TW202314999A - 熱調節裝置及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種熱調節裝置，該熱調節裝置包括至少一個通道，其中一熱調節流體及一固體熱導體安置於該至少一個通道內。亦描述一種系統或子系統，其包括此熱調節裝置；及一種微影裝置，其包括此熱調節裝置、系統或子系統。亦提供一種調節一系統或子系統之方法，該方法包括：在與該系統或子系統熱連通之一通道內提供一熱調節流體及一固體熱導體，且經由該熱調節流體在該系統或子系統與該固體熱導體之間傳遞熱能。亦提供此類裝置或方法之用途。

Description

熱調節裝置及方法

本發明係關於一種熱調節裝置；一種系統或子系統，其包含此熱調節裝置；一種調節系統或子系統之方法；一種此熱調節裝置、系統、子系統或方法之用途，其用於微影裝置或製程中，及一種利用前述中之任一者之微影方法。本發明在微影裝置及方法中具有特定但並非唯一的應用。

微影裝置為經建構以將所要圖案施加於基板上之機器。微影裝置可用於例如積體電路(IC)之製造中。舉例而言，微影裝置可例如將圖案自圖案化器件(例如，遮罩)投影至設置於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。

由微影裝置使用以將圖案投影至基板上之輻射之波長判定可形成於彼基板上之特徵之最小大小。相比於習知微影裝置(其可例如使用具有193 nm之波長之電磁輻射)，使用為具有在4 nm至20 nm範圍內之波長之電磁輻射的EUV輻射之微影裝置可用以在基板上形成較小特徵。

難以將EUV輻射收集成光束，將其引導至圖案化器件(例如，遮罩)上且將經圖案化光束投影至基板上，此係由於製造用於EUV輻射之折射光學元件係不可能的。因此，此等功能必須使用反射器(亦即，鏡面)來執行。甚至難以建構用於EUV輻射之反射器。用於EUV輻射之最佳可用正入射反射器為包含在相對高折射率層與相對低折射率層之間交替的大量層之多層反射器(亦稱作分佈式布拉格反射器(Bragg reflector))。由高折射率層及低折射率層組成之各週期具有等於待反射之輻射之波長之一半(λ/2)的厚度，以使得在高至低折射率邊界處所反射之輻射之間存在相長干擾。此類多層反射器仍未實現特別高的反射率，且很大比例的入射輻射由多層反射器吸收。

所吸收輻射(包括亦由該輻射源發射之紅外線輻射)可造成多層反射器之溫度升高。已知多層反射器形成於由具有極低熱膨脹係數之材料製成的基板上，例如ULE™或堇青石。在一些情況下，入射於反射器上之光束之橫截面可足夠小，使得反射器之局部加熱造成反射器之表面形狀的非所要變形。此類變形會導致成像誤差，且對較小特徵成像之持續需要意謂將僅減小可容許之變形之量。組件之非所需加熱不限於反射器或鏡面，且在微影裝置內可存在需要冷卻之另外元件、系統或子系統。

微影裝置(特別地，EUV裝置)之投影系統中之現有反射器經被動地冷卻，亦即，藉由輻射、傳導及對流進行冷卻。然而，此等冷卻模式中無一者允許高熱傳遞率。特別地，反射器一般在高真空或低壓氫氣中，使得藉由對流之熱傳遞最小。由於引入振動之風險，已避免反射器之主動冷卻，該振動可能比由局部熱量升高造成之變形更容易產生問題。

本發明已經設計以提供改良或替代調節系統。本發明具有特定但並非唯一的應用作為用於微影裝置之組件之調節系統。以下描述參考微影裝置，但應瞭解，本發明可用於調節其他裝置。

根據本發明之第一態樣，提供一種熱調節裝置，該熱調節裝置包括至少一個通道，其中一熱調節流體(或換言之，一熱傳遞流體)及一固體熱導體安置於該至少一個通道內。

如一般已知，熱調節流體可傳遞通過組件內之通道以便主動地調節需要熱調節之組件。熱調節流體能夠自該組件吸收熱能以產生經加熱熱調節流體。接著使經加熱之熱調節流體傳遞遠離組件，由此自組件移除熱能且控制組件之溫度。在與經調節之組件分離之位置處自熱調節流體移除熱能，且經冷卻之熱調節流體接著能夠傳遞通過再次經調節之組件。儘管此為調節組件之高效方式，但存在一些缺點。可能現有系統之主要問題為熱調節流體之流動可導致經調節組件內之擾動及振動。特別地，關於與用於微影裝置中之輻射光束相互作用之元件的操作，擾動及振動可對某些裝置(諸如微影裝置)之操作有害。另外，熱調節流體必須將壓力施加至組件之通道，且此可造成光學表面之變形，該等光學表面可位於真空中。必須對熱調節流體加壓，以便在熱調節流體暴露之最大溫度下防止熱調節流體之空蝕。此已知為透印。歸因於微影裝置所需之光學元件的極高精度，熱調節流體必須以實質上穩定的壓力進行加壓，因為由該等元件之調節通道中的壓力變化造成之甚至微小的透印變化可對微影裝置之操作有害。本發明可藉由降低任何局部熱點之最大溫度來減小所提及之光學元件的透印，由此允許熱調節流體之壓力降低。

