TW202309606A - 光學系統及投影曝光設備 - Google Patents

Abstract

一種用於投影曝光設備（1）的光學系統（100），包含一第一組件（102）、一第二組件（104），其中該第二組件（104）可在相對於該第一組件（102）的致動區域（A）內致動，以及一終點止動裝置（106），其允許該第二組件（104）在該致動區域（A）內相對於該第一組件（102）移動，並在該致動區域（A）外將其阻擋，其中該終點止動裝置（106）包含一彎曲元件（200、200A、200B、200C），其剛性在達到該致動區域（A）的該極限時突然增加以阻擋該第二組件（104）相對於該第一組件（102）的移動。

Description

光學系統及投影曝光設備

本揭露關於一種用於投影曝光設備的光學系統，及關於一種含有此光學系統的投影曝光設備。

優先權申請案第DE 10 2021 209 099.0號的內容整個是以引用方式併入本文供參考。

微影用於生產微結構化組成元件，諸如，例如積體電路。使用具有一照明系統及一投影系統的微影設備來執行微影製程。在這情況下，藉由照明系統所照明的一光罩（倍縮光罩）的影像係藉由投影系統而投影到例如矽晶圓的基材上，其塗佈有一光敏層（光阻）並配置在投影系統的影像平面中，以將光罩結構轉移到基材的光敏塗層上。

受在積體電路生產中對更小結構之需求的驅駛，目前開發使用具有從0.1 nm（奈米）至30 nm範圍內波長的光之EUV微影設備，特別是13.5 nm波長。在此EUV微影設備的情況下，由於大多數材料對具有該波長之光的高度吸收，必須使用反射光學單元，即反射鏡，而不是像以前使用的折射光學單元，意即透鏡元件。

為了防止投影系統之光學單元或諸如，例如一感應器框架的其他組成元件由於震動而損壞，所謂終點止動可置放在力框架與該感應器框架之間，其限定了該力框架與該感應器框架之間的可移動性。根據公司內部的發現，此一終點止動具有一連接到該力框架的螺栓以及一配置在該感應器框架處並以活動而調適該螺栓的套筒。

該活動使得該感應器框架相對於該力框架而可在致動區域中移動。在強烈震動的情況下，螺栓與套筒接觸。這首先會導致作用在該感應器框架上之很大的力，其次，金屬螺栓與金屬套筒之間的直接接觸會導致不想要的顆粒磨損。這需要進行改善。

在此背景下，本發明之一目的是要提供一種改善的光學系統。

因此，提出一種用於投影曝光設備的光學系統。該光學系統包含一第一組件、一第二組件，其中該第二組件在相對於該第一組件的一致動區域內為可致動，以及一終點止動裝置，其允許該第二組件相對於該第一組件在該致動區域內移動並在該致動區域外將其阻擋，其中該終點止動裝置包含一彎曲元件，其剛性在到達該致動區域的一極限時係突然增加，以阻擋該第二組件相對於該第一組件的移動。

由於該彎曲元件可根據其撓度而突然改變其剛性，因此可設計該終點止動裝置，例如在達到該致動區域之該極限之強烈震動的情況下，引起該彎曲元件的硬化，並因此阻擋該第二組件相對於第一組件的移動。因此可防止該終點止動裝置的元件直接接觸。為此，可防止向該等組件引入強大力與多個顆粒的形成兩者。

該光學系統係特別是投影曝光設備的一投影透鏡或一投影光學單元或此投影光學單元的一部分。然而，該光學系統可亦為一照明光學單元的一部分。該第一組件與該第二組件可為該光學系統的任意組件。例如，該第一組件可為一力框架，且該第二組件可為一感應器框架。然而，該等組件可亦包含多個光學元件、多個測量儀器或類似物。

該第二組件在相對於該第一組件的一「致動區域」內可致動的事實在本案例情況下係意指該第二組件可在例如可由一致動器或一致動元件可管理的一特定區域中相對於該第一組件移動。「致動」在本案例情況下係被理解為意指藉助該致動器或該致動元件而使該第二組件相對於該第一組件移動。較佳係，該第二組件係藉助重量補償支撐而進行安裝。此支撐可亦稱為主動式隔震系統（AVIS）。這意指該第二組件可以一不受力的方式進行偏轉。

因此，在該致動區域內的該終點止動裝置不施加力，或較佳係，幾乎不施加力到該第二組件上，使得後者是可自由致動。在允許的該致動區域之外，該終點止動裝置相對於該第一組件阻擋該第二組件，因此在該致動區域之外不會發生多個組件相對於彼此的相對移動。

特別係，該彎曲元件允許該第二組件在該致動區域內相對於該第一組件移動，其中，當該彎曲元件的偏轉達到該致動區域的極限時，該彎曲元件因此自動變硬，使得該彎曲元件阻擋該第二組件相對於該第一組件的移動。亦即，在該致動區域之外的該彎曲元件的剛性如此之高，以致該第二組件相對於該第一組件的移動是不可能的，或者只能在增加的力消耗的情況下才能移動。在本案例情況下，該致動區域的「極限」應理解為，當該彎曲元件已經偏轉到使得在不移動超出該致動區域的情況下不再可能進一步偏轉時，該彎曲元件能到達。相較於在該致動區域內，該致動區域外的該彎曲元件的剛性特別是無限大。

