KR20170116248A - 광학 소자의 온도 제어 장치 - Google Patents

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KR20170116248A
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마르쿠스 하우프
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칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
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Abstract

진공 분위기에 제공되는 광학 소자의 온도를 제어하기 위한 장치가 제공된다. 상기 온도 제어 장치는 복사 열전달에 의해 광학 소자를 냉각시키기 위해 광학 소자로부터 이격 배치되는 복사 냉각부를 갖는 냉각 장치를 갖는다. 제어기는 복사 냉각부의 온도를 제어하는 작용을 한다. 상기 온도 제어 장치는 광학 소자를 가열하기 위한 가열부를 추가로 포함한다. 상기 가열부는 가열부의 온도를 제어하기 위한 제어기에 연결된다. 결과적인 온도 제어 장치는 특히 EUV 마이크로리소그래피 도구 내의 광학 소자와 함께 사용되어 그 광학계의 안정적인 성능을 도출할 수 있다.

Description

광학 소자의 온도 제어 장치{DEVICE FOR CONTROLLING TEMPERATURE OF AN OPTICAL ELEMENT}
본 발명은 진공 분위기에 제공된 광학 소자의 온도 제어 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 장치를 사용하여 진공 분위기에 제공된 광학 소자의 온도를 제어하기 위한 방법, 이러한 온도 제어 장치를 갖는 조명 시스템, 및 이러한 온도 제어 장치를 갖는 마이크로리소그래피 투사 광학계에 관한 것이다.
특정 적용에 있어서, 광학 미러 장치의 온도 또는 온도 프로파일을 소정 레벨로 특히 일정한 레벨로 유지하는 것은 필수적이다. 이러한 적용의 예는 특히, 조명 광 파장, 특히 10nm 내지 30nm 범위에 있는 조명 광 파장으로 작동하는 EUV(Extreme Ultra Violet: 극자외선) 조명 및 투사 광학계이다. EUV 광자가 대기 가스에 의해 흡수되기 때문에 이들 광학계는 초고진공 환경에서 작동해야 한다. 이러한 파장에서 사용될 수 있는 광투과성 재료가 없기 때문에 EUV 복사선을 형성 및 안내할 수 있는 유일한 광학 소자는 반사 소자 및 회절 소자이다. 대략 1에 가까운 반사율을 갖는 미러 소자용 반사 코팅을 생산하기란 매우 어렵기 때문에, 미러면을 때리는 빛의 일부는 광학 코팅 및/또는 그 아래의 미러 기판에 의해 흡수될 것이다. 이 흡수된 복사 파워는 이어서 미러 기판을 가열하며, 열 팽창으로 인해 표면 형상(surface figure)을 변경시키고 그로 인해 미러의 광학 특성을 변경시키는 바 이는 바람직하지 않다. 특히 EUV 파장에 관하여 이 잔여 흡수는 전혀 무시할 수 없는 흡수된 복사 파워를 도출한다. 고품질 광학 미러의 표면 형상은 기생력(parasitic forces)에 민감하기 때문에 고품질 광학 미러를 위한 온도 안정화는 여러가지 단점에 직면하며, 따라서 미러 보유(holding) 및 서스펜션 설계는 최소의 기생력 및 토크를 위해 최적화되어야 한다. 적절한 힘과 토크 방향을 위한 강성의 최소화는 항상 열전도에 이용가능한 단면의 감소와 함께 진행된다. 따라서, 최소 기생력 측면에서 양호한 보유 구조물은 항상 미러에 대해 열 부하 문제를 초래하는 불량한 열전도체이다. 특히 EUV 조명 시스템에서 미러는 진공에서 유지되고 있기 때문에, 어떤 가스도 미러 냉각을 위해 사용될 수 없다. 미러 기판의 수냉(water cooling)은 채널 및 튜브를 통해서 유동하는 물이 항상 구조적 고유 모드(eigen-modes)의 동적 여기를 초래하고 그로인해 바람직하지 않은 진동을 초래하기 때문에 문제가 있다. Schott사가 제조한 Zerodur 또는 Corning사가 제조한 ULE와 같은 어느 정도의 온도 변화를 허용하는 재료로서의 초저팽창 세라믹은 고가이며 제조가 쉽지 않다.
US 2004/0035570 A1호 및 US 2004/0051984 A1호는 복사 열전달에 의존하는 미러 냉각 방법을 개시한다. 이들 미러 냉각 시스템은 히트 싱크의 제어식 냉각에 의존한다. 미러에 대한 증가하는 열 부하는 히트 싱크의 저온(cold) 표면의 온도를 저하시킴으로써 보상된다. 히트 싱크의 온도 변화는 열 평형이 교란되기 때문에 전체 시스템의 열적 불안정성을 초래한다.
본 발명의 목적은 광학 소자의 안정적인 성능을 도출하는 EUV 마이크로리소그래피 도구 내의 광학 소자, 예를 들면 미러의 온도를 제어하기 위해 특히 사용될 수 있는 진공 분위기에 제공된 광학 소자의 온도 제어 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1의 특징을 포함하는 온도 제어 장치에 의해 충족된다.
본 발명에 따르면, 상기 온도 제어 장치는 두 개의 제어가능한 열평형화(thermalization)부를 포함한다. 한편, 히트 싱크로서 실현될 수 있는 복사 냉각부가 존재하며, 히트 싱크의 표면은 광학 소자의 온도보다 낮은 제어가능한 온도를 갖는다. 다른 한편, 광학 소자를 직접 또는 간접 가열하기 위한 가열부가 존재한다. 가열부는 예를 들어 가열 유체를 통한 접촉 가열을 포함하는 가열 수단으로서 또는 예를 들어 적외선 복사의 전달과 같은 복사 열전달에 의존하는 비접촉 가열 수단으로서 실현될 수 있다. 본 발명의 실마리는, 한편으로 제어가능한 가열을 통해서 그리고 다른 한편으로 복사 냉각부로의 제어가능한 열전달을 통해서 광학 소자의 소정 온도 프로파일의 제어에 관하여 매우 유연한 접근이 실현된다는 것이다. 조명 광의 잔여 흡수로 인한 열 팽창에 의해 초래되는 표면 형상의 바람직하지 않은 변경은 예를 들어, 광학 미러의 제1 부분에서는 가열부의 도움에 의한 추가 가열을 통해서, 광학 소자의 제2 부분에서는 복사 냉각부로의 선택적으로 제어되는 복사 전달을 통해서, 그리고 광학 소자의 제3 부분에서는 한편으로 가열과 다른 한편으로 냉각부로의 선택적인 복사 전달의 조합을 통해서 제거될 수 있다. 이 조합되는 유연한 접근법은 예를 들어 광학 소자 내에서 균질한 온도 프로파일을 달성할 가능성을 끌어내거나, 또는 각각의 파면 오차(wave-front error) 감소를 도와주는 소정의 대칭을 갖는 온도 프로파일의 달성에 도움이 된다. 예를 들어 냉각 매체의 유동을 통한 광학 소자 자체의 접촉 냉각에 의존하는 비복사 냉각부에 비해, 본 발명에 따른 복사 냉각부는 광학 소자의 진동 교란을 방지한다.
청구항 2에 따른 온도 안정화는 열 드리프트(thermal drift) 효과의 방지에 도움이 된다.
청구항 3에 따른 제어기는 미러에 충돌하는 작용 복사선의 양의 변화의 결과로 보통 발생하게 될 변화를 동등화시킨다. 이러한 조명 변화는 예를 들어 조명 시스템의 조명 설정을 변경함으로써 유도될 수 있으며, 광학 소자는 이 조명 시스템의 일부이다.
청구항 4에 따른 온도 센서는 광학 소자의 온도에 대해 양호한 제어를 제공한다. 적어도 하나의 온도 센서는 광학 소자의 흡수면 또는 반사면 근처에 설치될 수 있다. 그 경우에, 온도는 관련 위치에서 측정되고 따라서 직접적인 측정치를 제공한다. 온도 센서는 비접촉 온도 센서로서 설계될 수 있다. 이는 광학 소자의 구조적 완전성의 교란을 방지한다. 온도 센서의 비접촉 설계와 관련하여, 이 센서는 열 촬상 시스템을 포함할 수 있다.
청구항 5에 따른 냉각 배치는 복사 냉각부의 효율적인 냉각을 도출한다.
이는 청구항 6에 따른 가열 배치에 대해 유지된다.
청구항 7에 따른 복사 차폐는 광학 소자 이외의 부재를 통한 복사 냉각부의 바람직하지 않은 교란을 방지한다. 이는 광학 소자 이외의 부재의 배치에 관계없이 복사 냉각부의 표면 온도의 양호한 제어를 도출하며, 그 온도는 장치를 통해서 제어된다.
청구항 8에 따른 복사 차폐는 이웃하는 부품, 예를 들면 이웃하는 광학 부품 또는 이웃하는 보유 구조물의 교란을 방지한다.
청구항 9에 따른 펠티어 소자는 복사 냉각부의 효과적인 냉각을 도출한다.
청구항 10에 따른 열-수용 판은 양호하게-조절가능한 열평형화 특성을 갖는 복사 냉각부를 도출한다. 이들 열평형화 특성의 조절은, 한편으로 열-수용 판을 구성하고 다른 한편으로 냉각 부재를 구성하는 재료의 재료 특성, 특히 열전도율을 통해서 이루어질 수 있다. 또한, 열평형화 특성의 조절은 열-수용 판 또는 냉각 부재의 두께를 통해서 또는 예를 들어 광학 소자의 형상에 상보적일 수 있는 이들 부품의 형상을 통해서 가능하다.
청구항 11에 따른 냉각부는 도관을 통한 냉각 유체의 유동에 의해 유도되는 진동으로 인한 냉각부의 진동 교란을 방지한다. 갭으로 인해, 도관은 냉각부의 본체로부터 진동적으로 결합해제된다. 따라서, 광학 소자의 교란도 방지된다.