本發明提供安置於通道內之固體熱導體及熱調節流體。通道可提供於組件自身中或提供於與經調節之組件熱連通的單獨元件中。固體熱導體經組態以將熱能傳導遠離經調節之組件或傳導至經調節之組件。固體熱導體能夠容易地傳遞熱。因此，固體熱導體可減少任何局部熱點且允許以較低壓力提供熱調節流體，由此降低透印之可能性。固體熱導體之導熱率大於包含經調節之組件之材料之導熱率。在鏡面的情況下，鏡面包含超低膨脹玻璃或堇青石，其緩慢傳遞熱。熱調節流體提供用於在通道之壁與固體熱導體之間傳遞熱能之路徑。由於組件及固體熱導體之熱膨脹係數將不同，因此熱調節流體能夠容納兩者之任何微分膨脹，且由此防止藉由固體膨脹引入之像差，從而藉由透印造成像差，且亦防止損害任一組件，同時仍提供用於熱能傳遞之連續路徑。固體熱導體為固態之熱導體，亦即其為固體，因為其並非流體，但此未必需要其為無空腔之單一區塊。固體熱導體可包括一或多個空腔或開口。固體熱導體可為或可包含一熱管。作為熱管，固體熱導體可包含其中具有流體之管，該流體能夠沿熱管快速傳遞熱能。固體熱導體之導熱率可比主要包含經調節之組件之材料的導熱率大十倍、大二十倍、大五十倍、大一百倍、大一千倍、大一萬倍、大十萬倍、大百萬倍。歸因於熱管之極高導熱率，與穿過鏡面之主體的傳導(通常包含超低膨脹玻璃及諸如水之導電流體)相比，可實際上忽略熱管之熱阻。在此情況下，熱管能夠在使用水流以冷卻鏡面之任何可工作組態中替換流動水。固體熱導體之導熱率可比經熱調節之組件的導熱率大至少175 W/m K。在光學元件之情況下，此等光學元件可一般包含超低膨脹玻璃或堇青石。固體熱導體可僅部分安置於通道內。在此類情況下，固體熱導體延伸至通道外部。固體熱導體可包含於經調節之組件中。舉例而言，經調節之組件為鏡面，固體熱導體可設置於包含於鏡面中之調節通道中之一或多者內。根據本發明之第一態樣之熱調節裝置可單獨地自經調節之組件形成，且可與藉由任何適合方式調節的組件熱連通。固體熱導體可呈板之形式。固體熱導體可呈散熱器之形式。在一些系統中，施加至諸如鏡面之光學元件之熱負載係不均勻的。因此，禁止任何干預，在光學元件之表面上將存在微分加熱。此類微分加熱可導致加熱引發之像差，其為非所要的。在一些系統中，可提供額外加熱器以補償該表面之微分加熱或可提供使鏡面變形以校正任何加熱引發之像差之致動器。然而，額外加熱器之效能藉由可提供之加熱器之數目限制，且在微影裝置內不存在大量空間可供使用。另外，哪些可變形鏡面係可能的，用於使鏡面變形之致動器本身對溫度變化敏感。此外，若鏡面太厚，則不可能經由變形提供所需解析度。藉由提供導熱層，有可能減小或消除光學元件之表面上之熱點且由此減小或消除加熱引發之像差。此可為被動系統，此係因為其不需要加熱器、感測器或致動器或複雜控制系統。散熱器經組態以將熱能傳導遠離高熱負載之區域且將其再分配至較低熱負載之區域，由此降低平面內溫度變化且由此減小加熱引發之像差。散熱器較佳地經大小設定以覆蓋落在光學元件上之輻射之整個光學足跡。即使如此，散熱器之材料及諸如超低膨脹玻璃之光學元件具有不同熱膨脹係數及剛性。因此，不可能將散熱器簡單地貼附至光學元件。本發明提供含有固體熱導體之通道中之熱調節流體，該熱調節流體可為散熱器。因此，解耦散熱器及經冷卻之光學元件之主體。因此，歸因於藉由熱調節流體解耦，散熱器能夠在不造成損害之情況下膨脹或收縮。由膨脹造成之熱調節流體之微分壓力可藉由本文所描述的任何適合構件容納，且可例如包括氣囊。儘管不需要藉由流動水冷卻，但應瞭解，若需要，散熱器可與流動水冷卻結合。散熱器可塗佈有石墨烯層。石墨烯層可提供於散熱器之所有面上。加熱器及/或冷卻器可提供為與散熱器熱連通。溫度感測器可提供為與散熱器熱連通。如所描述，散熱器藉由在平面上方快速分佈熱量使溫度分佈更均勻。平均溫度取決於輸入熱負載，其在不同使用情況當中變化。因此，藉由在散熱器上方提供主動及直接熱控制，散熱器之溫度可保持不變，且因此可減小或消除像差。加熱器可為具有整合加熱電路之亞微米厚度之鉑膜溫度感測器。冷卻器可為熱電加熱器/冷卻器。根據帕耳帖效應(Peltier effect)，取決於所施加電流，有可能加熱或冷卻散熱器。可提供導熱通道以橋接冷卻器及鏡面之外部表面以增強效能。

裝置可經組態以使得在正常使用中，熱調節流體在至少一個通道內實質上為靜態的。儘管熱調節流體可在例如裝配、清潔或維護期間在至少一個通道內移動，但當微影裝置操作時，熱調節流體實際上可為靜態的。換言之，在特定方向上不存在特定流動。儘管歸因於通道及固體熱導體之相對體積的改變，熱調節流體可存在輕微移動，但當裝置已達成穩定狀態時，熱調節流體在實施例中較佳為實質上或完全停滯。熟習此項技術者將瞭解，可關於通道中之流動使用多種實施例。舉例而言，在一些實施例中，可存在熱調節流體之一些流動，流動對熱能之移除之貢獻很低或可忽略。舉例而言，流動對熱能之移除之貢獻可小於25%、小於20%、小於15%、小於10%、小於5%、小於3%或小於1%的移除熱能總量。歸因於固體熱導體之合併，此係可能的，該固體熱導體本身能夠傳遞大部分熱能。在其他實施例中，流動對熱能之移除之貢獻可以很高。舉例而言，流動對熱能之移除之貢獻可大於50%。在此等實施例中，流動引發之振動將抑制成更小程度；固體導體之主要目的為增強熱擴散以減小局部熱點之最大溫度，由此允許降低熱調節流體之操作壓力，減少透印效應。因此，本發明可在不同模式中使用，其中不具有流動、具有較低程度之流動或具有較高程度之流動。本發明之裝置提供用於各模式之優點，且其允許操作員選擇此類不同模式。在無本發明之裝置之情況下，操作員受限於必須依賴於熱調節流體的流動之模式。

