KR101411251B1 - 광학 시스템, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 장치 - Google Patents

광학 시스템, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학시스템, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 장치에 관한 것이며, 상기 광학 장치는 상기 광학 시스템의 동작 중에 열을 방출하는 적어도 하나의 열 방출 하위시스템(110-810), 상기 열 방출 하위시스템(110-810)에 의해 방출된 상기 열을 적어도 부분적으로 흡수하도록 배치되는 제 1 열 차폐물(120-820), 상기 제 1 열 차폐물과 기계적으로 접촉하며, 상기 제 1 열 차폐물로부터 열을 소산하도록 설계된 제 1 냉각 장치(130-830); 및 상기 제 1 열 차폐물(120-820)에 의해 방출된 열을 적어도 부분적으로 흡수하는 제 2 열 차폐물(140-840)을 포함하는데, 상기 제 2 열 차폐물(140-840)은 마찬가지로 상기 제 2 열 차폐물(140-840)로부터 열을 소산하는 냉각 장치와 기계적으로 접촉한다.

Description

광학 시스템, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 장치{OPTICAL ARRANGEMENT IN AN OPTICAL SYSTEM, IN PARTICULAR IN A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE APPARATUS}
본 출원은 2009년 9월 30일자에 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2009 045 193.5 및, 2009년 9월 30일자에 출원된 미국 가출원 61/247,090의 우선권을 주장한다. 이들 출원의 내용은 본 명세서에서 참조에 의해 통합된다.
본 발명은 광학시스템, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 장치에 관한 것이다.
마이크로리소그래피는 예컨대 집적 회로 또는 LCD와 같은 마이크로구조의 부품(microstructured components)을 제조하는 것에 이용된다. 마이크로리소그래피 프로세스는 조명 장치(illumination device) 및 투영 대물 렌즈(projection objective)를 갖는 이른바 투영 노광 장치에서 수행된다. 이런 경우, 조명 장치에 의해 조명된 마스크(=레티클(reticle))의 이미지는, 마스크 구조를 기판의 감광성 코팅으로 전사하기 위해 투영 대물 렌즈에 의해, 감광층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 대물 렌즈의 이미지 평면에 배치된 기판(예컨대 실리콘 웨이퍼) 상에 투영된다.
예컨대 상기 기재된 투영 노광 장치와 같은 광학 시스템의 작동 중, 특히 총체적으로 또는 국부적으로 높은 열 부하의 경우에, 온도 감응성 구성 요소(예컨대, 미러, 렌즈 또는 장착 요소와 같은) 또는 다른 (하위)시스템의 온도의 증가 - 열 부하 및 이의 흡수와 연관됨 - 가 광학 시스템의 이미징 특성의 손상을 야기할 수 있다는 문제가 발생한다.
이것의 일례는 위치 센서와 같은 광학 시스템에 있는 온도 감응성 요소, 또는 상기 기재한 투영 노광 장치의 이미징 빔 경로내의 온도 감응성 하위시스템의 손상이다.
따라서, 예컨대, 적절한 광투과 굴절 재료의 가용성의 부족으로 인해 미러가 이미징 프로세스를 위한 광학 구성 요소로서 이용되는 EUV 범위(즉, 15 nm 미만, 예컨대 대략 13.5 nm의 파장)를 위해 설계된 투영 대물 렌즈에서, 미러와 미러 작동기를 운반하는 운반 구조물에 더하여, 일반적으로 운반 구조물 외부에 배치되고 위치 센서 또는 미러 위치를 판정하는 다른 측정 시스템의 기계적으로 뿐만아니라 온도적으로도 안정적인 고정을 보장하기 위해 의도된 측정 구조물을 제공하는 것은 알려져 있다. 상기 측정 구조물의 원하지 않는 가열의 문제는 위치 센서와 투영 노광 장치의 동작 중 가열되는 미러 사이의 거리- 예컨대 대략 1-100 mm의 범위 내에 있음- 비교적 짧으므로 더더욱 심각하다.
US 2005/0018154 A1은, 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에서, 미러 및/또는 이의 운반 구조물에 의해 방출되는 열을 흡수하는 것이 의도된 적어도 하나의 열 차폐물(heat shield)을 제공하는 것을 개시하며, 상기 열은 열 차폐물과 기계적으로 접촉하는 열 전달 회로에 의해 소산된다.
본 발명의 목적은 원하지 않는 입열(heat input)에 대한 온도 감응성 구성 요소의 효율적인 보호를 가능케 하는, 광학 시스템, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 광학 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립 특허 청구항 1의 특징에 따라 달성된다.