청구항 12에 따른 복사 냉각부는 광학 소자로부터 복사 냉각부로의 선택적인 열전달을 가능하게 한다. 이는 복사 냉각부와 대면하는 광학 소자의 표면에 걸쳐서 복사 열전달 프로파일을 제공한다. 이러한 프로파일은 조명 유도식 파면 수차를 조명하기 위한 가열 프로파일에 각각 매치될 수 있거나 또는 조명 강도 프로파일에 매치될 수 있다.
청구항 13에 따른 가열부의 장점은 청구항 11에 따른 냉각부의 장점과 일치한다. 청구항 13에 따른 장치의 경우에서의 미러 본체는 도관을 통해서 유동하는 가열 유체에 의해 유도되는 진동을 통해서 교란되지 않는다.
청구항 14에 따른 냉각부의 제2 표면 배치는 복사 열전달을 통해서 반사면을 효율적으로 냉각시킨다.
청구항 15에 따른 스페이서는 채널 내에서의 유체 도관의 길이(run)를 안정화시킨다. 스페이서는 도관 진동이 내벽에 전달되는 것을 제거하기 위해 스프링 부재 및/또는 감쇠 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
청구항 16 및 17에 따른 광학 소자의 온도 제어 방법의 장점은 장치 자체에 대해 전술한 장점이다.
이는 청구항 18 및 19에 따른 조명 시스템과 청구항 20에 따른 마이크로리소그래피 투사 광학계에 대해서도 마찬가지이다.
본 발명은 또한, 반사면을 갖는 광학 미러를 갖는 광학 미러 장치의 온도 제어 장치에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 이러한 광학 미러 장치의 온도를 제어하기 위한 방법, 이러한 온도 제어 장치를 갖는 마이크로리소그래피 조명 광학계, 이러한 마이크로리소그래피 조명 광학계를 갖는 조명 시스템, 이러한 온도 제어 장치를 갖는 마이크로리소그래피 투사 광학계, 이러한 온도 제어 장치를 구비한 적어도 하나의 미러 장치를 갖는 마이크로리소그래피 도구, 및 이러한 마이크로리소그래피 도구를 사용하여 미세구조 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 온도 안정화 소자를 갖는 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 추가 목적은, 특히 EUV 마이크로리소그래피 도구 내의 미러 장치의 온도를 제어하기 위해 사용되어, 반사 광의 잔여 흡수로 인한 미러에 대한 열 부하에 관계없이 광학 미러의 안정적인 성능을 도출할 수 있는, 반사면을 갖는 광학 미러를 갖는 광학 미러 장치의 온도 제어 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 광학 소자, 특히 반사면을 갖는 광학 미러를 갖는 광학 미러 장치의 온도를 제어하기 위한 장치로서, 이하의 특징들 즉:
- 광학 미러의 미러 열전달 영역으로부터 열 복사선을 수용하기 위한 적어도 하나의 히트 싱크,
- 미러 열전달 영역을 가열하기 위한 가열 수단,
- 제어 수단으로서,
-- 가열 수단과 신호 연결되고
-- 가열 수단으로부터 수용되는 열과, 조명 광원의 이용가능한 조명 광을 안내하도록 설계된 미러 상에 충돌하는 조명 광에 대한 조명 광원으로부터 수용되는 열에 기인하는 광학 미러에 대한 전체 미러 열 부하가 정상 상태에서 일정하게 유지되도록 가열 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하는 온도 제어 장치에 의해 충족된다.
본 발명자들이 찾아낸 실마리는 다소 역설적인 것인데, 이들은 전술한 문제점이 시스템에 추가적인 열을 추가함으로써 해결될 수 있음을 분명히 이해했다. 추가 가열 수단에 의하면, 반사광의 잔여 흡수에 기인하는 열에 의해 실제로 더 이상 교란되지 않는 온도 프로파일의 정상 상태가 달성될 수 있다. 이러한 잔여 흡수가 발생하면, 가열 수단의 가열 파워는 전체 열 부하가 일정하게 유지되도록 제어되는 방식으로 저하된다. 따라서, 만약 있더라도, 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 갖는 광학 미러 장치를 사용하는 시스템의 전체 열적 거동의 작은 변화만 발생한다. 미러 장치의 절대 온도는 거의 일정하게 유지된다. 미러 장치의 광학 성능의 교란을 초래하는 원치않는 열 팽창은 발생하지 않는다. 가열은 낮은 응답 시간과 함께 발생할 수 있기 때문에, 열적 안정화는 낮은 시정수(time constant)와 함께 이루어지며, 따라서 온도를 작은 온도 범위 내에서 제어하는 것이 가능하다. 예를 들어, 10-6 1/K의 열팽창 계수`와 0.2nm의 광학 표면에 대한 소정의 열팽창 한계를 갖는 소정의 미러 기판 재료에서는, 정상 상태에서 0.02 K의 스케일로 일정하게 유지되는 온도 프로파일을 초래하는 온도 제어가 실현되어야 한다. 일반적으로, 본 발명에 따른 온도 안정화를 사용하면, 0.1 K의 스케일 또는 심지어 0.01 K보다 양호한 스케일로 시간적으로 일정한 온도 프로파일이 달성될 수 있다. 반사 미러 내의 잔여 흡수가 실제로 모든 파장에서 발생하고 따라서 필요한 적용에서 이러한 미러의 온도 프로파일도 일정하게 유지되어야 하므로 본 발명은 EUV 적용에 한정되지 않는다. 미러 열전달 영역은 상기 광학 미러의 일부일 수 있다. 이는 반사면에 대한 가열 수단의 직접적인 영향을 초래하고 따라서 미러 온도의 직접 제어를 제공한다. 미러 열전달 영역은 미러의 기판일 수 있다. 반사 모드로 사용되는 회절 소자 또한 그 온도가 본 발명에 따른 장치를 통해서 제어될 수 있는 광학 미러의 일 예이다. 실제로, 광학 미러 장치는 구조화된 반사 부품, 예를 들면 집적 마이크로전자 회로를 제조하기 위해 리소그래픽 투사 노광에 사용되는 레티클일 수 있다.
미러 열전달 영역과 기계적으로 접촉하지 않는 히트 싱크는, 히트 싱크를 통해서 미러 표면에 기계적 응력이 전혀 도입되지 않도록 보장해준다.
상기 미러 열전달 영역의 온도를 측정하기 위해 제공되고 제어 수단과 신호 연결되는 온도 센서는 미러 온도를 정상 상태에서 일정하게 유지되도록 양호하게 제어한다. 적어도 하나의 온도 센서는 광학 미러의 반사면 근처에 설치될 수 있다. 그 경우, 온도는 관련 위치에서 측정되고 따라서 직접적인 측정치를 제공한다. 온도 센서는 비접촉 온도 센서로서 설계될 수 있다. 이는 광학 미러 장치의 구조적 완전성의 교란을 방지한다. 온도 센서의 비접촉 설계에 관하여, 이 센서는 열 촬상 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 열 촬상 시스템은 그 온도의 최적 제어를 허용하는 반사면의 직접적인 열 측정 가능성을 제공한다.
조명 광원을 포함하는 조명 시스템의 제어 장치와 신호 연결되거나 그 일부인 제어 수단을 구비함으로써, 온도 센서 없이 조명 장치의 상태를 체크하는 것만으로도 제어가 가능하다. 상기 제어 수단은 장치의 히트 싱크의 냉각 수단과 신호 연결될 수 있다. 이러한 제어 수단은 특히 히트 싱크의 일정한 온도에 대해 주의를 기울인다. 본 발명에 따른 장치에 의해 그 온도가 유지되는 광학 미러 장치가 상이한 여러 작동 모드를 갖는 광학 시스템에 사용될 때, 이들 모드의 각각은 제어 수단을 통해서 선택될 수 있는 히트 싱크의 상이한 온도를 가질 수 있다. 이러한 상이한 작동 모드의 예는 상이한 조명 설정이다.
열 전달 영역에서 히트 싱크로의 열 복사 전달이 반사면의 상이한 부분에 대해 달라지도록 구성된 히트 싱크는 반사 광의 잔여 흡수로 인한 열 부하의 기하학적 구조에 열 전달을 적응시킬 수 있다. 히트 싱크는 잔여 흡수량이 높은 광학 미러 부분도 또한 히트 싱크로의 높은 열 전달을 갖도록 배치될 수 있다. 히트 싱크는 반사면까지의 거리가 상이한 적어도 두 개의 섹션을 포함할 수 있다. 이러한 히트 싱크는 열 전달이 가변적인 히트 싱크에 대한 설계 예이다. 히트 싱크는 반사면을 향하는 적어도 두 개의 히트 싱크를 포함할 수 있다. 이러한 히트 싱크 핑거는 소정의 열전달 구조에 적응될 수 있다. 히트 싱크는 바람직하게는 육각형 필드 구조로 배치되는 복수의 히트 싱크 핑거를 가질 수 있다. 이러한 히트 싱크 구조는 복잡한 열 전달 패턴에 적응될 수 있다. 각각의 설계를 갖는 히트 싱크의 적어도 두 개의 히트 싱크 핑거의 길이는 동등할 수 있다. 이러한 히트 싱크 핑거는 제조가 용이하다. 대안적으로, 히트 싱크 핑거는 상이한 길이를 가질 수도 있다. 이러한 히트 싱크 핑거는 열 전달이 가변적인 히트 싱크의 제조 가능성 또는 곡선 반사면의 곡률을 따르는 히트 싱크의 제조 가능성을 제공한다. 히트 싱크 핑거의 길이는 반사면의 곡률을 따른다. 이러한 히트 싱크는 히트 싱크 핑거를 고려하여, 심지어 곡선 반사면에 대해서도 균일한 열 전달을 제공한다.
열 전달 영역에서 반사면으로의 열 전달이 반사면의 상이한 부분에 대해 달라지도록 구성된 가열 수단은 예를 들어 전체 반사면에 걸쳐서 일정한 가열을 제공하기 위해 가열 수단에 의한 가열을 잔여 흡수에 의한 가열에 적응시킬 수 있다. 특히, 가열 수단은 잔여 흡수에 의한 가열 패턴에 대해 상보적인 가열 패턴을 가능하게 하도록 구성된다.