熱調節流體換言之為熱傳遞流體。熱調節流體可為液體。熱調節流體可為氣體。熱調節流體可為水。熱調節流體可為凝膠。熱調節流體可包括固體顆粒。熱調節流體之功能為提供用於在組件與固體熱導體之間傳遞熱能且容納兩者之間的任何膨脹差異之路徑。流體可能未必為可壓縮的。在流體為不可壓縮或僅略微可壓縮之情況下，裝置可經組態以容納熱調節流體之膨脹。因此，可提供用於容納諸如膨脹腔室、水力儲存器、膨脹箱、膨脹接頭或膨脹風箱之熱膨脹之系統，其避免通道內之壓力增加且潛在導致透印。

固體熱導體可由陶瓷形成。固體熱導體可包含碳化矽、氮化矽、矽熔滲碳化矽、矽熔滲氮化矽、金剛石熔滲碳化矽或金剛石熔滲氮化矽。固體熱導體可由金屬形成。金屬可包含鋁。固體熱導體可由金屬陶瓷形成。金屬陶瓷可為鋁碳化矽(AlSiC)或氮化鋁(AlN)。固體熱導體可選自金剛石或多晶金剛石。固體熱導體可為可撓性材料、視情況可撓性複合材料。可撓性複合材料可為用碳奈米管熔滲之聚乙烯。固體熱導體可由前述材料中之任一者之組合形成。固體熱導體可包含石墨烯。此石墨烯可例如提供為層，諸如沿整個固體熱導體。固體熱導體之外部可例如經塗佈有或覆蓋有石墨烯層。此等中之各者具有高導熱率係數。因此，其能夠快速傳遞熱能。其各自能夠形成為不同形狀，且因此可擬合至各種尺寸及形狀之通道。固體熱導體可為熱管。熱管可根據實施例配置於該至少一個通道中以延伸穿過該至少一個通道。根據另外實施例，熱管之內表面及/或外表面可包含石墨烯層。熱管為包括能夠沿管快速傳遞熱能之流體之管。流體可在液體與氣體之間過渡以有效地傳遞熱能。熱管可為毛細管熱管、環路熱管或振動熱管。環路熱管能夠在重力作用下操作且亦能夠比習知熱管操作更長距離。環路熱管可包括藉由蒸氣管線自蒸發器至凝結器連接之蒸發器及凝結器，及自凝結器至蒸發器之液體管線。環路熱管可包括經組態以固持液體熱調節流體之儲存器。儲存器可連接至蒸發器內之多孔芯，該多孔芯經組態以將液體熱調節流體吸入蒸發器，在該蒸發器中，液體熱調節流體可藉由施加至蒸發器之熱負載而汽化。熱調節流體之相可自液體改變成氣體，其後其可經由蒸氣管線傳遞至冷凝器，在該冷凝器中，熱能被移除且氣態熱調節流體被冷凝回液體。

固體熱導體可與散熱器熱連通。熱連通可為直接或間接的。間接熱連通可包括視情況為可撓性之導熱連接。不論是否經冷卻或經加熱，散熱器可被動地或主動地調節。固體熱導體之功能為將熱能傳導遠離經調節之組件(或傳導至經調節之組件)，諸如微影裝置之組件。為了存在熱能之傳遞，需要溫度梯度。為了維持此類溫度梯度，可提供與固體熱導體熱連通之散熱器。

可提供與微影裝置之光學元件熱連通之熱調節裝置。儘管裝置可用以調節微影裝置之其他元件，本發明特別應用於調節光學元件，此係因為光學元件中之變形或振動可能不利地影響此類光學元件之效能。

固體熱導體可為連續的。固體熱導體可為不連續的。具有連續熱導體將為熱能提供最有效路徑，熱導體可能不可能作為單一件而提供。即使如此，由於存在與經調節之組件熱連通之熱調節流體，且固體熱導體與熱調節流體熱連通，其仍有可能經由熱調節流體在組件與固體熱導體之間傳遞熱能。

固體熱導體之壁可與至少一個通道之至少一個壁分離約0.05 mm至約6 mm。間距可為5 mm或更小、4 mm或更小、3 mm或更小、2 mm或更小或1 mm或更小。通道之壁與固體熱導體之間之熱調節流體層之厚度僅需要足夠厚以容納通道及固體熱導體之微分膨脹。

固體熱導體可與經組態以接收熱調節流體之流動之至少一個其他通道熱連通。此類通道可充當散熱器。熱調節流體之流動可經組態以自固體熱導體移除熱能以由此允許固體熱導體繼續自經調節之組件移除熱能。熱調節流體之流動可因此遠離或遠離經調節之組件而提供，且因此藉由熱調節流體之流動造成之振動不大可能不利地影響微影裝置之操作。

根據本發明之第二態樣，提供一種系統或子系統，其包含根據本發明之第一態樣的熱調節裝置。系統或子系統可為微影裝置之系統或子系統。該系統或子系統可進一步包含待熱調節之一組件，該組件提供有該熱調節裝置。

該系統或子系統可為一光學元件。光學元件可為一鏡面、一倍縮光罩、一感測器或一基準點。該系統或子系統可為一倍縮光罩台夾具、一晶圓台、一倍縮光罩台、一晶圓台夾具或用以安裝一微影裝置之一組件的一框架。

藉由提供具有根據本發明之第一態樣的熱調節裝置之系統或子系統，當透印及振動減小時，可改良此類系統或子系統之效能。

根據本發明之第三態樣，提供一種微影裝置，其包含根據本發明之第一態樣之熱調節裝置或根據本發明之第二態樣之系統或子系統。

再次，此類微影裝置不太容易受到透印及藉由其中之流體之流動引發之振動的影響。

根據本發明之第四態樣，提供一種熱調節一微影裝置之一系統或子系統的方法，該方法包括：在與該系統或子系統熱連通之一通道內提供一熱調節流體及一固體熱導體；及經由該熱調節流體在該系統或子系統與該固體熱導體之間傳遞熱能。