剛性的「突然」增加尤其應理解為，在該彎曲元件的數μm（微米）、例如小於100 μm之偏轉的區域中，剛性例如以倍數顯著增加。此剛性的突然增加尤其僅藉由或僅藉由該彎曲元件的合適幾何設計來實現。該彎曲元件因此不具有線性特性，例如圓柱形彈簧亦如此。該彎曲元件的此行為可稱為一機械或移動學奇異點。「奇異點」因此理解為表示該彎曲元件的行為直到某一點顯示線性行為，例如達到該致動區域的極限，並且在所述點之後顯示非線性行為，特別是剛性的突然增加為止。這種特性或機械或移動學的奇異點尤其僅藉由該彎曲元件的合適幾何設計來實現。

該終點止動裝置可包含複數個彎曲元件。較佳係，在該致動區域內，該等彎曲元件為可撓性，使得該第二組件相對於該第一組件的致動不受影響或僅不明顯地受到影響。因此，該彎曲元件不對該第二組件施加任何力或僅施加非常小的力。換言之，該致動區域內的該彎曲元件不能將任何或至少僅非常少量的力從該第一組件傳遞到該第二組件上。

一旦該彎曲元件偏轉使得其離開該致動區域或達到其極限或周邊的話，該彎曲元件就自動變硬。在本案例情況下，「自動」或「自行」係指該彎曲元件由於其結構設計而可在沒有一外部致動器並且沒有引入外部能量的情況下從一非硬化狀態移動到一硬化狀態。從該致動區域的該極限開始，或者在該致動區域之外，該彎曲元件然後變硬，使得在該彎曲元件的幫助下阻擋該第二組件相對於該第一組件的移動。

根據一實施例，該致動區域外之該彎曲元件的剛性比在該致動區域內的剛性大數倍。

「倍數」在本案例情況下尤其理解為至少十倍的數量級。本例中的「剛性」通常理解意指物體對力或力矩的抗力。此處的剛性係取決於物體的幾何形狀及所使用的材料。剛性越大，物體對變形的抵抗力越大。

根據一進一步實施例，該彎曲元件的剛性在小於100 μm之該彎曲元件的偏轉距離內突然增加。

根據該彎曲元件的結構設計，可使用一任意方式界定該偏轉距離。一旦該第二組件在到達該致動區域的該極限時相對於該第一組件移動100 µm的距離，該彎曲元件就會突然變硬，因此該第二組件相對於該第一組件的移動被阻擋。亦即，突然變硬發生在該偏轉距離內。

根據一進一步實施例，在該致動區域外之該彎曲元件的剛性是該致動區域內之剛性的百倍或更多倍。

在該致動區域外的剛性甚至可在該致動區域內之剛性的150倍至200倍。原則上，在該致動區域外的剛性是在該致動區域內之剛性的倍數。然而，相較於一習知彈簧，剛性係會在一非常短偏轉距離內增加，如前述，該距離可小於100 µm。

根據一進一步實施例，該彎曲元件包含一弧形彎曲的第一板簧部以及一精確彎曲的第二板簧部，其中該第一板簧部與該第二板簧部係沿相反方向而彎曲。

該第一板簧部與該第二板簧部在每個情況可成圓弧形彎曲。特別係，該第一板簧部與該第二板簧部具有朝向相反方向的相同曲率。該第一板簧部與該第二板簧部「沿相反方向彎曲」的事實在此意指該第一板簧部與該第二板簧部係以凸起形方式彼此遠離定向。該等板簧部在每個情況下係被彈簧預拉伸而呈其拱形幾何形狀。

根據一進一步實施例，該第一板簧部與該第二板簧部係分別在各端側藉助一第一連接部與一第二連接部而相互連接。

例如，該等連接部可為立方形。然而，該等連接部可具有任意幾何形狀。在每個情況下，該第一板簧部與該第二板簧部的一端部係連接到每個連接部。從兩連接部開始，該第一板簧部與該第二板簧部係沿該等連接部之間的一中心方向而向外彎曲。該第一板簧部與該第二板簧部在該等連接部之間的中心具有最遠的距離。

根據一進一步實施例，由於該第一板簧部與該第二板簧部彼此平行對齊，使得該彎曲元件的剛性在到達該致動區域的該極限時突然增加。

在此，發生從該等板簧部的可撓剛性到該等板簧部之抗拉強度的轉變，其比可撓剛性大一倍數。如果該彎曲元件的偏轉達到該致動區域的該極限，則該彎曲元件變硬，特別是由於該第一板簧部與該第二板簧部彼此相互平行對齊的事實。亦即，尤其是將該第一板簧部的弧形曲率以及該第二板簧部的弧形曲率變平坦，使得該第一板簧部與該第二板簧部相互平行延伸或彼此直接抵靠。然後，該等板簧部不再具有由其曲率所產生的任何彈簧作用。