제어 수단을 통해서 개별적으로 제어가능한 적어도 두 개의 가열 구역을 포함하는 가열 수단은 상이한 가열 패턴을 생성할 수 있으며, 따라서 광학 미러의 두 개의 상이한 조명 패턴을 적응시킬 수 있다. 이는 특히 상이한 조명 설정을 갖는 마이크로리소그래피 도구용 조명 시스템의 경우에 유리하다.
반사면에 환형, 4중극 또는 쌍극 대칭의 열 수용 분포를 제공하도록 배치되는 가열 구역은 미러 장치에 각각의 조명 패턴을 부여하는 조명 장치의 각각의 조명 설정에 따라 적응될 수 있다.
저항 선(resistance wire)은 가열 수단을 생성하기 위한 저렴한 방식이다.
저항 선이 광학 미러의 기판에 매립되는 저항 선 배치는 광학 미러 장치 내로의 효과적인 열 전달을 도출한다.
저항 선이 반사면의 광학 코팅 바로 아래에 매립되는 저항 선 배치는 반사면으로의 직접적인 열 전달을 제공한다.
히트 싱크는 반사면을 향하는 적어도 두 개의 히트 싱크 핑거를 포함할 수 있다.
히트 싱크 핑거를 수용하는 리세스는 기판과 히트 싱크 핑거 사이에 양호한 열 전달을 도출한다.
본 발명은 열 전달 영역이 광학 미러 자체의 일부인 경우에 한정되지 않는다. 열 전달 영역은 상기 광학 미러에 이웃하는 열 수용 구조물일 수 있다. 그 경우에, 정상 상태에서 열 수용 구조물에서는 일정한 온도 프로파일이 유지된다.
미러 보유 구조물이 열 수용 구조물로서 작용할 수 있다. 그 경우에, 미러 보유 구조물에서는, 대부분의 경우에 이 구조물의 도움으로 보유되는 광학 미러를 포함하는 조명 광학계의 광학 특성을 안정화시키기에 충분한 열적 평형이 유지된다. 이는 구조물의 치수 안정성을 제어하는 한편으로 구조물 재료의 열 팽창 계수에 대한 요건을 완화시킨다. 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 제공하면서, 저팽창 세라믹 대신에 예를 들어 금속이 사용될 수 있는 바, 이는 재료 및 기계 비용, 접합 기술 및 취급의 측면에서 유익하다. 추가로, 금속의 열전도율은 일반적으로 열팽창 계수가 낮은 세라믹의 열전도율보다 훨씬 우수하며, 이는 광학 미러의 온도 분포를 불균일한 열 부하에서 균일하게 유지시키는데 도움이 된다.
반사면을 갖는 광학 미러를 갖는 광학 미러 장치의 온도를 제어하기 위한 방법으로서, 가열 수단을 통해서 상기 미러 장치를 가열하는 단계와, 한편으로 가열 수단으로부터 수용되는 열과 다른 한편으로 조명 광원의 이용가능한 조명 광을 안내하도록 지정된 미러에 충돌하는 조명 광에 대한 조명 광원으로부터 수용되는 열에 기인하는 전체 미러 장치 열 부하가 정상 상태에서 일정하게 유지되도록 미러 장치 가열을 제어하는 단계를 포함하는 온도 제어 방법의 장점은 장치 자체에 대해 전술한 것이다. 미러 장치 가열은 광학 미러의 온도 측정을 통해서 제어될 수 있다. 미러 장치 가열은 미러 보유 구조물의 온도 측정을 통해서 제어될 수 있다. 미러 장치 가열은 조명 광원의 상태 체크를 통해서 제어될 수 있다.
적어도 하나의 광학 미러가 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 구비하는 복수의 광학 미러를 갖는 마이크로리소그래피 조명 광학계와 조명 광원을 갖는 조명 시스템, 및 적어도 하나의 광학 미러가 본 발명에 따른 온도 제어 장치를 구비하는 복수의 광학 미러를 갖는 마이크로리소그래피 투사 광학계에 대해서도 동일한 장점이 유지된다. 조명 광원은 특히 5nm 내지 30nm의 파장 범위에 있는 빛을 방출하는 EUV 소스일 수 있다.
냉각 장치,
제1 열 복사체를 형성하기 위해 냉각 장치에 의해 냉각되는 냉각 소자의 냉각된 표면,
제2 열 복사체의 가열된 표면을 형성하기 위해 온도 안정화 소자에 연결되는 가열 장치,
냉각 장치 및 온도 안정화 소자와 신호 연결되는 제어 유닛을 구비하는 시스템으로서,
온도 안정화 소자는, 적어도 하나의 대상을 적어도 하나의 화상으로 촬상하기 위해 5nm 내지 100nm의 파장을 갖는 투사 광 다발을 갖는, EUV 투사 노광 장치의 부분이며,
냉각된 표면의 적어도 일부는 온도 안정화 소자의 표면 영역으로부터 이격되어 있고,
온도 안정화 소자의 표면 영역을 향하는 온도 구배는 제어 유닛에 의해 절대값과 방향이 시간적으로 조절될 수 있으며,
특히 온도 안정화 소자는 광 다발을 안내하기 위한 광학 소자이거나 또는 투사 노광 장치의 보유 구조물의 일부인 시스템의 장점은 장치에 대해 전술한 것과 일치한다. 온도 구배를 절대값 및 방향 측면에서 조절하는 것은 온도 안정화 소자를 통한 제어식 온도 과도 현상을 안내할 가능성을 도출한다. 이는 피드포워드-제어(feedforward-control) 및 모델-기반-제어를 포함하는 고도화된 제어 기법에 대한 기회를 제공한다.
본 발명에 따르면, 광학 소자의 안정적인 성능을 도출하는 EUV 마이크로리소그래피 도구 내의 광학 소자, 예를 들면 미러의 온도를 제어하기 위해 특히 사용될 수 있는 진공 분위기에 제공된 광학 소자의 온도 제어 장치를 제공할 수 있다.
이제 본 발명의 예시적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 마이크로리소그래피 도구의 개략 도시도이다.
도 2는 히트 싱크를 갖는 광학 미러 장치의 온도 제어 장치와 함께 도 1의 마이크로리소그래피 도구의 조명 시스템의 조명 광학계의 광학 미러 장치를 도시하는 개략 도시도이다.
도 3은 광학 미러 장치의 온도 제어 장치의 히트 싱크의 다른 실시예의 개략 도시도이다.
도 4는 광학 미러 장치의 온도 제어 장치의 히트 싱크의 다른 실시예의 개략 도시도이다.
도 5는 미러 열전달 영역으로부터 히트 싱크로의 복사 열전달을 히트 싱크의 온도의 함수로서 도시하는 도표이다.
도 6은 광학 미러 장치의 온도 제어 장치의 다른 실시예의 열 수용 구조물인 미러 보유 구조물을 구비하는 조명 시스템의 조명 광학계의 일부의 개략 도시도이다.
도 7은 추가로 복사 차폐부를 갖는 광학 미러 장치의, 도 2와 유사한 방식의 도시도이다.
도 8은 추가 복사 차폐부를 갖는 조명 시스템의 조명 광학계의 일부의, 도 6과 유사한 방식의 도시도이다.
도 9는 온도 제어 장치의 추가 실시예를 갖는 광학 미러 장치의, 도 2와 유사한 방식의 도시도이다.
도 10은 온도 제어 장치의 추가 실시예를 갖는 광학 미러 장치의, 도 2와 유사한 방식의 도시도이다.
도 11은 도 10의 온도 제어 장치의 히트 싱크에 배치된 하나의 냉각 채널의 확대 단면도이다.
도 12는 도 10의 온도 제어 장치의 미러 기판에 배치된 하나의 가열 채널의 확대 단면도이다.
도 1은 반도체 마이크로칩과 같은 미세구조 부품의 생산을 위해 사용되는 마이크로리소그래피 도구(1)의 전반적인 부품의 개략 도시도이다.
마이크로리소그래피 도구(1)는 조명 광의 다발(bundle)(3)을 방출하는 조명 광원(2)을 갖는다. 도 1에는, 조명 광 다발(3)의 주요 광선만이 도시되어 있다. 조명 광원(2)은 예를 들어 5nm 내지 30nm의 파장을 갖는 복사선을 방출하는 극자외선(EUV) 광원이다. 조명 광원(2)은 플라즈마 EUV 광원인 것이 유리하다.
조명 광원(2)으로부터 방출된 후, 조명 광 다발(3)은 조명 광학계(4)의 도움으로 형성 및 안내된다. 조명 광원(2) 및 조명 광학계(4)는 마이크로리소그래피 도구(1)의 조명 시스템의 일부이다. 조명 광학계(4)는 도 1에 도시되지 않은 몇 개의 광학 미러를 포함한다. 조명 광학계(4)는 대물 평면(5)에 놓이는 대물 필드(object field)의 특정 조명을 제공하는 작용을 한다. 특정 조명은 또한 조명 설정으로도 알려져 있는 바, 이는 광 다발(3)이 대물 평면(5)에서 특정한 소정의 강도 분포, 특정한 소정의 각도 분포, 및 바람직하게는 특정한 소정의 편광 분포를 갖는 것을 의미한다. 레티클(reticle) 스테이지(7)에 의해 보유되는 레티클(6)은 레티클(6)의 마스터 표면이 대물 필드에 놓이도록 배치된다. 레티클(6)은 반사 레티클이다.
투사 광학계(8)는 대물 평면(5)에 있는 조명된 대물 필드를 화상 평면(9)에 있는 화상 필드로 촬상한다. 이를 위해, 투사 광학계(8)는 레티클(6)에서 반사된 조명 광 다발(10)을 수용하고, 투사 광학계(8) 내의 진입하는 조명 광 다발(10)로 형성된 조명 광 다발(11)을 화상 필드로 향하게 한다. 투사 광학계(8)는 또한 조명 광에 대해 반사적인 몇 개의 광학 미러를 포함한다. 이들 미러 역시 도 1에 도시되어 있지 않다.
