後面109.2と支持縁部208.1の間の接触領域の間における空気223のあらゆる包含物(図11を参照されたい)を排出することが分る。
図示の実施形態において、それぞれの半径方向スロット208.7の寸法と、接着剤材料113の粘性と、負圧とは、一方で接着剤材料がそれぞれのスロット208.7内に部分的に引き込まれ、それに関して他方で凹部208.3内への接着剤材料113のいずれの実質的な吸入も発生しないように互いに適応される。
そのような構成は、208の支持要素とファセット要素109の後面109.2との両方の比較的大きい面が、接着剤材料によって確実かつ完全に湿潤され、それによって接着剤材料113とファセット要素109及び支持要素208との間で良好な接着剤接触がもたらされるという利点を有する。
上述において、本発明をファセット要素の後面上の第1の支持区画が球面であり、それに対して支持縁部が平面の円形縁部である複数の実施形態との関連で説明した。しかし、本発明の他の実施形態において、第1の支持区画と支持縁部との間で合わせられる(任意の)曲率を有するあらゆる他の設計を選択することができることが分かるであろう。例えば、ファセット要素の後面上の第1の支持区画が、湾曲支持縁部に接触する円筒面である(湾曲支持縁部は円筒面の外周に実質的に沿って延びる)構成を選択することができる。追加的又は代替的に、第1の支持区画の円筒面は、少なくとも1つの真っ直ぐな支持縁部(円筒面の縦軸に対して実質的に平行に延びる)に接触することができる。
上述では、本発明を本発明による光学モジュールが照明ユニット内に使用される実施形態との関連で説明した。しかし、本発明による光学モジュールは、光学投影ユニット内でもその有利な効果をもたらすことができることが分かるであろう。
上述では、本発明をEUV範囲で作動する実施形態との関連で説明した。しかし、本発明は、あらゆる他の露光光波長において、例えば、193nm等で作動するための系に対して使用することができることが分かるであろう。
最後に、上述では、本発明を専らマイクロリソグラフィ系との関連で説明した。しかし、本発明は、ファセットミラーデバイスを使用するあらゆる他の光学デバイスとの関連で使用することができることが分かるであろう。

Claims (21)

  1. ファセットミラーデバイスであって、
    ファセット要素と、
    支持要素と、
    を含み、
    前記支持要素は、前記ファセット要素を支持し、
    前記ファセット要素は、湾曲した第1の支持区画を含み、
    前記支持要素は、第2の支持区画を含み、
    前記第2の支持区画は、接触領域内で前記第1の支持区画に接触して前記ファセット要素を支持する支持縁部を形成する、
    ことを特徴とするファセットミラーデバイス。
  2. 前記接触領域は、第1の曲率を有し、前記第2の支持区画は、前記支持縁部と前記ファセット要素の間にほぼ線接触が存在するような方式で該第1の曲率に対応する第2の曲率を有すること、
    前記支持縁部は、少なくとも1つの縁部セグメントによって形成されること、
    前記支持縁部は、連続するリング形の縁部であること、
    前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成されること、及び
    前記第1の支持区画は、前記接触領域内に球面を有すること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項1に記載のファセットミラーデバイス。
  3. 前記ファセット要素は、接着剤結合によって前記支持要素に接続されること、
    前記ファセット要素は、前記支持縁部に隣接して位置した結合材料を通じて前記支持要素に接続されること、
    前記ファセット要素は、前記支持縁部と前記第1の支持区画の間の接触領域内で前記支持要素に接着的に接続されること、及び
    前記ファセット要素は、接着、半田付け、レーザ半田付け、溶接、レーザ溶接、拡散接合からなる結合技術の群から選択される少なくとも1つの結合技術によって前記支持要素に接続されること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項1に記載のファセットミラーデバイス。
  4. 前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成され、前記結合材料の少なくとも大部分が、該支持縁部の、該凹部から離れる方向に向く側に位置付けられること、及び
    前記結合材料は、前記ファセット要素と前記支持要素の間の間隙を密封すること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項3に記載のファセットミラーデバイス。
  5. 前記支持縁部は、0.5mm未満から3mmまでの最小縁部曲率半径を形成する鋭い縁部であること、及び
    前記支持縁部及び前記ファセット要素は、該支持縁部のあらゆる縁部点において該支持縁部と該ファセット要素の間の製造公差関連間隙の幅が0.5μm未満から10μmまでであるように選択される製造精度で製造されること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項1に記載のファセットミラーデバイス。
  6. 前記ファセット要素は、少なくとも部分的に反射性を有する前面及び後面を含み、前記第1の支持区画は、該後面の一部である、
    ことを特徴とし、
    前記後面は、突出部が実質的にないこと、
    前記第1の支持区画は、前記ファセット要素の後面の一部であり、該第1の支持区画は、連続的に湾曲したシェル、特に、球面シェルを形成し、該後面には、該後面から該球面シェルを超えて突出する突出部が実質的にないこと、
    前記ファセット要素の少なくとも前記後面は、レンズ製造工程において製造されること、
    前記ファセット要素の前記前面は、前記支持要素への該ファセット要素の装着中に向き調節作業に使用されるようにされた反射面区域を含むこと、及び