根據一進一步實施例，由於該第一板簧部與該第二板簧部作為其弧形曲率的一部分彈性變形，因此該彎曲元件允許該第二組件相對於該第一組件在該致動區域內移動。

這特別意指，在該第二組件相對於該第一組件的該致動期間，改變該第一板簧部與該第二板簧部的弧形曲率，結果該第二組件可在其致動區域內移動。

根據一進一步實施例，該終點止動裝置允許該第二組件在該致動區域內相對於該第一組件在兩自由度內移動，並阻擋在該致動區域外在兩自由度內的移動。

較佳係，該第二組件係具有六個自由度，亦即沿x-方向、y-方向與z-方向的三個平移自由度，以及分別圍繞x-方向、y-方向與z-方向的三個旋轉自由度或傾斜自由度。這些自由度的其中兩者係指定給每一終點止動裝置。這兩自由度被允許或被阻擋，係取決於該第二組件是否位於該致動區域內還是位於該致動區域外。

根據一進一步實施例，該光學系統還包含至少三個終點止動裝置，其中每一終點止動裝置係分別分配兩自由度。

然而，該終點止動裝置的數量原則上是任意的。例如，可亦提供八個終點止動裝置。

根據一進一步實施例，在達到該致動區域的該極限時，該彎曲元件的剛性在拉伸力作用在該彎曲元件上的情況下以及在壓縮力作用在該彎曲元件上的情況下都突然增加，使得該彎曲元件阻擋該第二組件相對於該第一組件的移動。

特別係，當該彎曲元件的偏轉達到該致動區域的該極限時，該彎曲元件變硬，在拉伸力作用在該彎曲元件上的情況下、及在壓力作用在該彎曲元件上的情況下，都自動使得該彎曲元件阻擋該第二組件相對於該第一組件的移動。為此目的，該彎曲元件可具有多於兩個以上的板簧部。例如，該彎曲元件可具有四個板簧部，其中在每個情況下，兩板簧部在各端側連接到一共同的連接部。因此，在該等板簧部的一端部設置有不相互連接的兩連接部。背向這兩連接部，所有四個板簧部都連接到一共同的連接部。如此，該彎曲元件可吸收壓縮力與拉伸力兩者。

根據一進一步實施例，該第一組件藉助該彎曲元件而耦接到該第二組件。

「耦接」在此意指該第一組件藉助該彎曲元件而與該第二組件連接。然而，較佳係，該連接係具有使得在該致動區域內沒有力或只有非常小的力可傳遞的方式。在該致動區域之外，可因此傳遞較大的力。

根據一進一步實施例，該第一組件是一力框架並且該第二組件是一感應器框架。

然而，如前述，該等元件可亦為該投影曝光設備或該投影光學單元的任何其他組件。

根據一進一步實施例，該彎曲元件是一單件式組成部件，特別是單件式材料組成部件。

本文中的「單件式」意指該彎曲元件自始至終為一組成部件，而不是由不同的組成部件所組成。這意指該等板簧部與該等連接部一起形成一共同的組成部件。「單件式材料」在本文意指該彎曲元件始終由相同的材料所製成。例如，該彎曲元件由鋼所製成，特別是不銹鋼。

此外，提出一具有此光學系統的投影曝光設備。

該光學系統可為該投影曝光設備的一投影光學單元或一投影光學單元的一部分。該投影曝光設備可包含複數個光學系統。該投影曝光設備可為一EUV微影設備。EUV代表「極紫外」，並表示工作光的波長在0.1 nm與30 nm之間。該投影曝光設備可亦為一DUV微影設備。DUV代表「深紫外」，並表示工作光的波長在30 nm與250 nm之間。

在本案中，「一；一種」不必然理解為僅限於一元件。相反，可亦提供複數個元件，諸如，例如兩、三或多個。本文所使用的任何其他個數亦不應理解為對精確規定的元件數量存在限制。相反地，除非有相反說明，否則向上與向下的數值偏差是可能的。

針對該光學系統所描述的實施例與特徵對應適用於所提出的該投影曝光設備，反之亦然。

本發明之進一步可能實施方式亦包含未明確提及的關於例示性實施例在前述或以下所述之任何特徵或實施例的組合。在這情況下，熟習該項技藝者還將添加本發明之相對應基本形式的改善或補充的獨特態樣。

本發明的進一步有利的改善及態樣為文後申請專利範圍以及以下所描述本發明的例示性實施例的標的事項。以下，將參考附圖基於較佳實施例以更詳細解釋本發明。

除非有相反的說明，否則相同或功能相同的元件在圖式中具有相同的元件編號。還應注意，圖中的說明不必然按比例繪出。

圖1顯示投影曝光設備1（微影設備）的實施例，特別是一EUV微影設備。投影曝光設備1之照明系統2的一實施例除了具有一光源或輻射源3之外，還具有一用於照明物平面6中之物場5的照明光學單元4。在一替代實施例中，光源3可亦作為與照明系統2之其餘部分分開的模組來提供。在這情況下，照明系統2不包含光源3。

一配置在物場5中的倍縮光罩7係經暴露。倍縮光罩7係由一光罩載具8而固定。光罩載具8可藉由一倍縮光罩位移驅動器9而移動，特別是在一掃描方向上。

出於解釋的目的，圖1顯示具有一x-方向x、一y-方向y及一z-方向z的笛卡爾座標系。x-方向x垂直於圖式的平面。y-方向y水平延伸，且z-方向z垂直延伸。圖1中的掃描方向沿y-方向y延伸。z-方向z垂直於物平面6而延伸。