웨이퍼(12)의 표면이 화상 필드에 배치된다. 웨이퍼(12)는 웨이퍼 스테이지(13)에 의해 보유된다. 마이크로리소그래피 도구(1)는 스테퍼 시스템(stepper system)으로서 또는 스캐너 시스템(scanner system)으로서 작동될 수 있다. 양 시스템 형태는 전문가에게 주지되어 있다.
도 2는 광학 미러 장치(15)의 온도 제어 장치(14)를 도시한다. 도 2에 도시된 미러 장치(15)는 투사 광학계(8)의 일부일 수 있거나, 조명 광원(2), 예를 들면 그 콜렉터(collector)의 일부일 수 있거나, 또는 마이크로리소그래픽 도구(1)의 조명 광학계(4)의 일부일 수 있다. 광학 미러 장치(15)는 미러 보유 구조물을 포함하며, 이 미러 보유 구조물의 보유 지점(16)은 도 2에서 삼각형으로 도시되어 있다. 상기 보유 구조물은 예를 들어 US 2004/0051984 A1에서의 도 19 및 도 22를 참조하여 기술된 것에 대응하는 가요성 지지체를 포함할 수 있다. 또한, 광학 미러 장치(15)는 반사 코팅을 갖는 광학 표면으로서 설계되는 반사면(19)을 갖는 미러 기판 또는 본체(18)를 갖는 광학 미러(17)를 포함한다. 조명 광 다발(3)을 안내하는 투사 광학계(8)와 조명 광학계(4)의 광학 미러(17) 및 다른 모든 부품들은 진공 분위기에 제공된다.
온도 제어 장치(14)는, 이하에서 광학 미러(17)로도 지칭되는 회절 광학 소자를 포함할 수 있다. 이러한 회절 광학 소자는 조명 광 다발(3)로부터의 광을 회절시킬 수 있다. 광학 미러(광학 소자에 해당)(17)는 오목 거울로서 도시되어 있다. 반사면(19)은 도 2에 개략 도시되어 있는 조명 광 다발(3)로부터의 광을 반사시키는 작용을 한다. 조명 설정에 따라서, 거의 전체 반사면(19)이 조명 광 다발(3)로부터의 광에 의해 조명될 수 있다. 대안적으로, 리소그래피 도구(1) 내에서 예를 들면 광학계(4, 8)의 필드 평면 또는 동공 평면에서 또는 그 근처에서의 미러 장치(14)의 위치에 따라서 그리고 조명 설정에 따라서 반사면(19)의 일부만이 조명 광 다발(3)로부터의 광에 의해 조명될 수 있다.
온도 제어 장치(14)의 일부는 적어도 하나의 히트 싱크(20)이며, 히트 싱크 중 하나의 히트 싱크가 도 2에 도시되어 있다. 히트 싱크(20)는 온도 제어 장치(14)의 복사 냉각부로서 작용한다. 히트 싱크(20)는 열-수용(heat receiving) 판을 포함한다. 히트 싱크(20)는 반사면(19) 반대쪽에서 미러 기판(18)과 대면하는 저온 표면(21)을 포함한다. 저온 표면(21)의 온도는 적당한 제어 수단을 통해서 미러 기판(18)의 온도보다 항상 낮은 일정한 온도 레벨로 유지된다. 작동 시에, 히트 싱크(20), 즉 저온 표면(21)은 도 2의 실시예에서 광학 미러(17)의 미러 열전달 영역으로서 작용하는 미러 기판(18)으로부터의 열 복사를 수용한다. 저온 표면(21)의 온도는 소정 온도 프로파일로 유지될 수 있다. 이 온도 프로파일은 공간 및 시간 좌표에서의 저온 표면(21)의 온도 분포에 의해 부여된다. 이 온도 프로파일은 이들 좌표에 관하여 제어될 수 있다. 일반적으로, 저온 표면(21)은 임의적인 공간 형상을 가질 수 있다. 히트 싱크(20)는 히트 싱크(20)의 존재로 인해 초래되는 미러 기판(18) 상의 기계적 응력을 감소시키기 위해 미러 기판(18)과 기계적으로 접촉하지 않는다. 히트 싱크(20)는 또한 광학 미러(17)의 주변에, 즉 미러 기판(18)의 측면과 대면하여 배치될 수 있다. 히트 싱크(20)는 금속이나 세라믹 재료로 제조된다. 저온 표면(21)은 다른 유사한 비처리 표면에 비해 상기 표면의 열 흡수 효율을 증가시키도록 처리될 수 있다. 저온 표면(21)은 저온 표면 상에 세라믹, 산화물-, 탄화물-, 또는 아질산염-함유 코팅을 제공할 수 있다. 저온 표면(21)은 예를 들어 증가된 표면 조도(surface roughness) 또는 표면 불규칙성을 제공하도록 처리됨으로써 상기 표면의 열흡수 면적을 증가시킬 수 있다. 저온 표면(21)은 미러 본체(18)의 후면(21a)으로부터 증가된 열흡수 효율을 제공하도록 공간적으로 분포된 구조물을 가질 수 있다.
가열 수단(22) 또한 온도 제어 장치(14)의 일부이다. 도 2의 실시예에서, 가열 수단(22)은 미러 기판(18)의 후면(21a), 즉 히트 싱크(20)의 저온 표면(21)을 향해서 대면하는 미러 뒷면을 가열하는 표면 가열 수단으로서 설계된다. 표면(21a)은 처리되거나, 코팅을 제공하거나, 또는 히트 싱크(20)의 저온 표면(21)에 대해 전술한 공간적으로 분포된 구조물을 구비할 수 있다. 가열 수단(22)은 도 2에 단면 도시되어 있는 저항 선(23)을 포함한다. 저항 선(23)은 표면(21a)에 배치된다. 대안적으로, 도 2에 도시하듯이, 가열 수단(24)은 미러 기판(18)에 매립되는 저항 선으로서 제공될 수도 있다. 저항 선(23)은 예를 들어 그 전력에 관한 적어도 하나의 제어 회로에 의해 제어되는 병렬 또는 직렬 접속을 형성하는 하나의 단일 전기 회로로서 전기 접속될 수 있다. 대안적으로, 도 2에 도시하듯이, 저항 선(23)은 그 전력에 관한 상이한 제어기에 의해 제어되는 상이한 전기 회로의 일부로서 전기 접속된다. 도 2는 상이한 전기 회로에 속하는 저항 선(23)의 두 그룹(25, 26)을 도시한다. 이들 그룹(25, 26)은 제어기(27)에 의해 개별 제어될 수 있는 두 개의 가열 구역을 형성한다. 라인(28, 29)과 파워 증폭기(30, 31)를 통해서, 제어기(27)는 저항 선(23)의 그룹(25, 26)에 연결된다.
저항 선(23)의 그룹(25, 26) 대신에 또는 이에 추가적으로, 가열 유체용 유체 채널(31a)에 의해 가열 구역이 형성될 수도 있다. 이들 유체 채널(31a)의 예가 도 2에 점선으로 단면 도시되어 있다. 이들 유체 채널(31a)은 반사면(19)에 대해 소정 거리에서 미러 기판(18) 내에 배치된다. 미러 기판(18)의 후면(21a)에 평행한 평면에서, 가열 유체 채널(31a)은 동등하게 분포된다. 유체 채널의 통상적인 배치는 US 2004/0035570 A1호에 개시되어 있다. 이 추가 실시예의 경우에 이들 채널(31a)을 통한 가열 유체의 유동은 제어기(27)와 신호 연결되는 밸브를 통해서 제어된다.
추가 실시예에서, 히트 싱크(20)는 미러 기판(21a)의 후면(21)을 향해서 대면하는 열-수용 판(31b), 및 미러 기판(18)의 후면(21a)과 냉각 판(31c) 사이에 열 수용 판(31b)이 설치되도록 배치되는 냉각 판(31c)으로 분할될 수 있다. 히트 싱크에 대한 이러한 설계는 US 2004/0051984 A1호에 기재되어 있다. 냉각 판(31c)은 열 수용 판(31b)으로부터 열을 제거하기 위한 냉각부로서 작용한다. 열 수용 판의 배치, 재료 및 표면 처리는 US 2004/0051984 A1호에 기재된 것일 수 있다. 열 수용 판은 광학 미러(17)의 후면(21a)의 적어도 일부에 정합가능하게(conformably) 배치될 수 있다.
도 2의 실시예에서, 가열 구역, 즉 그룹(25, 26)은 쌍극 대칭의 미러 기판(18)의 열 수용 분포를 부여하도록 배치된다. 저항 선 그룹의 배치에 따라서, 예를 들어 환형, 4중극 또는 다극 대칭의 다른 열 수용 분포가 실현될 수 있음을 알 수 있다. 선(23) 또는 일반적으로 가열 수단(22, 24)은 그 전력에 관하여 개별적으로 제어될 수 있다. 또한, 가열 수단(22, 24)은 펠티어(Peltier) 소자를 포함할 수 있다. 그 경우에, 전력의 제어에 추가적으로, 전기적 직류 또는 전력의 직류 성분의 방향은 개별 가열 수단(22, 24)에 대해 또는 가열 수단 그룹에 대해 제어될 수 있다.
저항 선(23) 또는 가열 수단이 개별 제어가능한 그룹(25, 26)으로 분리됨으로 인해, 화살표 32, 33으로 도시되는 미러 기판(18)에서 반사면(19)으로의 열 전달은 상이한 부분, 즉 도 2에서 반사면(19)의 좌측 부분과 우측 부분에 대해 달라진다.