    前記ファセット要素の前記前面は、少なくとも区画毎に湾曲したもの及び少なくとも区画毎に多角形のものうちの少なくとも一方である外側輪郭を有すること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする、
    請求項1に記載のファセットミラーデバイス。
  7. 前記ファセット要素は、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(SiC)、石英(SiO2)、ニッケルメッキの銅、及び鋼鉄からなる第1の材料群から選択される第1の材料で作られること、及び
    前記支持要素は、シリコンカーバイド(SiC)、シリコン浸潤シリコンカーバイド(SiSiC)、及びタングステンカーバイド(WC)からなる第2の材料群から選択される第2の材料で作られること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項1に記載のファセットミラーデバイス。
  8. 前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成され、該壁には、該凹部内に負圧を発生させる吸引手段を該凹部に接続するようにされたコネクタ区画が設けられ、該負圧は、該支持要素への前記ファセット要素の装着中に該ファセット要素を該支持要素に対して調節可能に固定すること、
    前記支持要素は、ファセットミラーデバイスの作動中に冷却媒質を受け取るようにされた少なくとも1つの冷却ダクトを含むこと、及び
    前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成され、該凹部には、冷却媒質及び熱伝達媒質の一方が充填され、該熱伝達媒質は、前記ファセット要素から該支持要素への熱伝達を改善すること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項1に記載のファセットミラーデバイス。
  9. 前記支持要素は、更に別のファセット要素を各々が支持する複数の更に別の第2の支持区画を含むこと、及び
    前記支持要素は、少なくとも1000個のファセット要素を支持すること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項1に記載のファセットミラーデバイス。
  10. 光学結像装置であって、
    パターンを収容するようにされたマスクユニットと、
    基板を収容するようにされた基板ユニットと、
    前記パターンを照明するようにされた照明ユニットと、
    前記パターンの像を前記基板上に転写するようにされた光学投影ユニットと、
    を含み、
    前記照明ユニット及び前記光学投影ユニットのうちの少なくとも一方が、ファセットミラーデバイスを含み、
    前記ファセットミラーデバイスは、ファセット要素及び支持要素を含み、
    前記支持要素は、前記ファセット要素を支持し、
    前記ファセット要素は、湾曲した第1の支持区画を含み、
    前記支持要素は、第2の支持区画を含み、
    前記第2の支持区画は、接触領域内で前記第1の支持区画に接触して前記ファセット要素を支持する支持縁部を形成する、
    ことを特徴とする光学結像装置。
  11. ファセットミラーデバイスのファセット要素を支持する方法であって、
    ファセット要素及び支持要素を準備する段階と、
    前記ファセット要素を該ファセット要素の湾曲した第1の支持区画で前記支持要素の第2の支持区画を通じて支持する段階と、
    を含み、
    前記第2の支持区画は、接触領域内で前記第1の支持区画に接触して前記ファセット要素を支持する支持縁部を形成する、
    ことを特徴とする方法。
  12. 前記ファセット要素は、接着剤結合によって前記支持要素に接続されること、
    前記ファセット要素は、前記支持縁部に隣接して位置した結合材料を通じて前記支持要素に接続されること、
    前記ファセット要素は、前記支持縁部と前記第1の支持区画との間の接触領域内で前記支持要素に接着的に接続されること、及び
    前記ファセット要素は、接着、半田付け、レーザ半田付け、溶接、レーザ溶接、拡散接合からなる結合技術の群から選択される少なくとも1つの結合技術によって前記支持要素に接続されること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成され、前記結合材料の大部分が、該支持縁部の、該凹部から離れる方向に向く側に位置付けられること、
    前記結合材料は、前記ファセット要素と前記支持要素の間の間隙を密封すること、及び
    前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成され、該凹部には、冷却媒質及び熱伝達媒質の一方が充填され、該熱伝達媒質は、前記ファセット要素から該支持要素への熱伝達を改善すること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. ファセットミラーデバイスを製造する方法であって、
    準備段階において、ファセットミラーデバイスの作動中に光学的に使用される前面と湾曲した第1の支持区画を含む後面とを有するファセット要素と、支持縁部を形成する第2の支持区画を有する支持要素とを準備する段階と、
    支持する段階において、前記ファセット要素を前記湾曲した支持縁部が接触領域内で前記第1の支持区画に接触して該ファセット要素を支持するように前記支持要素上に置く段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
  15. 前記支持する段階の接触させる段階において、前記ファセット要素の前記後面の一部上に前記第1の支持区画が前記支持縁部に対して加圧されるように作用する負圧が発生されること、
    前記支持する段階のファセット調節段階において、前記支持要素に対する前記ファセット要素の位置及び向きのうちの少なくとも一方の調節が、前記ファセットミラーデバイスの作動中に光学的必要性に従って実行されること、及び