광학 시스템, 특히 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 본 발명에 따른 광학 장치는,
- 광학 시스템의 동작 중에 열을 방출하는 적어도 하나의 열 방출 하위시스템;
- 열 방출 하위시스템에 의해 방출된 열을 적어도 부분적으로 흡수하도록 배치되는 제 1 열 차폐물;
- 제 1 열 차폐물과 기계적으로 접촉하며, 제 1 열 차폐물로부터 열을 소산하도록 설계된 제 1 냉각 장치; 및
- 제 1 열 차폐물에 의해 방출된 열을 적어도 부분적으로 흡수하는 제 2 열 차폐물을 포함하는데, 상기 제 2 열 차폐물은 마찬가지로 제 2 열 차폐물로부터 열을 소산하는 냉각 장치와 기계적으로 접촉한다.
열 방출 하위시스템은 예컨대 개별 요소, 예컨대 광학 요소, 특히 미러, 또는 장착 요소일 수 있다. 이 경우에, 본 출원의 의미 이내의 용어 "광학 요소"는 임의의 광학 요소, 특히 (예컨대 렌즈 또는 프리즘과 같은) 굴절 요소, 빔 스플리터 또는 격자(gratings)도 포함한다.
그러나, 본 발명은 그것에 제한되지 않아서, 임의의 다른 열원(heat source)이 또한 포함될 수 있다. 더욱이, 하위시스템은 다수의 광학 요소를 예컨대 상기 기재된 투영 노광 장치의 조명 시스템과 같이, 열원으로서 대체로 간주되는 복수의 광학요소 또는 다른 하위시스템을 또한 가질 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 장치에 의해, 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈는, 투영 대물 렌즈의 이미징 빔 경로가 온도 변동에서 되도록 자유롭게 유지될 수 있고 이미징 특성의 손상이 적어도 실질적으로 회피될 수 있는 한, 열 방출 조명 장치의 부분의 열 입력에 대해 보호될 수 있다.
본 발명은, 특히, 제 1 열 차폐물에 더하여 제 2 열 차폐물을 제공하는 개념에 기초한다. 이런 식으로, 예컨대 위치 센서와 같이 보호될 온도 감응성 구성 요소 또는 예컨대 상술한 투영 노광 장치의 이미징 빔 경로와 같이 보호될 다른 온도에 민감한 하위시스템은, 제 1 열 차폐물로부터의 열 방출의 결과로서 제 2 열 차폐물 상에 아마 여전히 남아 있는 어떤 잔류 열이 제 1 열 차폐물에 있는 잔류 열에 비해 무시할 수 있거나 적어도 상당히 감소되는 한, 전형적으로 여전히 제 1 열 차폐물의 영역에 존재하는 온도 비균일성(temperature inhomogeneities)으로부터 차폐된다. 상기 잔류 열의 감소 이외에, 이 경우 본 발명에 따른 장치의 추가적으로 원하는 효과는 제 2 열 차폐물의 온도의 균질화(균일한 분포의 의미에서)에 있다.
그 부분에 대해 마찬가지로 제 2 열 차폐물이, 하나의 그리고 동일한 냉각 장치 또는 별도의 냉각 장치일 수 있으며 제 2 열 차폐물에서 열을 소산시킬 수 있는 냉각장치와, 기계적으로 접촉한다는 사실로 인해서, 제 2 열 차폐물에 여전히 존재하는 가능성 있는 온도 비균일성의 보호될 온도 감응성 구성 요소로의 전달은 적어도 실질적으로 회피된다. 이것은, (딱 제 1 열 차폐물의 열 전도도와 같은) 제 2 열 차폐물의 열 전도도가 광학 시스템에 있는 가스 (예컨대 공기 또는 수소와 같은 적절한 퍼지 가스(purge gas))의 열 전도도보다 일반적으로 상당히 더 높음으로써, 제 2 열 차폐물 및 냉각 장치 사이의 열 접촉의 부재시에, 존재하는 온도 감응성 구성요소로 이동중인 열의 열 저항이 바람직하지 못한 방식으로 감소 될, 상황을 또한 감안한 것이다.
특히, 온도 변동에 대한 온도 감응성 구성 요소 또는 시스템의 보호는 본 발명에 따른 광학 장치에 의해 달성될 수 있다. 본 발명에 의해 실현되는 바와 같이 마이크로리소그래피 투영 노광 장치에서 여전히 "허용 가능한" 온도 감응성 구성 요소의 온도 변동에 대한 일반적인 값은 이 경우에 500 μΚ/min 미만, 특히 100 μΚ/min 미만, 더욱 특히 40 μΚ/min 미만, 및 더욱 특히 10 μΚ/min 미만이 될 수 있다.