該方法提供微影裝置之系統或子系統之熱調節，該系統或子系統藉由經由熱調節流體將熱能傳遞至固體熱導體而實現調節。此方法避免提供可引起非所需振動之熱調節流體之流動的需要。固體熱導體之高導熱率允許有效地移除熱能，且因此避免局部熱點，且減小熱調節流體暴露之最高溫度，由此允許使用較低調節流體壓力，繼而減少透印。此類方法提供更廣泛之操作模式。歸因於固體熱導體之提供，有可能提供一種實際上不存在熱調節流體之流動的方法。此減少或消除流動引發之振動。可使用熱調節流體之較小流動，其中流動使得其並非移除熱能之主要貢獻者。可使用高流動模式，其中熱調節流體之流動為移除熱能之主要貢獻者(即，大於50%)。高流動模式可能不會像其他模式那樣減少流動引發之振動，但允許以比未提供固體熱導體之情況下更低的壓力提供熱調節流體。

該方法可包括提供與固體熱導體熱連通之散熱器。散熱器可呈熱調節流體之流動的形式。熱連通可藉由熱調節流體之流動提供。熱連通可藉由另一可撓性固體熱導體提供。熱連通可藉由另一剛性固體熱導體提供。

根據本發明之第五態樣，提供一種根據本發明之第一態樣之熱調節裝置、根據本發明之第二態樣之系統或子系統、根據本發明之第三態樣之微影裝置或根據本發明之第四態樣的方法之用途，其係用於一微影裝置或製程中。

根據本發明之第六態樣，提供一種微影方法，其包含將一圖案化輻射光束投影至一基板上，其中該經圖案化光束使用包含根據本發明之第一態樣之熱調節裝置、根據本發明之第二態樣之系統或子系統的至少一個光學元件引導或經圖案化，或根據本發明之第四態樣之方法進行調節。

根據本發明之第七態樣，提供一種用於一微影裝置之光學元件，該光學元件包括一散熱器。

如關於本發明之其他態樣所描述，散熱器能夠使光學元件等溫以減少熱點之存在及相關聯加熱引發之像差。

該散熱器可安置於該光學元件之表面下方。此保護散熱器免受光學元件暴露之環境的影響。在其他實施例中，散熱器可設置於光學元件之外部表面周圍以提供光學元件之均勻加熱。

散熱器可包含石墨烯。石墨烯高度導熱且可因此充當有效散熱器。

該散熱器可安置於包含一熱調節流體之一通道內。如上文關於本發明之其他態樣所描述，熱調節流體能夠容納光學元件之主體與散熱器之間的相對收縮及膨脹。

該散熱器可與一加熱器及/或一冷卻器熱連通。儘管散熱器用於減小平面內溫度變化，但其並不改變經處置之熱能之量。藉由提供冷卻器，有可能自系統移除熱能。類似地，藉由提供加熱器，有可能添加熱能以便減小光學元件之表面上之溫差。

加熱及/或冷卻器件可包括帕耳帖器件。此允許取決於所提供之電流而進行冷卻或加熱。

加熱及/或冷卻器件可經由溫度感測器來控制。因此，當溫度達到預定值時，可啟動加熱器或冷卻器以提供所需加熱或冷卻效果。

應瞭解，相對於一個態樣或實施例所描述之特徵可與相對於另一態樣或實施例所描述之任何特徵組合，且本文中明確地考慮及揭示所有此類組合。

圖1展示根據本發明之實施例之微影系統。微影系統包含輻射源SO及微影裝置LA。輻射源SO經組態以產生極紫外線(EUV)輻射光束B。微影裝置LA包含：照射系統IL；支撐結構MT，其經組態以支撐圖案化器件MA (例如，遮罩)；投影系統PS；及基板台WT，其經組態以支撐基板W。照射系統IL經組態以在輻射光束B入射於圖案化器件MA上之前調節該輻射光束。投影系統經組態以將輻射光束B (現在由遮罩MA而圖案化)投影至基板W上。基板W可包括先前形成之圖案。在此種情況下，微影裝置將經圖案化輻射光束B與先前形成於基板W上之圖案對準。

輻射源SO、照射系統IL及投影系統PS可皆經建構且經配置成使得其可與外部環境隔離。處於低於大氣壓力之壓力下之氣體(例如，氫氣)可提供於輻射源SO中。真空可提供於照射系統IL及/或投影系統PS中。在遠低於大氣壓力之壓力下之少量氣體(例如，氫氣)可提供於照射系統IL及/或投影系統PS中。

圖1中所展示之輻射源SO為可稱作雷射產生電漿(LPP)源之類型。可例如為CO ₂雷射之雷射經配置以經由雷射光束將能量沈積至諸如自燃料發射器提供之錫(Sn)的燃料中。儘管在以下描述中提及錫，但可使用任何適合燃料。燃料可例如呈液體形式，且可例如為金屬或合金。燃料發射器可包含噴嘴，該噴嘴經組態以沿著軌跡將例如呈液滴形式之錫朝向電漿形成區引導。雷射光束在電漿形成區處入射於錫上。雷射能量至錫中之沈積在電漿形成區處產生電漿。在電漿之離子之去激發及再結合期間自電漿發射包括EUV輻射之輻射。

EUV輻射係由近正入射輻射收集器(有時更一般地稱作正入射輻射收集器)收集及聚焦。收集器可具有經配置以反射EUV輻射(例如，具有諸如13.5 nm之所要波長之EUV輻射)之多層結構。收集器可具有橢圓形組態，該橢圓形組態具有兩個橢圓焦點。第一焦點可位於電漿形成區處，且第二焦點可位於中間焦點處，如下文所論述。

雷射可與輻射源SO分離。在此情況下，雷射光束可藉助於包含例如適合導向鏡面及/或光束擴展器及/或其他光學器件之光束遞送系統(未展示)而自雷射傳遞至輻射源SO。可將雷射及輻射源SO一起視為輻射系統。

由收集器反射之輻射形成輻射光束B。輻射光束B聚焦於一點處以形成電漿形成區之影像，該影像充當用於照射系統IL之虛擬輻射源。輻射光束B聚焦之點可稱為中間焦點。輻射源SO配置成使得中間焦點位於輻射源之圍封結構中之開口處或附近。