제어기(27)는, 가열 수단(22)으로부터 수용되는 열(32, 33) 및 정상 상태에서의 조명 광 다발(3)의 부분 흡수를 통해서 조명 광원(2)으로부터 수용되는 열(34)에 기인하는 전체 미러 열 부하가 일정하게 유지되도록 가열 수단(22)을 제어한다. 열(34), 즉 조명 광 다발(3)의 비반사되는 양으로부터 흡수되는 파워는 도 2에 화살표 34로 개략 도시되어 있다.
라인(35)을 통해서 제어기(27)는 온도 센서(36)와 연결된다. 온도 센서(36)는 미러 기판(18)에 매립되어 미러 기판(18)의 온도를 측정한다. 도 2의 실시예에서는, 도시되지 않은 다른 온도 센서가 제공된다. 일반적으로, 제공되는 온도 센서의 개수는 개별적으로 제어가능한 저항 선 그룹의 개수와 적어도 동일하다. 제공된 온도 센서의 전부는 유선으로 또는 무선으로 제어기(27)와 신호 연결된다. 일반적으로, 온도 센서(36)는 광학 미러(17)의 반사면(19) 근처에 설치된다.
온도 센서(36)와 같은 접촉식 온도 센서에 대한 대안으로서 또는 추가 센서로서, 비접촉 온도 센서(37)가 제공될 수 있다. 이러한 비접촉 온도 센서(37)의 일 실시예가 도 2에 도시되어 있으며, 이는 수신 열 촬상 어레이(39), 예를 들어 CCD 어레이 상에 반사면(19)의 열 화상을 실현하는 촬상 광학계(38)를 포함한다.
도 2에 도시하듯이, 제어기(27)는 조명 시스템, 특히 마이크로리소그래피 도구(1)의 조명 광원(2)의 제어 장치(40)와 신호 연결될 수 있다. 이 신호 연결은 통신 연결 또는 라인(41)을 통해서 개략 도시되어 있다. 추가로, 통신 연결 또는 라인(42)을 통해서, 제어기(27)는 히트 싱크(20)의 냉각 수단(43a)용 제어 장치(43)와 신호 연결될 수 있다. 제어기(27) 및 제어 장치(40, 43)는 마이크로리소그래피 도구(1)의 통합 제어 장치의 일부일 수 있다. 냉각 수단(43a)은 펠티어 냉각 수단 또는 제어되는 냉매 유동을 갖는 냉각 수단일 수 있다. 이러한 냉각 수단에 대한 예와 이들 냉각 수단의 제어에 대한 예가 US 2004/0035570 A1호에 기재되어 있으며, 이 문서의 내용은 본 명세서에 원용된다.
광학 미러(17), 특히 반사면(19)의 온도는 하기 방법에 의해 유지되는데, 먼저, 광학 미러 장치(15)는 가열 수단(22)을 통해서 가열된다. 미러 장치 가열은 가열 수단(22)으로부터 수용되는 열(32, 33) 및 반사면(19)에 충돌하는 조명 광 다발(3)의 흡수로부터 수용되는 열(34)에 기인하는 전체 미러 장치 열 부하가 정상 상태에서 일정하게 유지되도록 제어된다. 도 2의 실시예에서, 반사면(19)의 온도는 예를 들어 온도 센서(36)에 의해 측정된다. 조명 광 다발(3)이 반사면(19)에 충돌하지 않는 한, 반사면(19) 아래에서 미러 기판(18)의 온도는 비교적 낮으며, 특히 제1 임계치(threshold) 미만이다. 반사면(19)이 조명 광 다발(3)의 흡수에 의해 가열되면, 반사면(19)의 온도는 이 온도 임계치보다 높이 상승한다. 그러면, 제어기(27)를 통해서, 가열 수단(22)에 의한 미러 기판(18)의 가열이 감소되는 바, 일반적으로 반응 시간 내의 과도 효과(transient effect) 이후에 열 전달(32 내지 34)의 합계가 정상 상태에서 일정하게 유지되도록 미러 기판의 가열이 감소된다. 이 경우, 광학 미러 장치(15)에서 히트 싱크(20)로의 복사 열전달(44)이 일정하게 유지된다. 이러한 과도 효과는 마이크로리소그래피 도구가 작동하기 시작함에 따라 반사면(19)에 충돌하는 조명 광 다발(3)로부터의 에너지의 열 흡수를 통해서 도입될 수 있다. 또한, 이러한 과도 효과는 미러 기판(18)의 반사면(19)의 표면적을 향한 온도 구배를 제어하기 위한 제어기(27) 및 가열 수단(22)을 통해서 도입될 수 있다. 이러한 온도 구배는 제어기(27)를 통해서 절대값 및 방향이 제어될 수 있다.
반사면(19)의 온도 제어는 광학 미러 장치의 가열 제어에 기인한다. 이 온도 제어 중에, 히트 싱크(20)의 저온 표면(21)의 온도는 적어도 반사면(19)의 조명이 조명 광원(2)의 하나의 동일한 작동 모드에 의해 이루어지는 한 정상 상태에서 일정하게 유지되는 것이 유리하다. 반사면(19)의 온도 제어를 달성하기 위한 다른 작동 모드에서는, 추가로 히트 싱크(20)의 저온 표면(21)의 온도가 변화될 수 있다. 예를 들어, 가열 수단(22 또는 24)에 의한 가열은 일정한 가열 에너지에 의해 달성될 수 있으며 반사면(19)의 온도 제어는 저온 표면(21)의 온도 제어를 통해서 이루어질 수 있다. 실제로, 히트 싱크(20)의 온도는 항상 미러 기판(18)의 온도보다 낮다. 반사면(19)이 조명 광 다발(3)의 잔여 흡수를 통해서 가열되지 않는 한, 반사면(19)의 온도는 미러 기판의 후면(21a)의 온도보다 약간 낮다. 메인 열 부하가 조명 광 다발(3)의 잔여 흡수에 기인할 경우, 반사면(19)은 미러 기판의 후면(21a)보다 높은 온도를 갖는다.
도 2에 도시되지 않은 온도 제어 장치(14)의 일 실시예에서는, 온도 센서가 생략될 수 있다. 미러 장치(15)의 가열은 이후 제어 장치(40)를 통해서, 조명 시스템, 특히 조명 광원(2)의 상태를 체크함으로써 제어된다. 예를 들어, 조명 광원(2)의 파워가 증가되면, 제어기(27)는 제어 장치(40)로부터 각각의 정보를 수신하고 그에 반응하여 가열 수단(22)에 의한 가열을 각각 감소시킨다. 이러한 제어는 룩업 테이블(look-up table)을 작성함으로써 또는 모델-기반 또는 피드포워드-제어를 통해서 실현될 수 있다.
도 3은 온도 제어 장치의 히트 싱크 및 광학 미러의 다른 실시예를 도시한다. 도 1 및 도 2를 참조하여 전술한 것에 대응하는 부품들은 동일한 도면부호가 병기되고 이하에서 상세히 설명하지 않는다.
도 3의 실시예에서, 광학 미러(17)는 볼록 거울로서 도시되어 있다. 도 3의 온도 제어 장치(46)의 가열 수단(45)은 반사면(19)의 광학 코팅의 바로 아래에 매립되는 저항 선(23)이다.
가열 수단(45)의 이러한 배치로 인해, 가열 수단(45)에 의해 생성되는 열은 조명 광 다발(3)의 잔여 흡수 역시 발생하는 곳과 동일한 미러 영역에서 발생된다. 이는 정상 상태에서 열 부하(32, 33, 34)의 합계의 동등화를 촉진한다.
온도 제어 장치(46)의 히트 싱크(47)는 미러 기판(18)으로부터 히트 싱크(47)로의 열 복사 전달이 반사면(19)의 상이한 부분들에 대해 달라지도록 구성된다. 이를 위해, 히트 싱크(47)는 도 3에서 좌에서 우로 번호붙여지는 일곱 개의 히트 싱크 핑거(48, 49, 50, 51, 52, 53, 54)를 포함한다. 이들 히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 상호 평행하며, 히트 싱크 본체(55)를 거쳐서 연결된다. 이웃하는 히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 등간격으로 이격되어 있다. 모든 히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 반사면(19)을 향하고 있다. 종축(56)에 수직한 방향으로, 히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 원형 단면을 가질 수 있는 바, 즉 히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 회전 대칭 축으로서 종축(56)을 갖는 원통형 형상을 가질 수 있다. 대안적으로, 히트 싱크 핑거(48 내지 54)의 단면은 사각형 또는 장방형 또는 예를 들어 육각형일 수 있다. 축(56)에 수직한 평면에서, 히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 육각형 필드 구조물 내에 배치되는 바, 즉 육각형 대칭을 갖는 어레이로서 배치된다. 대안적으로, 히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 장방형 매트릭스 어레이 구조로 배치될 수 있거나 적어도 한 줄(row)로 배치될 수 있다. 히트 싱크 핑거(48 내지 54)의 배치의 대칭은 가열 수단(55)의 가열 구역의 열 수용 분포의 대칭에 적합하거나 그리고/또는 반사면(19)이 조명 광 다발(3)의 흡수를 통해서 수용하는 열 수용 분포의 대칭에 적합하다.
히트 싱크 핑거(48 내지 54)의 선단(tip)(57)은 반사면(19)까지 제1의 작은(minor) 거리를 갖는 히트 싱크(47)의 제1 섹션을 구성한다. 히트 싱크 핑거(48 내지 54) 사이의 갭(58)은 반사면(19)까지 제2의 큰(major) 거리를 갖는 히트 싱크(47)의 제2 섹션을 구성한다.
히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 다른 길이를 갖는다. 히트 싱크 핑거(48 내지 54)의 길이는 반사면(19)의 곡률을 따른다. 도 3의 볼록한 반사면(19)의 경우에는, 중간 히트 싱크 핑거(51) 및 그 이웃하는 히트 싱크 핑거(50, 52)가 가장 긴 핑거이다. 히트 싱크 핑거(49, 53)는 히트 싱크 핑거(50 내지 52)보다 짧지만 외부 히트 싱크 핑거(48, 54)보다는 길다.