상술한 차폐 이외에, 열 방출 하위시스템에서 방출되고 열 차폐물에 의해 흡수되는 리시브된 열이 외부로 소산되는 한 본 발명에 따른 장치에 의해 수행되는 추가적 기능은 냉각 기능에 있을 수 있다. 예를 들어, 예컨대 투영 노광 장치의 미러의 과도한 열 및 미러에 존재하는 코팅의 관련된 손상은 이런 식으로 회피될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 의해, 열 방출 하위시스템에서 온도에 민감한 요소까지 전달하는 열의 비율은, 예컨대, 종래의 (단순한 또는 단일 스테이지(stage)의) 열 차폐물에 비해 대략 한 자릿수만큼 감소될 수 있다. 따라서, 예컨대, 본 실시예에 따라, 온도 감응성 요소 쪽으로 전해지는 열과 온도 감응성 요소에서 멀어져 차폐되는 열 사이의 1:10의 예시적 비율을 갖는 종래의 단일 시스템에 비교할 때, 자릿수에 관해 1:100의 비율에 대한 증가를 초래하는 것이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 제 2 열 차폐물은 제 1 열 차폐물과 기계적 또는 물리적으로 접촉하지 않거나 제 1 냉각 장치의 영역에서만 제 1 열 차폐물과 기계적 또는 물리적으로 접촉한다.
일 실시예에 따르면, 제 2 열 차폐물과 기계적으로 접촉하는 냉각 장치는 제 1 냉각 장치로부터 분리된 제 2 냉각 장치이다. 이 경우 제 1 및 제 2 냉각 장치는 상이한 냉각 회로들에 연결될 수 있고, 이것은 특히 제 2 열 차폐물을 위한 냉각 매체의 열 안정성에 관하여 유리한데, 그 이유는 상기 냉각 매체가 제 1 열 차폐물에 의해 직접 가열되지 않기 때문이다.
추가 실시예에 따르면, 제 2 열 차폐물과 기계적으로 접촉하는 냉각 장치는 제 1 냉각 장치이며, 즉, 양쪽의 열 차폐물은 하나 그리고 동일한 냉각 장치 또는 동일한 냉각 회로에 연결된다. 이러한 구성은 결과적으로 가능성 있는 더욱 콤팩트한 설계에 관하여 유리하며 이런 이유로 구조적 공간이 절약된다.
일 실시예에 따르면, 장치는 적어도 3개의 열 차폐물, 특히 적어도 4개의 열 차폐물을 갖는다. 또한 아래에 설명되는 바와 같이, 이러한 구성은 열 방출 하위시스템에서 비롯되는 열 또는 온도 분포의 더욱더 효과적인 흡수를 달성하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 열 차폐물 중 적어도 하나, 특히 모든 열 차폐물은 냉각기 온도 또는 열 방출 하위시스템에 의해 방출되는 열의 파장에 맞춰지는 최대 0.5, 특히 최대 0.2, 더욱 특히 최대 0.05의 방사율을 갖는 제 1 코팅을 적어도 영역들 내에 가진다. 제 1 코팅은 열 방출 하위시스템에서 떨어져 면하거나 보호될 구성 요소(예컨대, 센서)에 면하는 관련 열 차폐물의 적어도 측면에 배치될 수 있다. 보호될 구성 요소까지 전해지거나 "외견상 알아볼 수 있는" 그리고 열 방출 하위시스템의 가열(heating)에서 비롯된 온도 분포의 추가적 감소는 이런 식으로 달성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 열 차폐물은 열 방출 하위시스템에 의해 방출되는 열의 파장에 대해 적어도 0.5, 특히 적어도 0.8, 더욱 특히 적어도 0.95의 방사율을 갖는 제 2 코팅을 적어도 영역들 내에 가진다. 제 2 코팅은 특히 열 방출 하위시스템을 면하는 제 1 열 차폐물의 적어도 측면에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 열 방출 하위시스템을 면하는 열 차폐물의 측면은 열 방출 하위시스템에 의해 방출되는 열의 파장에 대한 특히 최대 0.5, 또는 최대 0.2, 특히 최대 0.05의 방사율을 감소시키는 코팅을 적어도 영역들 내에 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 열 차폐물은 장치의 주변과 상이한 분위기(atmosphere)를 가진 적어도 하나의 부분 하우징을 형성할 수 있다. 폐쇄 하우징 또는 부분 하우징 내의 매체는 바람직하게는 주변 분위기의 매체보다 매우 낮은 열전도도를 갖는다. 매우 낮은 열전도도를 가진 매체는 예컨대 저압 가스일 수 있다. 이러한 구성은 열 방출 하위시스템에서 비롯된 열 또는 온도 분포의 더욱 더 효과적인 흡수를 달성하는 것을 가능하게 한다.
일 실시예에 따르면, 제 2 열 차폐물은 제 1 열 차폐물에 해당하는 기하학적 구조를 갖는다. 특히, 제 1 열 차폐물은 적어도 영역들 내에 박스 또는 후드식으로 열 방출 하위시스템을 둘러쌀 수 있다. 더욱이, 제 2 열 차폐물은 적어도 영역들 내에 박스 또는 후드식으로 제 1 열 차폐물을 둘러쌀 수 있다. 이러한 구성은 열 방출 하위시스템에 의해 방출되는 열의 더욱 더 효과적인 흡수, 즉 , 명확하게는 특히 딱 하나가 아닌 다수의 온도에 민감한 구성 요소가 광학 시스템에서 상이한 위치들에 존재하고, 열적 영향에 대해 보호될 수 있는 상황에서 열 방출 하위시스템의 열에 의해 유발되는 외견상 "알아볼 수 있는" 온도 분포의 추가적 감소를 달성할 수 있게 한다.