輻射光束B自輻射源SO傳遞至照射系統IL中，該照射系統經組態以調節輻射光束。照射系統IL可包括琢面化場鏡面器件10及琢面化光瞳鏡面器件11。琢面化場鏡面器件10及琢面化光瞳鏡面器件11一起提供具有所要橫截面形狀及所要角分佈之輻射光束B。輻射光束B自照射系統IL傳遞且入射於由支撐結構MT固持之圖案化器件MA上。圖案化器件MA反射且圖案化輻射光束B。照射系統IL可包括除琢面化場鏡面器件10及琢面化光瞳鏡面器件11以外或代替琢面化場鏡面器件10及琢面化光瞳鏡面器件11之其他鏡面或器件。

在自圖案化器件MA反射之後，經圖案化輻射光束B進入投影系統PS。投影系統包含複數個鏡面13、14，該複數個鏡面經組態以將輻射光束B投影至由基板台WT固持之基板W上。投影系統PS可將減縮因數應用於輻射光束B，從而形成具有小於圖案化器件MA上之對應特徵之特徵的影像。舉例而言，可應用為4之減縮因數。儘管投影系統PS在圖1中具有兩個鏡面13、14，但投影系統可包括任何數目個鏡面(例如，六個鏡面)。

在使用中，藉由輻射加熱之微影裝置之光學元件(諸如鏡面或反射器)，且因此有必要調節此類光學元件。因此，根據本發明之熱調節裝置整合至微影裝置中以提供所需熱調節。熱調節通常需要當光學元件在使用中變熱及/或經受溫度變化時自光學元件移除熱能。

圖1中所展示之輻射源SO可包括未說明之組件。舉例而言，光譜濾器可提供於輻射源中。光譜濾器可實質上透射EUV輻射，但實質上阻擋其他波長之輻射，諸如紅外輻射。

圖2a至圖2c描繪各種冷卻模式。圖2a描繪熱能Q傳遞通過鏡面15之冷卻模式。鏡面15一般自具有高熱阻之超低膨脹玻璃或堇青石形成。歸因於高熱阻，熱傳輸非常緩慢，且因此材料變熱。鏡面15由若干熱流冷卻：輻射熱傳遞、圍繞鏡面之H ₂氣體的對流熱傳遞及朝向較冷鏡面側表面及較冷底部表面之傳導熱。鏡面之正面與熱必須傳遞通過之底部表面之間的距離L為鏡面15之全部深度。此等熱流為低效的冷卻方式，且因此鏡面15在使用中之溫度可高於所要溫度。在此情況下，當切換照射模式時，改變之熱負載分佈造成鏡面15之光學表面與外部表面之間的大於所要改變之空間熱梯度，從而造成由改變之固體熱膨脹引入之像差。圖2b描繪一種冷卻模式，其中鏡面15具有通道16，熱調節流體17 (例如，水)流動通過該通道。流動方向由標記為F之箭頭描繪。歸因於通道16之存在，熱必須傳遞通過之距離L相較於圖2a減小。熱調節流體17能夠自鏡面15帶走熱量，由此冷卻鏡面15。然而，流動的熱調節流體17會導致流動引發之振動。圖2c描繪根據本發明之熱調節裝置之實施例，其中固體熱導體18提供於通道16內。熱調節流體17提供於通道16之壁與固體熱導體18之間。熱調節流體17實質上為靜態的，儘管能夠移動以容納通道16或鏡面15之壁與固體熱導體18之熱膨脹的差異。由於固體熱導體18經組態以比鏡面15之材料快得多地傳導熱能，因此有可能在不需要熱調節流體17之流動的情況下自鏡面15移除熱能。由於熱調節流體17實質上為靜態的，因此有可能避免流動引發之振動。膨脹腔室、水力儲存器、膨脹箱、膨脹接頭或膨脹風箱(未展示)可提供於任何適合位置處以容納熱調節流體之體積中之改變。儘管詳細描述係關於鏡面，但應瞭解，本發明可同樣應用於倍縮光罩台夾具、晶圓台、倍縮光罩台、晶圓台夾具或用以安裝微影裝置之組件之框架。在實施例中，固體熱導體18可包括熱管，例如浸沒於熱調節流體17中之熱管。在實施例中，熱管可包含導熱層，例如在熱管之外部表面處或在內部表面處。導熱層可例如包含石墨烯。

圖3為根據本發明之實施例之熱調節裝置之橫截面圖。如所展示，固體熱導體18安置於鏡面15內之通道16內且由熱調節流體17之層包圍。儘管通道16及固體熱導體18之橫截面形狀展示為正方形，但本發明不特別限於此等特徵中之任一者之橫截面形狀。實際上，橫截面形狀可為任何形狀。固體熱導體18展示為單一件，但其可包括一或多個空腔或開口。另外，儘管橫截面圖展示以通道16為中心之固體導體18，但本發明不特別限於此定位。應瞭解，固體導體18可具有在通道16內之任何定位。固體熱導體18未必需要完全由熱調節流體17包圍。

圖4a描繪根據本發明之熱調節裝置之實施例，其中固體熱導體18為不連續的。儘管固體熱導體18可為不連續的，但熱調節流體17能夠將熱能傳遞至固體熱導體18或自固體熱導體18傳遞熱能以實現調節。圖4b描繪根據本發明之熱調節裝置之實施例之平面圖，其展示包括固體熱導體18及熱調節流體17之多個通道16(未全部標記)。

圖5描繪根據本發明之熱調節裝置之實施例，其中熱調節流體17'之流動F用於自固體熱導體18傳遞熱能Q且將其帶走，該熱調節流體可或可不為與用於在鏡面15與固體熱導體18之間傳遞熱能Q及容納其微分膨脹之相同熱調節流體。如所展示，熱能Q經由熱調節流體17傳遞至固體熱導體18中。歸因於固體熱導體18之高導熱率，熱能Q沿固體熱導體18有效地傳遞。固體熱導體18與散熱器熱連通。在所描繪之實例中，散熱器包含熱調節流體17'之流動F，其能夠自固體熱導體18吸收熱能Q且將其帶走。冷卻固體熱導體18之方式並不特別限制且可使用任何適合方式。散熱器亦可呈類似於本發明之包含固體熱導體之裝置的形式，該固體熱導體亦可安置於容納熱調節流體之通道中。在如所展示之實施例中，熱導體18具有第一部分18.1，該第一部分配置於調節流體17可在其中流動或駐存之通道16中。熱能Q可經由調節流體17自鏡面15傳遞至熱導體18之第一部分18.1。在如所展示之實施例中，歸因於熱導體之高導熱率，由熱導體18之第一部分18.1吸收之熱量Q傳遞至熱導體18之第二部分18.2。在如所展示之實施例中，熱導體之第二部分18.2與包含熱調節流體17'之流動F之散熱器熱連通。在如所展示之實施例中，熱導體18之第二部分18.2配置於通道16外部及鏡面15外部，從而便於配置自第二部分18.2至散熱器之熱傳遞。