投影曝光裝置1包含一投影光學單元10。投影光學單元10用於將物場5成像到一像平面12中的像場11中。像平面12平行於物平面6。替代上，其可亦為介於物平面6與像平面12之間不等於0°的角度。

倍縮光罩7上的結構係成像到晶圓13的一感光層上，該晶圓係配置在像平面12中之像場11的區域中。晶圓13係由一晶圓載具14所撐持。晶圓載具14可藉由一晶圓位移驅動器15而移動，特別是沿y-方向y。一方面，藉由倍縮光罩位移驅動器9對倍縮光罩7的位移，另一方面，藉由晶圓位移驅動器15對晶圓13的位移可採取彼此同步的方式而進行。

光源3是一EUV輻射源。特別是，光源3發射EUV輻射16，其以下亦稱為使用輻射、照明輻射或照明光。特別係，使用的輻射16具有在5 nm與30 nm之間範圍內的波長。光源3可為一電漿源，例如LPP（雷射所產生的電漿）源或GDPP（氣體放電所產生的電漿）源。其可亦為一基於同步加速器的輻射源。光源3可為一FEL（自由電子雷射）。

從光源3射出的照明輻射16係由一聚光器17進行聚焦。聚光器17可為具有一或多個橢圓及/或雙曲面反射表面的聚光器。照明輻射16可入射在聚光器17的至少一反射表面上，其具掠入射（GI），亦即大於45°的入射角，或垂直入射（NI），亦即小於45°的入射角而入射。聚光器17可被結構化及/或塗佈，首先，用於最佳化其對所用輻射的反射率，其次，用於抑制外來光。

在聚光器17的下游，照明輻射16透過在一中間焦平面18中的中間焦點進行傳播。中間焦平面18可表示具有光源3與聚光器17的輻射源模組與照明光學單元4之間的分離。

照明光學單元4包含一偏轉鏡19以及一配置在光束路徑中之其下游的第一分面鏡20。偏轉鏡19可為一平面偏轉鏡，或者替代上，一具有超出純粹偏轉效果之光束影響效果的鏡面。替代或附加上，偏轉鏡19可為一光譜濾光器的形式，其將照明輻射16的一使用光波長以及與外來光偏離之一波長進行分離。若是第一分面鏡20配置在照明光學單元4當作一場面的一平面中，而該平面係與物面6光學共軛的話，則其亦稱為一場分面鏡。第一分面鏡20包含多個單獨的第一分面21，其可亦稱為場分面。在圖1中僅舉例顯示這些第一分面21中的一些者。

第一分面21可為宏觀分面的形式，特別是矩形分面或具有一弧形外圍輪廓或一圓形之一部分的外圍輪廓的分面。第一分面21可為平面分面的形式，或替代上可為凸面或凹面曲面的形式。

從例如來自專利案第DE 10 2008 009 600 A1號知道，第一分面21本身可亦在每個情況下由複數個單獨的反射鏡、特別是複數個微反射鏡所構成。第一分面鏡20特別是可形成為一微機電系統（MEMS系統）。若要更多有關細節，請參考專利案第DE 10 2008 009 600 A1號。

在聚光器17與偏轉鏡19之間，照明輻射16水平行進，即沿y-方向y行進。

在照明光學單元4的光束路徑中，第二分面鏡22配置在第一分面鏡20的下游處。若是第二分面鏡22配置在照明光學單元4的一光瞳平面中，則其亦稱為一光瞳分面鏡。第二分面鏡22可亦配置在距照明光學單元4的一光瞳平面的一定距離處。在這情況下，第一分面鏡20與第二分面鏡22的組合亦稱為一鏡面反射器。從多個專利案US 2006/0132747 A1、EP 1 614 008 B1以及US 6,573,978可獲知鏡面反射器。

第二分面鏡22包含複數個第二分面23。在一光瞳分面鏡的情況下，第二分面23亦稱為光瞳分面。

第二分面23可同樣為宏觀分面，其可例如具有圓形、矩形或六邊形周圍，或者替代上可由微反射鏡所構成的分面。在這方面，同樣可參考專利案第DE 10 2008 009 600 A1號。

第二分面23可具有平面或替代上凸面或凹面彎曲的反射表面。

照明光學單元4係因此形成一雙分面系統。此基本原理亦稱為一複眼聚光器（複眼積分器）。

將第二分面鏡22不精確配置在與投影光學單元10之光瞳平面光學共軛的一平面中可能是有利的。特別係，第二分面鏡22可配置成相對於投影光學單元10的光瞳平面而傾斜，例如在專利案第DE 10 2017 220 586 A1號中的描述。