히트 싱크 핑거(48 내지 54)는 미러 기판(18)의 리세스(59) 내에 수용된다.
도 4는 히트 싱크 및 광학 미러 장치를 갖는 온도 유지 장치(60)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 전술한 것에 대응하는 부품들은 동일한 도면부호가 병기되고 이하에서 상세히 설명하지 않는다.
가열 수단(61)은 미러 기판(18) 내의 평면에 매립되는 저항 선(23)으로서 제공된다. 도 4에서, 반사면(19)은 볼록면이다. 가열 선(23)은 평면에 위치하므로, 도 3의 실시예와 대조적으로 반사면(19)의 곡률을 따르지 않는다.
온도 제어 장치(60)의 히트 싱크(62)는 온도 유지 장치(46)의 히트 싱크(47)와 유사하다. 도 3의 온도 제어 장치(46)와 대조적으로, 히트 싱크 핑거(63)는 모두 길이가 동일하다. 히트 싱크 핑거(63)의 선단(57)은 가열 수단(61)의 저항 선(23)이 매립되는 평면으로부터 동등하게 이격되어 있다. 히트 싱크 핑거(63)는 미러 기판(18)의 리세스(63a)에 수용된다.
도 5는 미러 열전달 영역 사이, 예를 들면 미러 기판(18)과 히트 싱크(20 또는 47 또는 62)의 저온 표면(21) 사이에서의 작은 갭에 대한 순 복사 열 교환을 도시한다. 이 순 복사 열 교환은 저온 표면 온도의 함수로서 도시되어 있다. 저온 표면 온도는 [K] 단위로 주어진다. 순 복사 열 교환 또는 전달은 [W/㎡] 단위로 주어진다. 광학 미러(17)의 반사면(19)의 4W의 최대 열 부하와, 미러 뒷면 상의 도 2 내지 도 4의 실시예의 경우에서의 0.02㎡의 미러 상의 열전달 영역, 및 미러 기판(18)의 295K의 기준 온도를 가정하면, 충분한 냉각 파워 바이어스를 발생시키기 위해 약 250K의 저온 표면(21)의 표면 온도가 필요한 것을 도 5로부터 알 수 있다. 냉각 수단(43)을 통한 저온 표면(21)의 냉각은 열전 냉각(thermal electric cooling: TEC)에 의해, 팽창법, 즉 냉장고 원리에 의해, 또는 저온 가스 또는 예를 들어 액체 질소와 같은 액체에 의한 냉각에 의해 이루어질 수 있다.
도 6은 도 1의 마이크로리소그래피 도구(1)의 투사 광학계(8) 또는 조명 광학계(4)의 일부를 도시한다. 전술한 것에 대응하는 부품들은 동일한 도면부호가 병기되고 이하에서 상세히 설명하지 않는다. 마이크로리소그래픽 도구(1)의 광학계의 이 부분은 미러 보유 구조물(64)을 구비한다. 이 보유 구조물(64)은 기계적 구조물로서 및/또는 계측 프레임으로서 실현된다. 보유 구조물(64)은 사다리꼴로 배치되는 캐리어 바(64a)의 메쉬를 갖는 셀방식(cellular) 구조물이다. 네 개의 광학 미러(65 내지 68)가 포스트(69) 및 캐리어 판(70)을 통해서 보유 구조물(64)에 의해 지지된다. 미러(65 내지 68)는 도 6에서 위에서 아래로 번호붙여진다. 미러(65, 66)는 보유 구조물(64)의 제1 셀 내에 배치되고 미러(67, 68)는 보유 구조물(64)의 제2 셀 내에 배치된다. 미러(65 내지 68)는 통상 100mm의 직경을 갖는다.
미러 기판(18)의 뒷면이 캐리어 판(70)과 접촉하는 곳이 되는 보유 지점(16)은 도 6에 도시된 조명 및/또는 투사 광학계의 조명 광 다발 형성 및 안내 기능의 튜닝이 가능하도록 미러 위치 액추에이터로서 설계된다.
세 개의 미러(65 내지 67)는, 캐리어 플레이트(70)에 의해 지지되는 미러 위치 센서(71)에 의해 그 위치가 제어되는 액티브 미러(active mirror)이다. 미러(68)는 위치 센서를 갖지 않는 패시브 미러(passive mirror)이다.
온도 제어 장치(72)는 열 수용 구조물로서 미러 보유 구조물(64)을 사용한다. 미러 보유 구조물(64)은 저항 선(23)의 그룹(74 내지 77)을 갖는 가열 수단(73)에 의해 가열된다. 그룹(74 내지 77)은 보유 구조물의 캐리어 바(64a)의 외표면과 접촉한다.
가열 수단(73)의 저항 선(23)의 그룹(74 내지 77)의 개수는 미러(65 내지 68)의 개수와 동일하다. 이는 저항선 그룹(74 내지 77)에 의한 미러(65 내지 68)의 개별 가열을 보장한다.
온도 센서(78)는 저항 선(23)과 접촉하는 캐리어 바(64a)와 접촉한다.
도 6에는 온도 센서들 중 하나, 즉 저항선(23)의 그룹(77)에 속하는 캐리어 바(64a)와 접촉하는 온도 센서(78)만 도시되어 있다. 다른 그룹(74 내지 76)의 각각은 그 독자적인 온도 센서(78)를 갖는다.
온도 제어 장치(72)는 히트 싱크(79)를 가지며, 각각의 히트 싱크는 가열 저항 선(23)의 그룹(74 내지 77)을 구비하는 캐리어 바(64a)의 근처에 배치된다. 각각의 히트 싱크(79)가 상기 캐리어 바(64a)와 기계적으로 접촉하지 않도록 각각의 히트 싱크(79)는 그 각각의 캐리어 바(64a)로부터 갭에 의해 이격되어 있다. 히트 싱크(79)는 셀방식 보유 구조물(64)의 셀 외부에 설치된다.
도 6의 실시예의 경우에, 제어기(27)는 미러 보유 구조물(64), 포스트(69) 및 캐리어 판(70) 상의 전체 열 부하, 및 추가 효과로서 한편으로는 가열 수단(73)의 그룹(74 내지 77)으로부터 수용되는 열과 다른 한편으로 반사면(19)에 의한 조명 광 다발(3)의 잔여 흡수를 통해서 수용되는 열에 기인하는 광학 미러(65 내지 68) 각각에 대한 전체 열 부하가 정상 상태에서 일정하게 유지되도록 가열 수단(73)을 제어한다. 그룹(74 내지 77)은 그룹(77)과 동일한 방식으로 제어기(27)에 연결된다. 이는 도 6에 도시되어 있지 않다. 이 온도 제어는 도 2의 실시예를 참조하여 전술한 원리에 따라 이루어진다.
조명 광원(2)이 꺼지면, 미러(65 내지 68)의 반사면(19)은 가열 수단(73)을 통해서만 열을 수용한다. 조명 광 다발(3)이 미러(65 내지 68)의 반사면(19)을 통해서 반사될 때, 열은 그 반사면(19)에 의해 흡수된다. 가열 수단(73)은 이후, 미러(65 내지 68)의 반사면(19)에 대한 그룹(74 내지 77)으로부터의 열 전달이 저하되어 결국 전체 미러 열 부하가 정상 상태에서 일정하게 유지되도록 제어된다.
네 개의 그룹(74 내지 77) 대신에, 가열 수단(73)의 저항 선(23)의 그룹이 더 많은 수로 제공될 수 있다. 이는 하나의 동일한 반사면(19)에 대해 상이한 가열 구역을 발생시킬 가능성을 부여하며, 이는 다시 반사면(19)을 환형, 4중극 또는 쌍극 대칭의 열 분포로 가열할 가능성을 부여한다.
마이크로리소그래피 도구(1)를 사용하여 미세구조 부품을 생산하는데 있어서, 먼저 레티클(6)과 웨이퍼(12)가 레티클 스테이지(7) 및 웨이퍼 스테이지(13) 상에 제공된다. 이후, 레티클 구조물은 마이크로리소그래피 도구(1)의 조명 광에 대해 민감한 웨이퍼 층 상에 조명 미세구조로서 투사된다. 이후, 조명 미세구조로부터 웨이퍼 층의 현상을 거쳐서 미세구조 부품이 발생된다.
도 7은 도 1의 마이크로리소그래피 도구의 조명 시스템의 조명 광학계의 일부일 수 있는 광학 미러 장치의 온도 제어 장치(14)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1 내지 도 6을 참조하여 전술한 것에 대응하는 부품은 동일한 도면부호가 병기되고 이하에서 상세히 설명하지 않는다.
도 7에 도시된 광학 미러 장치의 온도 제어 장치(14)는 가열 장치(81)와 추가 히트 싱크(82)를 포함하는 복사 차폐부(radiation shielding)(80)를 추가로 구비한다. 복사 차폐부(80)는 웨이퍼(12), 레티클(6) 또는 마이크로리소그래피 도구(1)의 다른 감열(感熱: heat-sensitive) 부품 상의 온도를 제어하기 위해 장치(14)의 가능성있는 열적 영향을 감소시키는 작용을 한다. 이러한 복사 차폐부 또는 내열 장치의 일 예가 US 2004/0051984 A1호에 도 3 및 도 7을 참조하여 기재되어 있다.
히트 싱크(20)와 미러 기판(18) 사이의 갭을 열평형화 시키기 위해, 가스가 이 갭에 공급될 수 있으며 이 갭을 통과한 후에는 흡입 장치(suction device)를 통해서 배출될 수 있다. 도 7에서 이러한 가스의 유동은 화살표 82a로 도시되어 있다. 이러한 가스 공급은 US 2004/0051984 A1호에 예를 들어 도 11을 참조하여 기재되어 있다.
도 8은 도 1의 마이크로리소그래피 도구(1)의 조명 광학계(4)의 일부의 다른 실시예를 도시한다. 도 1 내지 도 7을 참조하여 전술한 것에 대응하는 부품은 동일한 도면부호가 병기되고 이하에서 상세히 설명하지 않는다.