圖6描繪根據本發明之類似於圖5中描繪的熱調節裝置之熱調節裝置的實施例，但進一步描繪支撐框架19，經由連接件20鏡面15連接至該支撐框架。在如所展示之實施例中，熱導體18具有第一部分18.1，該第一部分配置於調節流體17可在其中流動或駐存之通道16中。熱能Q可經由通道中之調節流體17自鏡面15傳遞至熱導體18之第一部分18.1。在如所展示之實施例中，歸因於熱導體之高導熱率，由熱導體18之第一部分18.1吸收之熱量Q傳遞至熱導體18之第二部分18.2。在如所展示之實施例中，熱導體之第二部分18.2具備包含熱調節流體17'之流動F之通道。第二部分18.2配置於通道16外部及鏡面15外部，從而便於自第二部分18.2至散熱器之熱傳遞。

圖7描繪根據本發明之類似於圖5及圖6中描繪的熱調節裝置之熱調節裝置之另外實施例。在此實施例中，可操作以冷卻固體熱導體18之二次熱調節流體17'之流動至少部分由框架19支撐。供應或接收流動之管22可為可撓性的，具有可撓性元件或可為非可撓性的。類似於圖6之配置，熱導體之第二部分18.2具有包含熱調節流體17'之流動F之通道。第二部分18.2配置於通道16外部及鏡面15外部，從而便於自第二部分18.2至散熱器之熱傳遞。

圖8描繪根據本發明之類似於圖5至圖7中描繪的熱調節裝置之熱調節裝置之另外實施例。在此實施例中，可操作以冷卻固體熱導體18 (特別地，熱導體18之第二部分18.2)之二次熱調節流體17'提供於一或多個熱管21中，該一或多個熱管包括蒸發器部分21a及冷凝器部分21b。蒸發器部分21a及冷凝器部分21b可由連接管22連接，該連接管可為可撓性的或可為非可撓性的。框架19自身可藉由任何適合方式冷卻以自熱管21移除熱能。應瞭解，此圖為示意性的，且展示熱管之部分的相對定向以最佳理解本發明所隱含之概念。再次，類似於圖5至圖7中之配置，熱導體18具有配置於調節流體17可在其中流動或駐存之通道16中之第一部分18.1。熱能Q可經由通道中之調節流體17自鏡面15傳遞至熱導體18之第一部分18.1。在如所展示之實施例中，歸因於熱導體18之高導熱率，由熱導體18之第一部分18.1吸收之熱量Q傳遞至熱導體18之第二部分18.2。

圖9描繪根據本發明之類似於圖5至圖8(特別地，圖8)中描繪的熱調節裝置之熱調節裝置之另外實施例。在此實施例中，熱管21呈與熱導體18之第二部分18.2熱連通之環路熱管21形式。在如所展示之實施例中，環路熱管21包含與熱導體18之第二部分18.2熱連通之一蒸發部分21a及與一框架19連接或熱連通之一冷凝器部分21b，其可例如藉由任何適合方式冷卻。在實施例中，可存在經由熱帶而非經由連接管22連接之單獨熱管。熱帶為導熱的且由此能夠在熱管之間傳遞熱能。熱帶可為可撓性或非可撓性的。在實施例中，固體熱導體18可經由一或多個熱帶熱連接至散熱器。

圖10描繪本發明之一實施例，其中描繪用於容納熱調節流體17之體積之改變的例示性構件。熱調節流體之體積之改變可由任何適合構件容納，諸如膨脹腔室、水力儲存器、膨脹箱、膨脹接頭或膨脹風箱。在所描繪例示性實施例中，描繪容納熱調節流體17之體積之改變的數個不同構件。應瞭解，此等可單獨或以任何組合提供。因此，儘管圖中描繪三個可能性，但此並不意謂所需要所有三個可能性。用於容納熱調節流體之體積之改變的構件可為本文所描述之構件中之任一者。用於容納體積之改變之構件可包含增重水力儲存器23、氣囊水力儲存器24及致動活塞25中之一或多者。增重水力儲存器23藉由在具有預定重量之孔內提供活塞來起作用。熱調節流體17中之壓力的增加將使活塞在孔內移動，直至由熱調節流體17施加之壓力將等於由活塞之重量提供之力。氣囊水力儲存器24包括可藉由由熱調節流體17提供之壓力而變形之加壓氣囊。再次，當熱調節流體17之壓力變化時，氣囊將膨脹或收縮以容納熱調節流體之壓力的改變。第三選項為致動活塞25配置，其具備壓力感測器26。當熱調節流體膨脹時，壓力增加。壓力之此增加由壓力感測器26偵測到，該壓力感測器接著控制調整活塞之位置的致動器，以便容納熱調節流體之體積之改變且由此控制熱調節流體17的壓力。在圖10中所展示之實施例中，熱導體18具有配置於調節流體17可在其中流動或駐存之通道16中之第一部分18.1。熱能Q可經由調節流體17自鏡面15傳遞至熱導體18之第一部分18.1。在如所展示之實施例中，歸因於熱導體之高導熱率，由熱導體18之第一部分18.1吸收之熱量Q傳遞至熱導體18之第二部分18.2。在一實施例中，熱導體18之第二部分18.2可例如使用圖5至圖9中描述之任何調節構件調節，例如散熱器或熱管。