다른 실시예에 따르면, 제 1 열 차폐물은 또한 적어도 영역들 내에 박스 또는 후드식으로 온도 감응성 하위시스템(특히 온도 감응성 요소)을 둘러쌀 수 있다. 예컨대, 다수의 (특히 널리 확산된) 열원 또는, 하나 또는 다수의 -온도 감응성 구성 요소에 관련된 -비교적 큰 열원 또는 열 방출 하위시스템이 존재할 경우에 이와 같은 구성이 유리하다.
한 실시예에 따르면, 열 차폐물은 캐스케이드식으로 배치된다.
한 실시예에 따르면, 광학 장치는 400 nm 미만, 특히 250 nm 미만, 더욱 특히 200 nm 미만, 더욱 특히 160 nm 미만, 및 더욱 특히 15 nm 미만의 동작 파장을 위해 설계된다.
더욱이, 본 발명은 조명 장치 및 투영 대물 렌즈를 포함하는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치 - 상기 조명 장치 및/또는 투영 대물 렌즈는 상기 기재된 특징들을 포함하는 발명에 따른 광학 장치를 가짐- 및, 또한 마이크로구조의 구성 요소의 마이크로리소그래피 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 추가적 구성은 상세한 설명 및 또한 종속항을 통해 알 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에서 도시된 예시적인 실시예를 기반으로 아래에 더욱 상세히 설명될 것이다.
도 1a-b는 제 1 실시예에 따라 본 발명에 따른 광학 장치의 구성을 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.
도 2a-8b는 본 발명의 추가적 실시예를 설명하기 위한 개략도를 도시한 것이다.
도 9a-12b는 분위기(도 9a-10b) 및 저압 가스로 구성된 분위기(도 11a-12b)에서 정확하게는, 도 1의 제 1 실시예(도 9a-b 및 도 11a-b) 및 도 2의 제 2 실시예(도 10a-b 및 도 12a-b)의 양쪽에 대해서, 발명에 따라 달성된 효과의 온도 상승을 설명하기 위해 FEM 시뮬레이션의 결과를 도시한 것이다.
도 13은 선행 기술에 따라 EUV를 위해 설계된 투영 대물 렌즈의 구성의 개략도를 도시한 것이다.
열원 또는 열 방출 요소(110), 특히 예컨대 투영 노광 장치의 미러와 같은 광학 요소에 의해 방출되는 (도 1a에서 화살표로 나타낸) 열은, 단지 예로서 묘사된 온도 감응성 구성 요소(150)(예컨대, 상기 투영 노광 장치의 측정 구조물과 결합된 센서, 예컨대 미러 위치를 위한 위치 센서)를 보호하기 위해, 여기서 (제 1)열 차폐물(120)에 의해 적어도 부분적으로 흡수된다.
제 1 열 차폐물(120)은 예컨대 알루미늄 또는 강철, 또는 우수한 열 전도도를 가진 일부 다른 재료로 제조될 수 있으며, 예컨대 냉각 채널 또는 냉각 파이프(131)와 같은 히트 싱크(heat sink)를 포함하는 냉각 장치(130)와 기계적으로 (또는 물리적으로) 접촉한다. 냉각 매체, 예컨대 22℃의 초기 온도를 가진 물은 예컨대 냉각 파이프(131)를 통해 흐르며, 냉각 파이프(131)가 외부 냉각 장치에 연결되어, 그에 따라 생성된 냉각 회로를 통해 외부로 제 1 열 차폐물(120)에 의해 흡수되는 열을 소산한다.
도 1a,b에서 개략적으로 예시된 장치를 실현하기 위해, 냉각 파이프(131)는 예컨대 제 1 열 차폐물(120)에 용접될 수 있다. 대안적으로, 특히 구조적 공간에 관련된 기술적 이유로 용접이 불가능하면, 냉각 파이프(131)가 (그러면 충분한 시트 두께로 설계되어야 하는) 제 1 열 차폐물(120)내로 가공될 수도 있다.
장치는, 제 1 열 차폐물(120)에 의해 방출되는 열을 적어도 부분적으로 흡수하고, 예시적인 실시예에서, 오로지 제 1 냉각 장치(130)와 기계적으로 또는 물리적으로 접촉하는 적어도 하나의 제 2 열 차폐물(140)을 갖지만, 나머지에 대해서는 제 1 열 차폐물(120)과 물리적인 접촉을 갖지 않는다.