도 8은 온도 제어되는 보유 구조물(64)과 점선으로 개략 도시되는 웨이퍼(12) 사이의 복사 차폐부(83, 84)를 도시한다. 복사 차폐부(83)는 저항 선(23)의 그룹(76, 77)과 웨이퍼(12) 사이에 설치된다. 복사 차폐부(84)는 저항 선(23)의 그룹(74, 75)과 웨이퍼(12) 사이에 설치된다. 복사 차폐부(83, 84)는 웨이퍼(12) 상의 보유 구조물(64)의 열평형화의 열적 영향을 감소시키는 작용을 한다. 복사 차폐부(83, 84) 각각은 도 7을 참조하여 전술했듯이 추가 가열 장치(81) 및 추가 히트 싱크(82)를 포함한다.
도 9는 광학 미러 장치의 온도 제어 장치(14)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1 내지 도 8을 참조하여 전술한 것에 대응하는 부품은 동일한 도면부호가 병기되고 이하에서 상세히 설명하지 않는다. 저항 선 또는 가열 유체 채널의 그룹을 포함하는 가열 수단 대신에, 도 9의 실시예는 미러 기판(18)의 후면(21a)을 가열하기 위한 적외선 복사선 소스(85)를 갖는다.
추가로, 도 9의 실시예에서, 히트 싱크(20)는, 히트 싱크(20)와 미러 기판(18) 사이의 갭을 조절하고 갭 폭 및/또는 경사각에 관하여 및 추가로 히트 싱크(20)와 미러 기판(18)의 중첩에 관하여 히트 싱크(20)를 미러 기판(18)에 대해 미세하게 위치설정하기 위해 히트 싱크(20)를 미러 기판(18)에 대해 이동시킬 수 있는 액추에이터(86)에 연결된다. 액추에이터(86)는 도 9에 도시되지 않은 신호 라인을 통해서 제어기(27)와 신호 연결된다.
예를 들어, 다수의 온도 센서(36)의 도움에 의한 열 감지를 통해서, 미러 기판(18) 내에 특정한 예를 들어 비대칭적인 온도 패턴이 발생하면, 이러한 비대칭 패턴은 제어기(27)에 의한 액추에이터(86)의 통제된 이동을 통해서 히트 싱크(20)를 미러 기판(18)에 대해 각각 이동시킴으로써 제거될 수 있다. 미러 기판(18)에 대한 히트 싱크(20)의 상대 위치를 검출하기 위해, 도 9에는 도시되지 않은 위치 센서가 제공될 수 있다. 신호 라인을 통해서 이 위치 센서가 제어기(27)에 연결된다.
도 10은 광학 미러 장치의 온도 제어 장치(14)의 다른 실시예를 도시한다. 도 1 내지 도 9를 참조하여 전술한 것에 대응하는 부품은 동일한 도면부호가 병기되고 이하에서 상세히 설명하지 않는다.
도 10의 실시예에서 히트 싱크(20)의 저온 표면(21)의 냉각은 히트 싱크(20)의 본체 내에 배치되는 냉각 채널(87)을 통해서 실현된다. 이들 채널(87)의 단면은 도 10에서 점선으로 도시되어 있다. 저온 표면(21)에 대해 평행하고 히트 싱크(20)의 본체 내에 배치되는 평면에서, 냉각 채널(87)은 동등하게 분포된다.
도 11은 냉각 채널(87)의 대표 단면을 도시한다. 채널(87)의 내부에는 도관(88)이 배치되고, 이 도관은 채널(87)을 통해서 냉각 유체(89)를 분배하도록 구성된다. 도관(88)과 채널(87)의 내벽(90) 사이에는 갭(91)이 형성된다. 이 갭(91)은 열전도성 가스로 충진된다. 갭(91)은 히트 싱크(20)의 저온 표면(21)의 표면 형상의 변형(distortion)을 방지하거나 실질적으로 방지하기 위해 충분히 낮은 압력으로 유지되도록 구성된다. 갭에 의해 내부 채널 벽으로부터 이격되는 내부 도관을 갖는 이러한 냉각 채널을 갖는 냉각 수단의 상세는, 그 내용이 본 명세서에 원용되는 EP 1 376 185 A2호에 기재되어 있다.
추가 실시예에서, 채널(87)은 도 2를 참조하여 전술한 각각의 실시예에 따라 냉각 판(31c)의 평면에 배치될 수 있다.
추가 실시예에서, 미러 본체(18)의 가열은 전술한 냉각 채널(87) 중 하나와 유사한 배치를 갖는 가열 채널(92)을 통해서 이루어질 수 있다. 이러한 가열 채널(92)은 도 10에서 미러 본체(18) 내에 점선으로 단면 도시되어 있으며 도 12에 보다 자세히 도시되어 있다. 가열 채널(92) 내부에는 도관(93)이 가열 채널(92)을 통해서 가열 유체(94)를 분배하도록 배치된다. 가열 채널(92)의 내벽(95)과 도관(93) 사이에는 열전도성 가스로 충진되는 갭(96)이 형성된다. 갭(96) 내의 열전도성 가스는 미러(17)의 반사면(19)의 변형을 실질적으로 방지하도록 충분히 낮은 압력으로 유지된다.
도관(88, 93)을 통한 유체의 유동에 의해 유도되는 진동은 채널(87, 92)의 내벽(90, 95)으로 전달되지 않는다.
갭(91, 96) 내의 열전도성 가스와 열평형화 유체(89, 94)는, 제어기(27)를 통해서 제어되는 도시되지 않은 공급원에 의해 제공된다. 가열 채널(92)을 사용하는 도 10의 실시예에서, 저항 선(23)을 통한 가열은 생략될 수 있다.
도관(88, 93)의 둘레 주위에서 갭(91, 96)의 소정 폭을 유지하기 위해 갭(91, 96) 내에는 스페이서(97)가 배치될 수 있다.
도 1 내지 도 10의 모든 실시예에 걸쳐서, 조명 광 다발(3), 즉 작용 복사선(working radiation)의 흡수, 가열부의 가열, 예를 들면 저항 선(23) 또는 가열 채널(92)을 통한 가열, 및 복사 냉각부, 즉 히트 싱크(20)의 저온 표면(21)을 통한 냉각의 광학 미러(17)의 조합식 열평형화는 이 조합식 열평형화가 광학 소자의 온도 안정화를 도출하도록 제어기(27)에 의해 제어된다.
적절한 온도 제어를 달성하기 위해, 히트 싱크(20)는 온도 센서(97a)를 구비할 수 있거나, 또는 히트 싱크(20)의 보디 내에 분포되고 제어기(27)와 신호 연결되는 다수의 이러한 온도 센서(97a)를 구비할 수 있다.
도 10은 저온 표면(21)뿐 아니라 히트 싱크(20)의 모든 표면을 둘러싸서 히트 싱크(20)를 광학 미러(17) 외의 부재로부터 열을 흡수하지 못하게 하는 선택적 복사 차폐부(98)를 도시한다.
진동 전달과 위치 변동을 차단하기 위해, 온도 제어 장치의 부품은 스프링 부재를 통해서 연결될 수 있다. 이에 대한 예는 US 2004/0051984 A1에서 도 8, 도 12 및 도 13을 참조하여 제시되어 있다.
온도 제어 장치(14)를 포함하는 마이크로리소그래피 도구의 광학 시스템은 0.5nm 이하의 전체 파면 오차를 갖는다.
온도 제어 장치(14)의 몇몇 실시예는 2nm 까지의 파면 레인지 내에서의 열유도된 표면 형상 수정을 허용한다. 특히 제르니케 다항식(Zernike polynoms)(Z6 내지 Z16)의 대칭성에 따른 열제어되는 광학 표면에 대비되는 온도 프로파일 형상은 온도 제어 장치(14)의 이들 실시예를 통해서 도입될 수 있다. 따라서, 이들 온도 제어 장치(14)는 제르니케 다항식(Z5 이상)의 대칭 범위에서의 파면 오차를 해결한다. 예를 들어 프린지 표기법(fringe notation)에서의 제르니케 다항식은 수학적으로 공지되어 있고 광학 문헌으로부터 공지되어 있다.
이들 장치(14)는 표면 형상이 0.2nm rms의 프로파일 해상도(파면), 0.1nm의 정확성(파면) 및 20분당 0.1nm의 최대 드리프트(파면)를 따르게 할 수 있다.
전술한 온도 제어 장치(14)는 통상의 온도 제어를 위해 10초의 설정 시간을 허용한다.
온도 제어 장치(14)의 모든 실시예는 초고진공(ultra-high vacuum: UHV) 조건을 따른다.
본 발명의 구성은 다음과 같다.
(구성 1) 진공 분위기에 제공된 광학 소자의 온도 제어 장치이며, 상기 광학 소자를 복사 열전달에 의해 냉각시키기 위해 상기 광학 소자로부터 이격 배치되는 복사 냉각부를 갖는 냉각 장치를 포함하고, 상기 광학 소자를 가열하기 위한 가열부를 갖고, 상기 복사 냉각부의 온도를 제어하거나, 상기 가열부의 온도를 제어하도록 구성된 제어기를 가지며, 온도 제어 장치는 광학 소자가 진공 분위기에 있을 때 상기 광학 소자의 온도를 제어하도록 구성된 온도 제어 장치.
(구성 2) 구성 1에 있어서, 상기 제어기는 상기 복사 냉각부 및 상기 가열부에 신호 연결되며, 상기 광학 소자에 충돌하는 작용 복사선용 조명 광원과 신호 연결되고, 상기 제어기는 - 상기 광학 소자에 충돌하는 작용 복사선의 흡수, - 상기 가열부에 의한 가열, 및 - 상기 냉각부에 의한 냉각을 통한 상기 광학 소자의 조합식 열평형화가 상기 광학 소자의 온도 안정화를 도출하도록 조합식 열평형화를 제어하기 위한 수단을 갖는 온도 제어 장치.