圖11描繪固體熱導體18為熱管21之實施例。在此實施例中，熱管21為以蛇形形狀形成之振盪熱管，亦稱為脈動熱管。在所謂振盪熱管中，振盪或脈動出現在熱管內部，管保持靜止。熱管21經組態以藉由將熱能經由熱管21傳遞至散熱器28而使光學元件等溫。散熱器28可視需要主動地或被動地加熱或冷卻。在大多數情況下，散熱器28經組態以自熱管21移除熱能以由此允許鏡面15之調節及等溫。振盪熱管21含有能夠在液態與氣態之間轉換之流體，如由熱管21內亮及暗區域展示。在使用中，鏡面之位於落在鏡面15上之輻射之光學足跡27下方的區域使得鏡面變熱。熱能經傳遞至熱管21，在該熱管中，熱能快速傳導至散熱器28，在該散熱器中，多餘熱能可在熱管21傳遞返回至光學足跡27中之前移除。以此方式，可調節鏡面15且熱管21能夠自鏡面15移除熱點且使得鏡面上之溫度更均勻。應瞭解，調節系統可包括多於一個熱管。

圖11b描繪散熱器28安置於施加熱負載Q之鏡面15之相對側上之實施例。鏡面15內之通道16可用凸緣或制動器29密封以便將熱調節流體17保留於其中。

圖12類似於圖2c及圖4，且描繪包括複數個熱管21之實施例，該複數個熱管安置於含有熱調節流體17之通道16中。通道16中之熱管之部分可謂浸沒於通道中之熱調節流體中。熱管21與經組態以將熱能移除或添加至系統之散熱器28熱連通。以此方式，熱管21能夠調節鏡面15且亦使鏡面等溫以減小或避免熱點。

圖13描繪鏡面15在其中之通道16內具備散熱器30之實施例。通道16亦包括熱調節流體17。鏡面15亦可具備氣囊31。氣囊31提供為容納熱調節流體17及散熱器30之膨脹。氣囊31可包括任何適合氣體，諸如空氣或氮氣。散熱器30可呈板之形式。散熱器可包含石墨烯。通道高度可為任何適合高度，例如約100微米。熱調節流體17可處於足夠壓力下以避免在正常使用期間沸騰。

圖14描繪包含標稱情況、包括石墨烯散熱器之情況及包括水冷卻之情況之光學元件上的模擬溫差之比較。可見，在標稱情況中，在表面上存在約10℃之溫差，其中中間具有明確星形熱點。相比之下，水冷卻元件之溫差在約1至2℃處大大降低。對於包括石墨烯散熱器之實例，溫差位於標稱實例與水冷卻實例之間的某處。模擬係基於600 W電源，且石墨烯實例藉由在光學表面下方3 mm處置放30微米厚之石墨烯層進行模擬，且僅熱耦接至鏡面主體。儘管水冷卻移除熱能，從而產生較低整體溫度，但石墨烯散熱器將熱量更均勻地分佈在光學元件上方，由此減少最高溫度以及溫差。

圖15為將標稱情況(各四個集合中之左側條)、包括位於光學元件之表面下方3 mm處的石墨烯散熱器之情況(自各四個集合中之左側條開始之第二個條)、包括距光學元件之表面5 mm處的水冷卻之情況(自各四個集合中之右側條開始之第二個條)及包括距光學元件之表面3 mm處的水冷卻之情況(各四個集合中之右側條)進行比較的條形圖。此等關鍵效能指示符(即最佳焦點、重疊及臨界尺寸)經標準化為標稱情況。石墨烯散熱器之存在將散佈結果增強大於2倍，且將允許用加熱器更易於校正溫差以加熱剩餘較冷區域。藉由水冷卻，距表面之距離由透印及壓力波動引起之其中變化限制。藉由散熱器，不存在固有壓力波動。

圖16展示由散熱器之提供以及包括熱控制之散熱器之提供而提供之差異。均方根(rms)波前誤差(WFE)經由散熱器之存在且進一步藉由熱控制之添加而大幅度減小，不論其為加熱器抑或冷卻器。

總之，本發明提供一種藉由經由提供於包括熱調節流體之通道內之固體熱導體而將熱能傳遞遠離此類元件來調節微影裝置之元件(特別地，光學元件，諸如鏡面)的裝置。熱調節流體能夠傳遞熱能且容納組件之微分膨脹。熱調節流體為靜態的，除了與容納固體熱導體與經調節之組件的微分膨脹相關聯之輕微移動之外，且因此消除流動引發之振動。另外，經改良之熱耗散降低熱調節流體暴露之最高溫度，此允許減小操作壓力。此導致透印減少。此改良微影裝置之效能。

本發明對微影裝置之光學元件之冷卻具有特定但並非唯一應用。本發明亦具有對微影裝置之系統或子系統之調節的特定但並非唯一應用，該系統或子系統諸如倍縮光罩台夾具、晶圓台、倍縮光罩台、晶圓台夾具或用以安裝微影裝置之組件的框架。

雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。

以上描述意欲為說明性，而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。

10:琢面化場鏡面器件 11:琢面化光瞳鏡面器件 13:鏡面 14:鏡面 15:鏡面 16:通道 17:熱調節流體 17':熱調節流體 18:固體熱導體 18.1:第一部分 18.2:第二部分 19:支撐框架 20:連接件 21:熱管 21a:蒸發器部分 21b:冷凝器部分 22:連接管 23:增重水利儲存器 24:氣囊水利儲存器 25:制動活塞 26:壓力感測器 27:光學足跡 28:散熱器 29:制動器 30:散熱器 31:氣囊 B:輻射光束 F:箭頭/流動 IL:照射系統 L:距離 LA:微影裝置 MA:圖案化器件 MT:支撐結構 PS:投影系統 Q:熱能/熱負載 SO:輻射源 W:基板 WT:基板台