제 2 열 차폐물 및 또한 냉각 파이프의 재료는 마찬가지로 예컨대 알루미늄 또는 강철, 또는 우수한 열 전도도를 가진 일부 다른 재료가 될 수 있다.
그것에 본 발명을 제한하지 않고, 제 1 및 또한 제 2 열 차폐물의 예시적인 두께가 예컨대 밀리미터 범위(예컨대, 1-3 mm) 이내 인 것이 가능하며, 마찬가지로 단지 예로서, 냉각 파이프(131)의 직경이 5-10mm의 범위 이내인 것이 가능하다. 이 경우에, 입열 잔여 상수(heat input remaining constant)에 의해 냉각 파이프(131)간 거리가 짧을수록, 제 1 및 또는 제 2 열 차폐물(120,140)의 두께가 그만큼 더 얇게 선택될 수 있는데, 그 이유는, 상당히 인접한 냉각 파이프(131)의 경우 열 소산이 보다 작은 단면적 또는 시트 두께를 통해서도 여전히 충분히 효과적이기 때문이다.
도 1b의 투시도에서 보여질 수 있듯이, 도시된 예시적인 실시예에서 제 2 열 차폐물(140)은 실질적으로 판 형상의 기하학적 구조를 갖는다. 그것에 본 발명을 제한하지 않고, 이 경우 예시적인 실시예에서, 제 2 열 차폐물(140)은 제 1 열 차폐물(120)을 일정한 (대안적으로 또한 변하는) 갭 간격으로 커버하며, 냉각 장치(130)의 냉각 파이프(131)에 대한 제 2 열 차폐물(140)의 기계적 연결은 웹(144)으로 나타낸다. 실제로, 제 2 열 차폐물(140)은 우수한 열 접촉을 생성하기 위해 냉각 파이프(131) 또는 냉각 파이프(131)로 직접 접촉하는 제 1 열 차폐물(130)의 영역에 납땜 될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 점착력 있게 연결될 수 있다.
도 2a-b는 제 2 실시예를 설명하기 위한 개략도을 도시하며, 도 1a-b로부터의 실시예에 상응하거나 실질적으로 기능적으로 동일한 요소는 "100"만큼 증가된 참조 부호로 식별된다.
도 2a-b의 장치에는 제 2 열 차폐물(240)에 더하여 제 3 열 차폐물(241)이 제공되는데, 이것은 그 부분에 있어서 제 2 열 차폐물(240)로부터(본 예에 있어서, 다시 한번 일정한) 거리를 두고 배치되고 웹을 통해서만 냉각 파이프(231)와 유사하게 열 접촉을 한다는 점에서 도 1a-b의 장치와 다르다.
도 3은 마찬가지로 개략도의 제 3 실시예를 도시하며, 도 2a-b의 실시예에 실질적으로 상응하거나 기능적으로 동일한 요소는 이번에는 "100"만큼 증가된 참조 부호에 의해 식별된다. 도 3의 장치는 그 부분에 있어서 제 3 열 차폐물(341)로부터 (본 예에 있어서 다시 한번 일정한) 거리를 두고 배치된 제 4 열 차폐물(342)이 있는 도 2a-b의 장치와 다르다.
상기 기재된 그리고 추가적 실시예에서, 열 차폐물은 반드시 온도 감응성 구성 요소를 면할 필요가 없다는 것이 지적되어야 한다. 특히, 열 차폐물은 또한 각각의 열 방출 하위시스템에 면하도록 배치될 수 있다.
도 9-12 및 온도 상승의 등온선을 설명하는 각 경우에서 도시된 FEM 시뮬레이션(FEM = 유한 요소법)은 제각기 도 1a-b 및 2a-b로부터 본 발명에 따른 장치에 의해 달성되는 효과를 설명하는 역할을 한다.
특히, 도 9a는 도 1a,b의 장치를 둘러싸는 공기 분위기의 경우에 대해 제 1 열 차폐물(120)의 온도 분포를 도시한 것이다. 도 9b는 상대적으로 더 작은 규모로 제 2 열 차폐물(140)에서 발생하는 온도 분포를 도시한다. 이 경우에, 도 10-12의 추가 예시들뿐만 아니라, 열 방출 하위시스템(도시 없음)은 도면의 "하부에" 각각 위치되는데, 다시 말해서 도 9a의 예에 근거하면, 제 2 열 차폐물(140)에 반대되어 놓여있거나 떨어져 면하는 제 1 열 차폐물(120)의 측면에 위치된다.
제 2 열 차폐물(140)은 열원 또는 열 방출 요소(110) (예컨대, 광학 요소)에 의해 방출된 열의 상당히 더 효과적인 흡수를 이끌어내고, 이 경우, 도 9a에 따른 제 1 열 차폐물의 온도 분포에 비해 도 9b에 따른 제 2 열 차폐물(140)에서 생긴 온도 분포는 모두 절대값의 측면에서 감소되며 보다 작은 온도 변동을 가지는, 즉, 이 관점에서 더욱 균질한 프로파일을 갖는다.