在第二面鏡22的幫助下，各個第一分面21係成像到物場5中。第二分面鏡22是最後一光束整形鏡，或者實際上是物場5上游處之光束路徑中的照明輻射16的最後一反射鏡。

在照明光學單元4之圖未示的一進一步實施例中，特別有助於將第一分面21成像到物場5中的一轉移光學單元可配置在第二分面鏡22與物場5之間的光束路徑中。轉移光學單元可恰好具有一反射鏡，或者替代上均具有兩或多個反射鏡，其在照明光學單元4的光束路徑中係逐一配置。轉移光學單元尤其可包含一或兩垂直入射鏡（NI鏡）及/或一或兩掠入射鏡（GI鏡）。

在圖1所示的實施例中，照明光學單元4在聚光器17的下游處恰好具有三個反射鏡，特別是偏轉鏡19、第一分面鏡20以及第二分面鏡22。

在照明光學單元4的一進一步實施例中，亦不需要偏轉鏡19，因此，照明光學單元4可在聚光器17的下游處恰好具有兩射鏡，特別是第一分面鏡20與第二分面鏡22。

藉由第二分面23或使用第二分面23與一轉移光學單元將第一分面21成像到物平面6中通常只是近似成像。

投影光學單元10包含複數個反射鏡Mi，其係根據其在投影曝光設備1的光束路徑中的配置而順序編號。

在圖1所示的實例中，投影光學單元10包含六個反射鏡M1至M6。可使用四、八、十、十二或任何其他個數之鏡子Mi的替代方案。投影光學單元10是一雙重遮蔽的光學單元。倒數第二個鏡子M5與最後一鏡子M6各自具有用於照明輻射16的一通孔。投影光學單元10具有一影像側數值孔徑，其係大於0.5，可亦大於0.6，並可為例如0.7或0.75。

反射鏡Mi的反射面可具體實施為沒有一旋轉對稱軸的自由曲面。或者，反射鏡Mi的反射面可設計為具有反射面形狀的恰好一旋轉對稱軸的非球面。就像照明光學單元4的反射鏡子，反射鏡Mi可具有用於照明輻射16的高反射塗層。這些塗層可設計為多層塗層，特別是具有交替的鉬與矽層。

投影光學單元10在物場5之一中心的y座標與像場11之中心的一y座標之間在y-方向y上具有一大的物像偏移。在y-方向y上，該物件-影像偏移量可與物平面6與像平面12之間的z距離大致相同。

特別係，投影光學單元10可具有一變形形式。特別是，其在x與y方向x、y上具有不同的成像比例βx、βy。投影光學單元10的兩成像比例βx、βy較佳為（βx, βy）＝（+/-0.25, +/-0.125）。正成像比例β係意指沒有影像反轉的成像。成像比例β的負號係表示使用影像反轉的成像。

因此，投影光學單元10在x-方向x上，亦即在與掃描方向垂直的方向上以4：1的比例而縮減尺寸。

投影光學單元10在y-方向y上，亦即在掃描方向上導致尺寸縮減為8：1。

其他成像比例同樣是可能。在x-方向x與y-方向y上具有相同符號與相同絕對值的成像比例亦可能，例如絕對值為0.125或0.25。

物場5與像場11之間的光束路徑中x-方向x與y-方向y上之中間像平面的數量可相同或不同，這取決於投影光學單元10的實施例。從專利案第US 2018/0074303 A1號知道在x與y方向x、y上具有不同數量的此中間影像之投影光學單元的實例。

在這情況下，第二分面23中的一者係指定給第一分面21中的恰好一者，用於分別形成用於照明物場5的照明通道。這尤其可產生根據科勒原理的照明。藉助第一分面21將遠場分解為複數個物場5。第一分面21在分別指定給其的第二分面23上產生中間焦點的複數個影像。

藉由分配的第二分面23，第一分面21在每個情況下以相互疊加的方式成像到光罩7上，以照亮物場5。物場5的照明尤其是盡可能均勻。較佳係，其係具有小於2％的均勻性誤差。場均勻性可藉由不同照明通道的疊加來實現。

投影光學單元10之入射光瞳的全區域照明可藉由第二分面23的配置在幾何上進行界定。投影光學單元10之入射光瞳中的強度分佈可可藉由選擇照明通道，特別是引導光的第二分面23的子集合來進行設定。此強度分佈亦稱為照明設定或照明光瞳填充。

以限定方式照明在照明光學單元4的照明光瞳的多個部分區域中的一同樣較佳光瞳均勻性可藉由照明通道的重新分佈來實現。

以下描述物場5的照明以及特別是投影光學單元10之入射光瞳的照明的其他態樣與細節。

特別係，投影光學單元10可具有一同心入射光瞳。後者可為可存取的。其可亦無法存取。

投影光學單元10的入射光瞳經常不能被第二分面鏡22準確照射。當將第二分面鏡22之中心遠心成像到晶圓13上的投影光學單元10成像時，孔徑光線通常不會在一單點相交。然而，可找到成對確定之孔徑光線的距離變得最小的區域。該區域表示入射光瞳或與其共軛之真實空間中的區域。特別是，該區域具有一有限曲率。

投影光學單元10之切線光束路徑與弧矢光束路徑的入射光瞳位置可亦為不同。在這情況下，成像元件，特別是轉移光學單元的光學組成元件，應配置在第二分面鏡22與倍縮光罩7之間。藉助該光學元件，可考慮切線入射光瞳與弧矢入射光瞳的不同位置。