    前記支持する段階のファセット固定段階において、前記支持要素に対する前記ファセット要素の固定が実行されること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 前記接触させる段階において、前記負圧は、前記支持縁部を形成する壁によって閉じ込められた前記支持要素内の凹部に発生されること、
    前記ファセット調節段階において、前記調節が、前記支持縁部と前記ファセット要素の間の接触荷重から生じる抵抗に対して実行されなければならないように、少なくともわずかな前記負圧が維持されること、
    前記ファセット調節段階において、前記負圧は、前記支持要素に対する相対運動に対して前記ファセット要素を固定するために前記調節の完了時に少なくとも一時的に増加させられること、
    前記ファセット固定段階において、接着剤結合が、前記ファセット要素と前記支持要素の間に発生すること、
    前記ファセット固定段階において、前記ファセット要素は、接着、半田付け、レーザ半田付け、溶接、レーザ溶接、拡散接合からなる結合技術の群から選択される少なくとも1つの結合技術によって前記支持要素に接続されること、及び
    前記ファセット固定段階の後に、前記支持縁部を形成する壁によって閉じ込められた凹部には、冷却媒質及び熱伝達媒質の一方が充填され、該熱伝達媒質は、前記ファセット要素から前記支持要素への熱伝達を改善すること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項15に記載の方法。
  17. 前記接触させる段階、前記ファセット調節段階、及び前記ファセット固定段階のうちの1つにおいて、結合材料が、前記支持縁部に隣接して位置付けられる、
    ことを特徴とし、
    前記結合材料は、前記ファセット要素と前記支持要素に接触すること、及び該ファセット要素と該支持要素のと間の間隙を密封することのうちの少なくとも一方を行うこと、及び
    前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成され、前記結合材料の大部分が、該支持縁部の、該凹部から離れる方向に向く側に位置付けられること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする
    請求項16に記載の方法。
  18. 前記調節段階において、
    前記ファセット要素の前記前面及び外側面のうちの少なくとも一方と相互作用するマニピュレータが、前記調節をもたらすために使用されること、
    触覚マニピュレータ、片持ちバネマニピュレータ、非接触音響マニピュレータ、及び非接触空気圧マニピュレータからなるマニピュレータ群から選択されるマニピュレータが、前記調節をもたらすために使用されること、及び
    前記ファセット要素の面に接触する触覚測定ユニット、該ファセット要素と協働する非接触測定ユニット、及び該ファセット要素の反射面区画と協働する光学測定器からなる測定ユニット群から選択される測定ユニットが、該ファセット要素の実際の調節を表す信号を供給するのに使用されること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする、
    請求項15に記載の方法。
  19. 前記準備段階において、
    前記ファセット要素の少なくとも前記後面は、レンズ製造工程において製造されること、
    前記ファセット要素は、シリコン(Si)、シリコンカーバイド(SiC)、石英(SiO2)、ニッケルメッキの銅、及び鋼鉄からなる第1の材料群から選択される第1の材料で作られること、
    前記支持要素は、シリコンカーバイド(SiC)、シリコン浸潤シリコンカーバイド(SiSiC)、及びタングステンカーバイド(WC)からなる第2の材料群から選択される第2の材料で作られること、
    前記支持縁部は、前記支持要素内に凹部を閉じ込める壁の端部に形成されること、
    前記支持縁部は、研磨、化学機械研磨(CMP)、ピッチ研磨、磁気粘性流体研磨(MRFP)、及びロボット研磨からなる加工技術の群から選択される加工技術を用いて形成されること、
    前記支持縁部は、0.5mm未満から3mmまでの最小縁部曲率半径を形成する鋭い縁部として形成されること、及び
    前記支持縁部及び前記ファセット要素は、該支持縁部のあらゆる縁部点において該支持縁部と該ファセット要素の間の製造公差関連間隙の幅が0.5μm未満から10μmまでであるように選択される製造精度で製造されること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする、
    請求項14に記載の方法。
  20. 少なくとも1つの更に別の支持段階において、少なくとも1つの更に別のファセット要素が、前記支持要素の更に別の第2の支持区画上に支持されること、及び
    前記支持段階の前の分解段階において、前記支持要素に装着された先行ファセット要素が、該先行ファセット要素と該支持要素の間の接着剤接続の分解をもたらすのに十分な該先行ファセット要素の熱膨張をもたらす該先行使用ファセット要素上に加えられる設定可能な熱負荷を用いて前記支持縁部との接触から解除されること、
    のうちの少なくとも1つを特徴とする請求項14に記載の方法。
  21. ファセットミラーデバイスを製造する方法であって、
    準備段階において、ファセットミラーデバイスの作動中に光学的に使用される前面と湾曲した第1の支持区画を含む後面とを有するファセット要素と、第2の支持区画を有する支持要素とを準備する段階と、
    支持する段階において、前記ファセット要素を前記第2の支持区画が接触領域内で前記第1の支持区画に接触して該ファセット要素を支持するように前記支持要素上に置く段階と、
    前記支持する段階の接触させる段階において、前記第1の支持区画が前記第2の支持区画に対して加圧されるように前記ファセット要素の前記後面の一部上に作用する負圧を発生させる段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
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