이러한 효과는 총 3개의 열 차폐물(220, 240 및 241)을 포함하는 도 2a-b의 장치에 대하여 도 10a-b에 따라 다시 증가될 수 있다. 이 경우, 도 10b는 이미 최상위 (즉 제 3) 열 차폐물(241)에서 획득된 온도 분포를 도시하며, 상기 온도 분포는 도 9b에 비해 더욱 작은 규모로 나타난다는 점이 고려되어야 한다.
도 11a-b 및 도 12a-b는 매우 낮은 전도도를 가진 가스, 또는 예컨대 주변에 비해 10분의 1의 열 전도도를 가진 저압 가스로 구성되는 분위기에 상응하는 장치에 대한 도 9-10과 유사한 결과를 도시한다.
도 9-10으로부터의 분위기의 경우의 결과를 갖는 도 11a-b 및 도 12a-b에서의 온도 분포의 비교는 제각기 제 2 및 3 열 차폐물(240 및 241)에 의한 열 흡수 또는 균질화의 추가적 향상을 보여준다. 이 경우에, 공기에 비해 적절한 저압 퍼지 가스의 사용은, 가스의 열 저항이 열 차폐물 사이의 거리에 더 작은 의존성을 가지기 때문에 판 형상의 열 차폐물(220, 240 및 241) 사이의 거리가 더 짧게 선택될 수 있다는 이점을 갖는다.
도 4a는 본 발명의 추가적 구체 예를 설명하기 위한 개략도를 도시하며, 도 3과 비교하여 상응하거나 실질적으로 기능적으로 동일한 요소는 이번에는 "100"만큼 증가되는 참조 부호로 식별된다.
도 4a의 장치는, 첫째로 제 1 열 차폐물(420)이, 열원 또는 열 방출 요소(410)(예컨대, 광학 요소)에 면하는 측면 상에, 바람직하게는 적어도 0.5, 특히 적어도 0.8, 더욱 특히 적어도 0.95의 방사율을 증가시키는 코팅(470)을 갖는다는 점에서 도 3의 장치와 다르다. 둘째로, 열 차폐물(420, 440, 441 및 442)의 잔여 표면에는 방사율을 감소시키는 (바람직하게는 0.5 미만, 특히 0.2 미만, 특히 0.05 미만 방사율을 가진) 코팅(460)이 제공된다.
도 4b에 도시된 추가 대안적 실시예에 따르면, 방사율을 감소시키는 코팅(460)은 또한 열 방출 요소(410)에 면하는 제 1 차폐물(420)의 측면에 제공될 수 있다.
또한 도 4와 관련하여 기재된 실시예에서, 열 차폐물들은 또한 각각의 열 방출 하위시스템을 교호로 면할 수 있으며, 이 경우, 적절하다면 각각의 코팅의 위치는 변화된 장치에 따라 적응되어야 한다.
도 5는 추가적 실시예를 설명하기 위한 개략도을 도시하며, 도 4a와 비교하여 실질적으로 기능적으로 동일한 요소에는 이번에는 "100"만큼 증가되는 참조 부호가 제공된다.
상기 기재된 실시예와는 대조적으로, 도 5에 따르면, 분위기가 장치의 주변의 분위기와 다른 그 고유의 "진공 환경"을 가진 영역 또는 부분 하우징은, 주변 벽(545)을 가진 폐쇄된 설계의 창작을 통해 열 차폐물(520, 540, 541 및 542)에 의해 형성된다. 특히, 진공 또는 주변 분위기에 비해 매우 낮은 열 전도도를 가진 가스는 부분 하우징 또는 외부 벽(545)과 함께 열 차폐물로 정의되는 영역에 존재할 수 있다.
도 6a 및 6b에 나타난 바와 같이, 도 5의 폐쇄된 설계는 또한 제각기 도 4a 및 4b의 코팅과 결합될 수 있다. 이 점에서, 도 6a는 열 차폐물(620, 640, 641 및 642)의 모든 영역에 방사율을 감소시키는 코팅(660)이 제공되는 장치를 도시하며, 도 6b는, 도 4a와 유사하게, 방사율을 증가시키는 코팅(670)이 열 방출 요소(610)에 면하는 제 1 열 차폐물(620)의 측면에 제공되는 장치를 도시한다.
또한 도 5 및 6과 관련하여 기재된 실시예에서, 열 차폐물들은 또한 각각의 열 방출 하위시스템에 교호로 면할 수 있으며, 이 경우에, 적절하다면, 코팅의 위치는 변화된 장치에 따라 적응되어야 한다.