在圖1所示照明光學單元4的組件配置中，第二分面鏡22配置在與投影光學單元10的入射光瞳共軛的區域中。第一分面鏡20係配置成相對於物平面6傾斜。第一分面鏡20係配置成使得相對於由偏轉鏡19所界定的一配置平面而傾斜。第一分面鏡20相對於由第二分面鏡22所界定配置平面以傾斜方式進行配置。

圖2顯示光學系統100’之一實施例的部分剖視示意圖。光學系統100’為如前述的投影光學單元10，或如前述的投影光學單元10的一部分。光學系統100’包含一第一組件102與一第二組件104。第一組件102可為所謂的一力框架。第二組件104可為所謂的一感應器框架。該等組件102、104可一由陶瓷材料所製成。或者，兩組件102、104中的僅有一者可由一陶瓷材料所製成。

第二組件104係藉助重量補償支架（主動震動隔離系統，AVIS）安裝，因此第二組件104可以一無力方式移動。第二組件104具有相對於第一組件102的一特定致動區域或致動區域，第二組件104可在其範圍內相對於第一組件102移動。第二組件104在此可具有六個自由度，亦即分別沿x-方向x、y-方向y與z-方向z的三個平移自由度，以及分別關繞x-方向x、y-方向y與z-方向z的三個旋轉自由度或傾斜自由度。

為了界定第二組件104相對於第一組件102的一移動振幅，例如在一震顫的情況下，可提供一終點止動裝置106。終點止動裝置106包含一終點止動部108，其固定連接（例如螺紋式連接）到第一組件102。終點止動部108可相對於一中心軸線或對稱軸線110對稱旋轉構成。

終點止動部108包含一板型基部112，其可螺紋連接到第一組件102。連接到基部112是一錐形連接部114。一圓柱形接觸部分116位於連接部114上。終點止動部108是一單件式組成部件，特別是材料上一體式的元件。本文的「單件式」意指終點止動部108不是由各種部件所組成，而是形成一單組成部件。本文「單件式材料」意指終點止動部108始終由相同的材料所製成，例如由鋼所製成。

除了終點止動部108之外，終點止動裝置106包含一插座或套筒118，其中調適接觸部分116。套筒118可貼合到配置在第二組件104中的一孔洞120中。接觸部分116可沿y-方向y以平移方式相對於套筒118移動。此外，在套筒118（特別是套筒118的一內壁122）與接觸部分116之間係提供徑向圍繞接觸部分116所徑向延伸的一間隙。該間隙允許接觸部分116相對於套筒118在x-方向x與z-方向z上略微移動，並因此界定致動區域。

接觸部分116相對於套筒118的此可能徑向移動允許第二組件104在致動區域中相對於第一組件102而致動。本文提供至少三個終點止動裝置106。該等終點止動裝置106中的每一者允許沿著方向x、y、z之一者的一平移移動以及相對於其他兩方向x、y、z之兩較小平移移動，直到接觸部分116與套筒118的一接觸為止。若是達到致動區域的極限，則接觸部分116與套筒118接觸。

在光學系統100’或投影光學單元10的操作期間，可能會發生2至3 g的強烈震動與加速度，例如由一地震所引起。在地震的情況下，終點止動裝置106必須吸收高達50 kN的力。由於接觸部分116與套筒116的直接接觸，使得大的力可傳遞到第二組件104。這可能是一問題，因為第二組件104與反射鏡M1至M6係由在過大負載下會破裂的陶瓷材料所製成。

在致動區域內，亦即，在接觸部分116尚未與套筒118接觸的區域內，第二組件104由於其被支撐在一重量補償裝置中而能夠以一無力方式而移動。一旦強烈的震顫作用在光學系統100’上，接觸部分116就與套筒118接觸，這導致金屬對金屬的接觸。這具有較大的力會作用在終點止動裝置106上並導致第二組件104斷裂的效果，並且金屬與金屬的接觸會導致不想要的摩擦與形成顆粒。這需要加以改善。

這裡的挑戰是限制第二組件104在致動區域之外的移動並且使終點止動裝置106在致動區域內的影響降至最低。這可藉由設計在致動區域內具有非常低的剛性並且在致動區域外具有非常大之剛性的彎曲元件來實現。如此可實現組件102、104之間的永久連接並同時防止碰撞。

圖3顯示具有前面所提到之彎曲元件的主要功能的示意圖。剛性示出在縱座標上。在圖3中，剛性用字母S表示。在本案例情況下，「剛性」通常理解意指一本體對由於力或力矩所引起之彈性變形的抵抗力。剛性係取決於本體的幾何形狀以及所使用的材料。剛性越大，使本體變形的力或力矩就必須越大。

彎曲元件的偏轉距離w示出在圖3的橫座標上。如前述，提供致動區域A。在致動區域A中，彎曲元件具有非常低的剛性，其較佳在致動區域A內是恆定或幾乎恆定。在致動區域A之外或在致動區域A的極限處，剛性突然增加。致動區域A可為例如100至200 μm。