(구성 3) 구성 2에 있어서, 상기 제어기는 상기 광학 소자의 온도 안정화가 결국 정상 상태에서 미러에 충돌하는 작용 복사선의 양과 무관하도록 조합식 열평형화를 제어하기 위한 수단을 갖는 온도 제어 장치.
(구성 4) 구성 1 내지 구성 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 광학 소자의 온도를 검출하기 위한 온도 센서가 제공되며, 상기 제어기는 상기 온도 센서에 의해 검출되는 온도가 소정 값으로 유지되도록 상기 복사 냉각부와 상기 복사 가열부 중 하나 이상을 제어하는 온도 제어 장치.
(구성 5) 구성 1 내지 구성 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는 상기 냉각부에 냉각 유체를 유동시키기 위한 냉매 공급부와 신호 연결되는 온도 제어 장치.
(구성 6) 구성 1 내지 구성 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 제어기는 상기 가열부에 가열 유체를 유동시키기 위한 가열 유체 공급부와 신호 연결되는 온도 제어 장치.
(구성 7) 구성 1 내지 구성 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 복사 냉각부가 상기 광학 소자 이외의 부재로부터 열을 흡수하는 것을 방지하도록 배치되는 복사 차폐부를 갖는 온도 제어 장치.
(구성 8) 구성 1 내지 구성 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 광학 소자에 이웃하는 부품이 상기 가열부로부터 열을 흡수하는 것을 방지하도록 배치되는 복사 차폐부를 갖는 온도 제어 장치.
(구성 9) 구성 1 내지 구성 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 복사 냉각부는 펠티어 소자의 냉각 판을 포함하는 온도 제어 장치.
(구성 10) 구성 1 내지 구성 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 복사 냉각부는, 상기 광학 소자를 향하는 광이 입사되거나 출사되지 않는 상기 광학 소자의 표면을 따라서 상기 광학 소자에 근접하여 배치되고 상기 광학 소자로부터 열을 수용하도록 구성되는 열-수용 판, 및 상기 열-수용 판으로부터의 열을 제거하도록 배치되는 냉각 부재를 구비하는 온도 제어 장치.
(구성 11) 구성 1 내지 구성 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 냉각부에는 하나 이상의 채널이 형성되고, 상기 냉각부는 상기 채널을 통해서 냉각 유체를 분배하도록 구성되는 상기 채널 내부의 도관을 포함하고, 상기 냉각부의 상기 채널과 상기 도관 사이에는 상기 광학 소자로부터의 열 복사를 수용하도록 작용하는 상기 냉각부의 일부인 히트 싱크의 변형을 실질적으로 방지하기 위해 충분히 낮은 압력으로 유지되도록 구성되는 갭이 형성되는 온도 제어 장치.
(구성 12) 구성 1 내지 구성 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 복사 냉각부는 상기 광학 소자를 향하는 두 개 이상의 히트 싱크 핑거를 포함하는 온도 제어 장치.
(구성 13) 구성 1 내지 구성 12 중 어느 하나에 있어서,상기 광학 소자는 미러 본체와 상기 미러 본체 상에 형성되는 반사면을 갖는 미러이며, 상기 가열부는, 상기 미러의 상기 본체에 형성되는 하나 이상의 채널, 상기 채널을 통해서 가열 유체를 분배하도록 구성되는 상기 채널 내부의 도관, 상기 미러 본체 상에 형성되고 상기 복사 냉각부와 열 접속되는 제2 표면을 포함하며, 상기 도관과 상기 미러의 본체 내의 채널 사이에는 상기 반사면의 변형 또는 상기 미러의 상기 본체의 변형을 실질적으로 방지하기 위해 충분히 낮은 압력으로 유지되도록 구성되는 갭이 형성되는 온도 제어 장치.
(구성 14) 구성 13에 있어서, 상기 제2 표면은 상기 반사면에 인접하여 배치되는 온도 제어 장치.
(구성 15) 구성 11 내지 구성 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 도관과 상기 채널의 내벽 사이에는 도관이 내벽과 접촉하는 것을 방지하기 위한 하나 이상의 스페이서가 배치되는 온도 제어 장치.
(구성 16) 구성 1 내지 구성 15 중 어느 하나에 따른 온도 제어 장치를 사용하여 진공 분위기에 설치된 광학 소자의 온도를 제어하기 위한 방법이며, 상기 광학 소자의 온도를 감지하는 단계와, 상기 복사 냉각부를 통해서 상기 광학 소자를 냉각시키는 단계와, 상기 감지 단계에서 검출되는 상기 광학 소자의 온도가 소정 값이 될 수 있도록 상기 가열부를 통해서 상기 광학 소자를 가열하는 단계를 포함하고, 상기 복사 냉각부는 상기 광학 소자로부터 이격 배치되며 상기 광학 소자로부터 열을 흡수하는 온도 제어 방법.
(구성 17) 구성 16에 있어서, 상기 광학 소자에 충돌하는 작용 복사선의 흡수, 상기 가열부에 의한 가열, 및 상기 냉각부에 의한 냉각을 통한 상기 광학 소자의 조합식 열평형화의 제어가 상기 광학 소자의 온도 안정화를 도출하는 온도 제어 방법.
(구성 18) 조명 광원과, 복수의 광학 미러를 갖는 마이크로리소그래피 조명 광학계를 갖는 조명 시스템이며, 광학 미러 중 하나 이상이 구성 1 내지 구성 15 중 어느 하나에 따른 온도 제어 장치를 구비하는 조명 시스템.
(구성 19) 구성 18에 있어서, 상기 조명 광원은 EUV 소스인 조명 시스템.
(구성 20) 복수의 광학 미러를 갖는 마이크로리소그래피 투사 광학계이며, 광학 미러 중 하나 이상은 구성 1 내지 구성 15 중 어느 하나에 따른 온도 제어 장치를 구비하는 마이크로리소그래피 투사 광학계.
1 - 마이크로리소그래피 도구

Claims (18)

  1. EUV 복사를 위한 반사면 및/또는 굴절면을 갖는 광학 미러를 갖는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치이며,
    - 광학 미러의 가열을 위해 미러 열전달 영역을 가열하기 위한 가열 수단과,
    - 복사 열전달에 의해 광학 요소를 냉각하기 위해 복사 냉각부를 구비하며 광학 요소로부터 이격 배치되는 냉각 장치를 포함하고,
    - 복사 냉각부는 미러 열전달 영역으로부터 열적 복사를 수용하고,
    - 열전달 영역은 광학 미러의 가장 자리에 배치되는 영역과 광학 미러 기판의 후면을 바라보는 영역으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 가열 수단 및/또는 냉각 장치와 신호 연결되는 제어 수단을 더 포함하고,
    상기 제어 수단은,
    - 광학 미러의 온도를 검출하도록 구성되는 온도 센서의 값이며,
    - 조명 시스템의 상태를 나타내는 값 또는 조명원의 값
    - 룩업 테이블로부터의 값
    - 모델로부터의 값
    으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 인자에 기초하여 가열 수단 및/또는 냉각 장치를 제어하도록 구성되고,
    온도 센서는 제어기와 통신하여 제어기가 온도 센서에 의해 감지된 광학 미러의 온도에 기초하여 가열 장치 및/또는 복사 냉각 요소를 제어하고,
    상기 조명 시스템과 조명원은 모두 EUV 투영 노광 장치의 일부분인 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열전달 영역은 광학 미러의 일부인 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 열전달 영역은 광학 미러의 기판인 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복사 냉각부는 미러 열전달 영역과 기계적으로 접촉하지 않는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 복사 냉각부는 열전달 영역으로부터 복사 냉각부로의 열적 복사 전달이 반사면의 각각 다른 영역들에 대해 변화하도록 구성되는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 수단은 열전달 영역으로부터 반사면으로의 열전달이 반사면의 각각 다른 영역들에 대해 변화하도록 구성되는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 열전달 영역은 광학 미러에 인접한 열수용 구조체인 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 냉각수 유체를 냉각부로 유동시키는 냉각수 공급부와 신호 연결되는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제어기는 가열 유체를 가열부로 유동시키는 가열 유체 공급부와 신호 연결되는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 복사 냉각부가 광학 요소 이외의 부재로부터 열을 흡수하는 것을 방지하도록 배치되는 복사 차폐부를 구비하는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 요소에 인접한 부품들이 가열부로부터 열을 흡수하는 것을 방지하도록 배치되는 복사 차폐부를 구비하는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 복사 냉각부는 펠티어 요소의 냉각판을 포함하는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 채널이 복사 냉각부에 형성되고, 복사 냉각부는 채널을 통해 냉각 유체를 분배시키도록 구성되며 채널 내에 있는 도관을 포함하고, 냉각부의 도관 및 채널 사이에 갭이 형성되어 있으며 상기 갭은 광학 요소로부터의 열복사를 수용하는 역할을 하는 복사 냉각부의 왜곡을 실질적으로 방지하도록 충분히 낮은 압력으로 유지되도록 구성되는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 복사 냉각부는 광학 요소를 향하는 적어도 두 개의 핑거를 포함하는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 요소는 미러 본체 및 미러 본체에 형성된 반사면을 갖는 미러이고,
    가열부는
    - 미러 본체에 형성된 적어도 하나의 채널과,
    - 채널을 통해 가열 유체를 분배하도록 구성된 채널 내부의 도관으로서, 미러 본체의 도관과 채널 사이에 갭이 형성되고, 상기 갭은 미러의 반사면 또는 본체의 왜곡을 실질적으로 방지하도록 충분히 낮은 압력으로 유지되도록 구성된 도관과,
    - 미러 본체에 형성되고, 복사 냉각부와 열적으로 연결된 제2 면을 포함하는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 제2 면은 반사면에 인접하여 배치되는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 스페이서가 상기 도관과 상기 채널의 내벽 사이에 배치되어 상기 도관이 상기 내벽에 접촉하는 것을 방지하는 광학 미러 장치의 온도를 제어하는 장치.
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