現在將參考隨附示意性圖式僅藉助於實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分，且在該等圖式中：

圖1描繪根據本發明之實施例之微影裝置；

圖2a至圖2c為不同冷卻模式之示意性表示，其中圖2c描繪根據本發明之冷卻模式；

圖3描繪根據本發明之熱調節裝置之橫截面；

圖4a及圖4b描繪根據本發明之熱調節裝置之側視圖及俯視圖；

圖5描繪根據本發明之熱調節裝置之實施例；且

圖6至圖9描繪根據本發明之熱調節裝置之各種實施例；

圖10描繪根據本發明之包括容納熱調節流體之膨脹之構件的熱調節裝置之實施例；

圖11a及圖11b描繪根據本發明之包括振盪熱管的熱調節裝置之實施例；

圖12描繪根據本發明之類似於圖4中描繪之熱調節裝置的熱調節裝置之實施例；

圖13描繪根據本發明之包括散熱器之熱調節裝置之實施例；

圖14描繪標稱光學表面、包括石墨烯散熱器之光學表面及包括水冷卻之光學表面的模擬溫度分佈；

圖15為展示將標稱情況、包括石墨烯散熱器之情況及包括兩個不同深度之水冷卻之情況進行比較的標準化成像關鍵效能指示符之比較的條形圖；且

圖16為展示不具有散熱器、具有散熱器、及具有帶有熱控制之散熱器之效果之比較的條形圖。

根據下文在結合圖式時所闡述之詳細描述，本發明之特徵及優點將變得更顯而易見，在該等圖式中，相似參考字元始終識別對應元件。在該等圖式中，相同參考標號一般指示相同、功能上類似及/或結構上類似之元件。

15:鏡面

16:通道

17:熱調節流體

18:固體熱導體

L:距離

Q:熱能

Claims (29)

1. 一種熱調節裝置，該熱調節裝置包括至少一個通道，其中一熱調節流體及一固體熱導體安置於該至少一個通道內，其中該固體熱導體與一散熱器熱連通，且其中該固體熱導體包含配置於該至少一個通道中之一第一部分及配置於該至少一個通道外部之一第二部分。
2. 如請求項1之熱調節裝置，其中該裝置經組態以使得在正常使用中，該熱調節流體在該至少一個通道內實質上為靜態的。
3. 如請求項1或請求項2之熱調節裝置，其中該熱調節流體選自一液體及一氣體，視情況其中該熱調節流體為水。
4. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該固體熱導體選自一陶瓷、一金屬、一陶瓷金屬或一可撓性複合材料，視情況其中該材料選自碳化矽、氮化矽、矽熔滲碳化矽、矽熔滲氮化矽、金剛石熔滲碳化矽、金剛石熔滲氮化矽、金剛石、多晶金剛石、石墨烯、氮化矽、鋁、鋁碳化矽、氮化鋁、用碳奈米管熔滲之聚乙烯或其組合，及/或其中該固體熱導體包含一熱管。
5. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該散熱器經配置以與該固體熱導體之該第二部分熱連通。
6. 如請求項5之熱調節裝置，其中該固體熱導體之該第二部分包含用以接收一調節流體之一通道。
7. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該散熱器包含配置成與該固體熱導體之該第二部分熱連通之一熱管或另外熱導體。
8. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該熱調節裝置提供為與一微影裝置之一光學元件熱連通。
9. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該固體熱導體為連續的，或其中該固體熱導體為不連續的。
10. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該固體熱導體之一壁與該至少一個通道之一壁分離約0.05 mm至約6 mm。
11. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該固體熱導體與以下各者熱連通：i)經組態以接收熱調節流體之一流動之至少一個其他通道；ii)熱管；及/或iii)另一固體熱導體,視情況其中該另一固體熱導體為可撓性或剛性的。
12. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，該裝置經組態以容納該熱調節流體之膨脹，視情況其中該裝置包括一膨脹腔室、一水力儲存器、一膨脹箱、一膨脹接頭或一膨脹風箱。
13. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該固體熱導體包含一熱管及/或一散熱器。
14. 如請求項1或請求項2中任一項之熱調節裝置，其中該固體熱導體包含一石墨烯層。
15. 一種用於一微影裝置之系統或子系統，其包含如請求項1至14中任一項之熱調節裝置。
16. 如請求項15之系統或子系統，其中系統或該子系統為一微影裝置之一光學元件，其視情況選自由以下各者組成之清單：一鏡面、一倍縮光罩、一感測器或一基準點。
17. 如請求項16之系統或子系統，其中該系統或子系統為一倍縮光罩台夾具、一晶圓台、一倍縮光罩台、一晶圓台夾具，或用以安裝一微影裝置之一組件的一框架。
18. 如請求項15至17中任一項之系統或子系統，其進一步包含待經熱調節之一組件，該組件提供有該熱調節裝置，該固體熱導體之該導熱率比該組件之該導熱率大至少175 W/m K。
19. 一種微影裝置，其包括如請求項1至14中任一項之熱調節裝置或如請求項15至17中任一項之系統或子系統。
20. 一種調節一系統或子系統之方法，該方法包括：在與該系統或子系統熱連通之一通道內提供一熱調節流體及一固體熱導體，該固體熱導體與一散熱器熱連通，且該固體熱導體包含配置於該通道中之一第一部分及配置於該通道外部之一第二部分；及經由該熱調節流體在該系統或子系統與該固體熱導體之間傳遞熱能。
21. 一種如請求項1至14中任一項之熱調節裝置、如請求項15至17中任一項之系統或子系統、如請求項19之微影裝置或如請求項20之方法的用途，其係用於一微影裝置或製程中。
22. 一種微影方法，其包含將一圖案化輻射光束投影至一基板上，其中該經圖案化光束使用包含如請求項1至14中任一項之熱調節裝置、如請求項15至17之系統或子系統之至少一個光學元件引導或圖案化，或如請求項20之方法進行調節。
23. 一種用於一微影裝置之光學元件，該光學元件包括一散熱器。
24. 如請求項23之光學元件，其中該散熱器安置於該光學元件之表面下方。
25. 如請求項23或24之光學元件，其中該散熱器包含石墨烯。
26. 如請求項23至24中任一項之光學元件，其中該散熱器安置於包含一熱調節流體之一通道內。
27. 如請求項23至24中任一項之光學元件，其中該散熱器與一加熱器及/或冷卻器熱連通。
28. 如請求項27之光學元件，其中該加熱器及/或冷卻器包括一帕耳帖器件(Peltier device)。
29. 如請求項27之光學元件，其中該加熱器及/或冷卻器經由一溫度感測器來控制。

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