第二組件104可在致動區域A中以幾乎無力的方式移動。彎曲元件在致動區域A中僅需要數牛頓的力來使其變形。在致動區域A之外，變形力或剛性在非常小的偏轉距離w上突然增加。在傳統的彈簧中，這種行為需要非常長的彈簧行程。因此不能將線性彈簧用作彎曲元件。彎曲元件因此不是線性地作用並且具有所謂的一機械或移動奇異點。這尤其理解意指，彎曲元件在某點之前具有線性特性，並在該點之後不再具有線性特性。

圖4顯示如前述之彎曲元件200的一實施例的透視示意圖。彎曲元件200可為終點止動裝置106的一部分。在這情況下，終點止動裝置106不具有終點止動部108與套筒118。相反，彎曲元件200將組件102、104彼此耦接。這意指彎曲元件200將第二組件104耦接到第一組件102。終點止動裝置106可包含複數個彎曲元件200。

彎曲元件200包含兩彎曲或突出的板簧部202、204。提供一第一板簧部202以及一第二板簧部204。在無力或無負載狀態下，板簧部202、204向外彎曲而遠離彼此，如圖4所示。板簧部202、204係被彈簧預緊。這意指板簧部202、204在其被壓縮時彼此抵靠著並且在其被釋放時自動移動回到圖4所示的狀態。

在各端側，板簧部202、204在每個情況下都藉助於連接部206、208而相互連接。連接部206、208可為立方形。板簧部202、204與連接部206、208可單件式形成，特別是單件式材料。例如，彎曲元件200係由鋼所製成，特別是不銹鋼。

圖5顯示彎曲元件200的側視示意圖。圖6顯示作用在彎曲元件200上之單位為N的一力F在彎曲元件200之單位為μm的偏轉距離w上的分佈。

在圖5的方向上，彎曲元件200在其連接部206處被夾緊。在圖5右側的方向上，力F現以一拉伸力的形式作用在連接部上。圖5顯示彎曲元件200最初處於無力或無力狀態，其中板簧部202、204彎曲離開或彼此彎曲離開。

一旦在本案例情況下小於1N的小力F作用在彎曲元件200上，板簧部202、204就彼此靠近，其中減少板簧部202、204的突出。直到大約100 µm的偏轉距離w，力F僅略微增加。一旦板簧部202、204延伸，亦即，只要板簧部202、204不再具有任何突出並且彼此平行延伸或彼此抵靠，力F係從約100 μm的偏轉距離w開始突然增加，以使彎曲元件200進一步延伸到約14 N。從約100 μm的偏轉距離w開始，彎曲元件200的剛性大約增加100倍。

如前述的終點止動裝置106可包含一彎曲元件200或多個如前述的彎曲元件200。在結構方面，彎曲元件200可亦配置成使得其在拉動方向與壓縮方向兩者上都起到作用。亦即，彎曲元件200在施加拉伸力、特別是前述的力F時以及在施加壓縮力時都變硬。前述的硬化效果然後在拉伸方向與壓縮方向兩者上發生。

圖7顯示用於投影曝光設備1之光學系統100的進一步實施例的剖面示意圖。光學系統100包含一可為力框架的第一組件102以及一可為感應器框架的第二組件104。本例中的光學系統100在二維空間中以簡化方式進行觀察。亦即，第二組件104相對於第一組件102具有三自由度，具體為沿x-方向x的平移自由度x、沿y-方向y的平移自由度y、以及繞z-方向z的旋轉自由度。

光學系統100包含一如前述的終點止動裝置106，其具有複數個（特別是三個）彎曲元件200A、200B、200C。第二組件104係藉助於彎曲元件200A、200B、200C而耦接到第一組件102。在這情況下，x-方向x係指定一第一彎曲元件200A。假設第一彎曲元件200A可吸收不同於前述描述的拉伸力與壓縮力兩者。對於第一彎曲元件200A僅能吸收拉伸力的情況，提供兩第一彎曲元件200A，其在圖7的方向上係配置在第二組件104的兩側。第一彎曲元件200A產生沿x-方向x的一終點止動。

一第二彎曲元件200B與一第三彎曲元件200C係指定給y-方向y與z-方向z。彎曲元件200B、200C之一者導致沿y-方向y的終點止動。兩彎曲元件200B、200C一起產生關於圍繞z-方向z之旋轉自由度的終點止動。此處還假設彎曲元件200B、200C可吸收不同於先前已描述的拉伸力以及壓縮力兩者。對於彎曲元件200B、200C僅能吸收拉伸力的情況，在每個情況下提供兩彎曲元件200B、200C，其在圖7的方向上係配置在第二組件104的頂側與底側。

儘管已經基於例示實施例描述本發明，但是可使用各種方式對其進行改良。

1:投影曝光設備 2:照明系統 3:光源 4:照明光學單元 5:物場 6:物平面 7:倍縮光罩 8:光罩載具 9:倍縮光罩位移驅動器 10:投影光學單元 11:像場 12:像平面 13:晶圓 14:晶圓載具 15:晶圓位移驅動器 16:照明輻射 17:聚光器 18:中間焦平面 19:偏轉鏡 20:第一分面鏡 21:第一分面 22:第二分面鏡 23:第二分面 100:光學系統 100':光學系統 102:第一組件 104:第二組件 106:終點止動裝置 108:終點止動部 110:對稱軸線 112:基部 114:連接部 116:接觸部分 118:套筒 120:孔洞 122:內壁 200:彎曲元件 200A:彎曲元件 200B:彎曲元件 200C:彎曲元件 202:板簧部 204:板簧部 206:連接部 208:連接部 A:致動區域 F:力 M1:反射鏡 M2:反射鏡 M3:反射鏡 M4:反射鏡 M5:反射鏡 M6:反射鏡 S:剛性 w:偏轉距離 x:x方向 y:y方向 z:z方向