도 7에 예시된 바와 같이, 제 2 열 차폐물(740)은 또한 실질적으로 박스 또는 후드식으로 제 1 열 차폐물(720)을 둘러싸도록 구성될 수 있으며, 이를 위해, 제 2 열 차폐물(740)은 (본 예에 있어서 서로에 수직인) 서로 다른 공간 방향으로 연장하는 부분(740a, 740b 및 740c)으로 구성된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 제 1 열 차폐물(720)은 또한 열 방출 요소(710)의 영역을 둘러싸는 유사한 박스 또는 후드형 기하학적 구조를 갖는다. 도 7에 도시된 실시예는 다시 말해, 열 방출 요소(810)의 가열에 의해 유발된 외견상 "알아볼 수 있는" 온도 분포의 추가적 감소가 있었으므로 열 방출 요소(710)에 의해 방출된 열의 더욱 더 효과적인 흡수를 이끌어 내고, 단지 하나가 아닌 다수의 온도 감응성 구성요소 (750, 751, 752...)가 광학 시스템에서 상이한 위치들에 존재하는 도시된 상황에서 특히 유리하다.
(도시되지 않은) 추가적 실시예에서, 박스 또는 후드형 기하학적 구조는 또한 보호될 온도 감응성 구성 요소를 둘러쌀 수 있으며, 이러한 구성 요소는, 예컨대, 다수의 (특히 널리 확산된) 열원 또는, 하나 또는 다수의 - 온도에 민감한 구성 요소에 관한 - 비교적 큰 열원 또는 열 방출 하위시스템이 존재할 때에 유리하다. 더욱이, 박스 또는 후드형 기하학적 구조를 갖는 상기 기재된 실시예의 변형에 있어서, 열 차폐물 또는 시트는 또한 각각의 후드형 장치의 내부에, 즉, 예컨대, 도 7에 따라, 열 방출 요소(710)와 냉각 파이프(731)의 장치 사이에 배치될 수 있다.
도 8a 및 8b는 도 7과 유사한 장치를 가진 개략도을 도시하며, 여기서, 2개의 열 차폐물(820 및 840)뿐만 아니라 부가적으로 제 3 열 차폐물(841)(도 8a) 및 제각기 제 3 열 차폐물(841) 및 제각기 제 4 열 차폐물 (842)(도 8b)은 유사한 방식으로 배치된다. 추가적 실시예에 따르면, 요구되는 임의이 더 많은 개수의열 차폐물이 또한 제공될 수 있다.
도 13은, 개략도에서, EUV를 위해 설계된 투영 노광 장치의 투영 대물 렌즈(1)의 예시적 구성을 도시한다. 투영 대물 렌즈(1)는 6개의 미러(21-26)로 구성되고, 예컨대, 1:4의 확대 비율(magnification factor)을 가질 수 있으며, 도 13에 따른 빔 경로는 오브젝트 상에서(즉 레티클 측면 또는 마스크 (M) 측면 상에서) 넌텔레센트릭하게(non-telecentrically) 나아가지만, 이미지 평면 측면 상에서(즉 웨이퍼 (W) 측면) 상에서)는 텔레센트릭하게 나아간다. 도시된 예에서, 모든 미러(21-26)는 오목한 미러이다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 제한되지 않고, 오히려 또한 이용된 미러의 상이한 개수 또는 구성의 사용되는 미러들을 가진 구성들을 포함한다. 도 13에 따르면, 마스크 (M) 또는 레티클로부터 비롯되는 방사 빔(S)은 이미징될 레티클(M)의 구조의 이미지를 생성하기 위해 미러(21-26)에서의 반사 후에 웨이퍼(W)로 전해진다.
본 발명이 특정 실시예를 기반으로 기재되었으나, 수많은 변형 및 대안적 실시예가 예컨대 개별 실시예의 특징의 결합 및/또는 교환에 의해 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 당업자에게 이와 같은 변형 및 대안적 실시예가 또한 본 발명에 의해 포함되고, 본 발명의 권리 범위는 첨부는 특허 청구범위 및 그것의 등가의 의미내로만 제한된다는 것은 자명하다.