圖1顯示用於該EUV投影微影之一投影曝光設備的剖面示意圖；

圖2顯示根據圖1之該投影曝光設備的光學系統之一實施例的部分剖視示意圖；

圖3顯示根據圖2之該光學系統的一彎曲元件的剛性在該彎曲元件的偏轉距離上的分佈示意圖；

圖4顯示根據圖2之用於該光學系統的該彎曲元件之一實施例的透視示意圖；

圖5顯示根據圖4之該彎曲元件的側視示意圖；

圖6顯示根據圖4之該彎曲元件的力-偏轉距離示意圖；及

圖7顯示根據圖1之用於該投影曝光設備的該光學系統之一進一步實施例的剖視示意圖。

200:彎曲元件

202:板簧部

204:板簧部

206:連接部

208:連接部

Claims (15)

1. 一種用於投影曝光設備（1）的光學系統（100），包含： 一第一組件（102）； 一第二組件（104），其中該第二組件（104）在一致動區域（A）內相對於該第一組件（102）為可致動；及 一終點止動裝置（106），其允許該第二組件（104）在該致動區域（A）內相對於該第一組件（102）移動並在該致動區域（A）之外將其阻擋； 其中該終點止動裝置（106）包含一彎曲元件（200、200A、200B、200C），其剛性在到達該致動區域（A）的一極限時突然增加，以以此方式阻擋該第二組件（104）相對於該第一組件（102）的移動。
2. 如請求項1所述之光學系統，其中在該致動區域（A）外之該彎曲元件（200、200A、200B、200C）的剛性比在該致動區域（A）內之剛性大數倍。
3. 如請求項1或2所述之光學系統，其中該彎曲元件（200、200A、200B、200C）的剛性在該彎曲元件（200、200A、200B、200C）小於100 μm的一偏轉距離（w）內突然增加。
4. 如請求項1至3中任一項所述之光學系統，其中在該致動區域（A）外之該彎曲元件（200、200A、200B、200C）的剛性係大於該致動區域（A）內之剛性的百倍或百倍以上。
5. 如請求項1到4中任一項所述之光學系統，其中該彎曲元件（200、200A、200B、200C）包含一弧形彎曲的第一板簧部（202）以及一弧形彎曲的第二板簧部（204），而且其中該第一板簧部（202）與該第二板簧部（204）沿相反方向而彎曲。
6. 如請求項5所述之光學系統，其中該第一板簧部（202）與該第二板簧部（204）分別在各端側藉助該一第一連接部（206）與該第二連接部（208）而相互連接。
7. 如請求項5或6所述之光學系統，其中由於相互平行延伸之該第一板簧部（202）與該第二板簧部（204）的作用，該彎曲元件（200、200A、200B、200C）的剛性在到達該致動區域（A）的該極限時突然增加。
8. 如請求項5至7中任一項所述之光學系統，其中該彎曲元件（200、200A、200B、200C）允許該第二組件（104）在該致動區域（A）內相對於該第一組件（102）移動，因為該第一板簧部（202）與該第二板簧部（204）作為其弧形曲率的一部分而以彈簧彈性變形。
9. 如請求項1至8中任一項所述之光學系統，其中該終點止動裝置（106）允許該第二組件（104）在該致動區域（A）內以兩自由度相對於該第一組件（102）移動，並在該致動區域（A）之外以兩自由度阻擋該第二組件（104）的移動。
10. 如請求項9所述之光學系統，更包含至少三個終點止動裝置（106），其中每一終點止動裝置（106）在每個情況下係分配兩自由度。
11. 如請求項1至10中任一項所述之光學系統，其中該彎曲元件（200、200A、200B、200C）的剛性在達到該致動區域（A）的該極限時突然增加，無論是在拉伸力作用在該彎曲元件（200、200A、200B、200C）上、還是在壓縮力作用在該彎曲元件（200、200A、200B、200C）上的兩情況下，以一方式以使該彎曲元件（200、200A、200B、200C）阻擋該第二組件（104）相對於該第一組件（102）的移動。
12. 如請求項1至11中任一項所述之光學系統，其中該第一組件（102）係藉助該彎曲元件（200、200A、200B、200C）而耦接到該第二組件（104）。
13. 如請求項1至12中任一項所述之光學系統，其中該第一組件（102）為一力框架，且該第二組件（104）為一感應器框架。
14. 如請求項1至13中任一項所述之光學系統，其中該彎曲元件（200、200A、200B、200C）為單件式組成部件，特別是單件式材料的組成部件。
15. 含有如請求項1至14中任一項所述之光學系統（100）的投影曝光設備（1）。

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