Claims (25)

  1. 광학 시스템의 광학 장치에 있어서,
    상기 광학 시스템의 동작 중에 열을 방출하는 적어도 하나의 열 방출 하위시스템(110-810);
    상기 열 방출 하위시스템(110-810)에 의해 방출된 상기 열을 적어도 부분적으로 흡수하도록 배치되는 제 1 열 차폐물(120-820);
    상기 제 1 열 차폐물과 기계적으로 접촉하고, 상기 제 1 열 차폐물로부터 열을 소산하도록 설계되는 제 1 냉각 장치(130-830); 및
    상기 제 1 열 차폐물(120-820)에 의해 방출된 열을 적어도 부분적으로 흡수하는 제 2 열 차폐물(140-840)을 포함하는데, 상기 제 2 열 차폐물(140-840)은 상기 제 2 열 차폐물(140-840)로부터 열을 소산하는 냉각 장치와 또한 기계적으로 접촉하고,
    상기 열 차폐물들 중 적어도 하나는, 상기 열 방출 하위시스템(110-810)에 의해 방출되는 열에 대해, 최대 0.5의 방사율을 가진, 제 1 코팅(460,660)을 적어도 영역들 내에 갖는 광학 장치.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제 2 열 차폐물(140-840)이 상기 제 1 열 차폐물과 기계적으로 접촉하지 않거나 상기 제 1 냉각 장치(130-830)의 영역내에서만 상기 제 1 열 차폐물과 기계적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 2 열 차폐물과 열적으로 접촉하는 냉각 장치는 상기 제 1 냉각 장치(130-830)에서 분리된 제 2 냉각 장치인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  4. 청구항 3 에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 냉각 장치는 상이한 냉각 회로들에 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 2 열 차폐물과 열적으로 접촉하는 냉각 장치는 상기 제 1 냉각 장치(130-830)인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    적어도 3개의 열 차폐물(220, 240-241; 320, 340-342; 420, 440-442)을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  7. 삭제
  8. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제 1 코팅(460,660)이 적어도 상기 열 방출 하위시스템(410,610)에 면하는 관련 열 차폐물의 일 측면 또는 상기 열 방출 하위시스템(410, 610)에서 떨어져 면하는 관련 열 차폐물의 일 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  9. 청구항 1 에 있어서,
    상기 제 1 코팅(460,660)은 적어도 상기 열 방출 하위시스템(450,650)에 면하는 관련 열 차폐물의 일 측면 또는 상기 열 방출 하위시스템(450, 650)에서 떨어져 면하는 관련 열 차폐물의 일 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  10. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 1 열 차폐물(420,620)은 상기 열 방출 하위시스템(110-810)에 의해 방출되는 열에 대해 적어도 0.5의 방사율을 갖는 제 2 코팅(470,670)을 적어도 영역들 내에 갖는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  11. 청구항 10 에 있어서,
    상기 제 2 코팅(470,670)이 적어도 상기 열 방출 하위시스템(410,610)에 면하는 상기 제 1 열 차폐물(420,620)의 일 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  12. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 열 차폐물(530, 540-542; 630, 640-642)은 상기 광학 장치의 주변과는 상이한 분위기(atmosphere)를 가진 적어도 하나의 부분 하우징을 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  13. 청구항 12 에 있어서,
    상기 부분 하우징 내에 함유된 가스는 상기 주변 분위기 내에 함유된 가스보다 더 낮은 열 전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  14. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 2 열 차폐물(140-840)은 상기 제 1 열 차폐물(120-820)에 상응하는 기하학적 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  15. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 1 열 차폐물(720,820)은 적어도 영역들 내에 박스 또는 후드식으로 상기 열 방출 하위시스템(710,810)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  16. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    온도 감응성 하위시스템이 더 존재하는데, 상기 제 1 열 차폐물(720,820)은 적어도 영역들 내에 박스 또는 후드식으로 상기 온도 감응성 하위시스템을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  17. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 제 2 열 차폐물(740,840)은 적어도 영역들 내에 박스 또는 후드식으로 상기 제 1 열 차폐물(720,820)을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  18. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 열 차폐물은 캐스케이드(cascade)식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  19. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 열 방출 하위시스템(110-810)은 광학 하위시스템인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  20. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    400 nm 미만의 동작 파장을 위해 설계된 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  21. 청구항 1 또는 청구항 2 에 있어서,
    상기 열 방출 하위시스템(110-810)은 마이크로리소그래피 투영 노광 장치의 조명 장치인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  22. 마이크로리소그래피 투영 노광 장치로서,
    조명 장치 및 투영 대물 렌즈를 포함하는데, 상기 조명 장치 및/또는 상기 투영 대물 렌즈는 청구항 1 또는 청구항 2 에 기재된 광학 장치를 갖는 마이크로리소그래피 투영 노광 장치.
  23. 마이크로구조의(microstructured) 부품의 마이크로리소그래피 제조 방법으로서,
    감광성 물질로 구성된 층이 적어도 부분적으로 도포된 기판을 제공하는 단계;
    이미징될 구조를 가지는 마스크를 제공하는 단계;
    청구항 22 에 기재된 마이크로리소그래피 투영 노광 장치를 제공하는 단계; 및
    상기 투영 노광 장치의 도움으로 상기 층의 영역 내로 상기 마스크의 적어도 일부를 투영하는 단계를 포함하는 마이크로구조의 부품의 마이크로리소그래피 제조 방법.
  24. 청구항 1 에 있어서,
    상기 광학 시스템은 마이크로리소그래픽 투영 노광 장치인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
  25. 청구항 19 에 있어서,
    상기 광학 하위시스템은 미러인 것을 특징으로 하는 광학 장치.
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