TW202323991A

TW202323991A - 特別是在微影投影曝光設備中的光學系統

Info

Publication number: TW202323991A
Application number: TW111140566A
Authority: TW
Inventors: 馬可斯赫夫; 卡斯坦馬索克; 托斯坦史坦布魯克; 史蒂芬布萊爾
Original assignee: 德商卡爾蔡司Ｓｍｔ有限公司
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2023-06-16
Also published as: DE102021212679A1; WO2023083568A1

Abstract

本發明涉及一種光學系統，特別是在微影投影曝光設備中，包括雷射光源（201、251）、光學單元（130）和光纖配置，光纖配置用於將來自雷射光源（201、251）的雷射光傳輸到光學單元（130），其中光學單元（130）是加熱系統（700），其利用電磁加熱輻射的衝擊來加熱光學元件，光纖配置具有至少一個第一光纖以及至少一個第二光纖，第二光纖經由接合（205、256）耦合到第一光纖，第二光纖是多模光纖（203、254），第一光纖和第二光纖的相鄰段之間的接合，其具有不為零的接合角，選擇的接合角使得在從第一光纖到第二光纖的過渡期間耦合到光纖傳播模式𝐿𝑃 _0,1和𝐿𝑃 _0,2的功率，與第一光纖和第二光纖的相鄰段之間沒有不為零的接合角之相應接合相較，至少減少二分之一。

Description

特別是在微影投影曝光設備中的光學系統

[交互參照]

本申請要求於2021年11月11日提交的德國專利申請案DE 10 2021 212 679.0的優先權。該申請的內容通過引用併入本文。

本發明是關於一種光學系統，特別來說，是關於一種微影投影曝光設備。

微影用於生產微結構組件，例如積體電路或LCD。微影製程在所謂的投影曝光設備中進行，該投影曝光設備包括照明裝置和投影透鏡。藉助於照明裝置照明的遮罩（也就是光罩）的圖像在此透過投影透鏡被投影到基板（例如，矽晶圓）上，其塗有光敏層（光阻）並配置在投影鏡頭的圖像平面中，以將遮罩結構轉移到基板的光敏塗層上。

在為EUV範圍設計的投影鏡頭中，即在例如大約13 nm或大約7 nm的波長下，由於缺乏合適的透光折射材料的可用性，反射鏡被用作成像過程的光學組件。在實施中出現的一個問題是，由於吸收EUV光源發出的輻射以及其他原因，會導致EUV反射鏡升溫並產生相關的熱膨脹或變形現象，這反過來又會對光學系統的成像特性產生負面影響。

已知各種方法用於避免因為熱輸入到EUV反射鏡中引起的表面變形和與之相關的光學像差，例如，在用電磁（加熱）輻射撞擊相關的EUV反射鏡的基礎上使用加熱系統，這可能是例如，近紅外到中紅外範圍內的輻射或可見波長範圍內的輻射。使用這樣的加熱系統，主動反射鏡加熱可以發生在EUV所用輻射吸收相對較低的階段，隨著對EUV所用輻射的吸收增加，前述主動反射鏡加熱會相應地減少。此外，在實際操作之前或在EUV輻射照射到其上之前，EUV反射鏡也可以預熱至例如所謂的零交叉溫度，在該溫度附近，反射鏡基板材料沒有熱膨脹，或者只有可忽略的熱膨脹。

使用光學單元將電磁加熱輻射耦合到相關的EUV反射鏡中，該光學單元行程有加熱系統，並且在考慮具體條件的同時，可以從局部角度進行適當的反射鏡加熱。在這種情況下，加熱輻射作為雷射是經由光纖從位於距照明光學單元一定距離處的雷射光單元而傳輸到照明光學單元。

實施中出現的一個問題是，由於不同的影響，構成加熱系統的光學單元的光學元件暴露在高達幾個10 W/mm ²的高局部輻照強度下（例如，5 W到30 W數量級的顯著加熱功率的輸入耦合），這可能會導致相關光學元件或這些元件中存在的體積和塗層材料的退化，甚至直接破壞元件。導致這種退化的影響可能是，例如，壓密效應（即，體積材料中密度的局部變化和與之相關的折射率變化）、光學材料的熔化、傳輸變化以及非線性效應，例如自感應聚焦。此外，沉積在形成加熱系統的光學單元中的光學元件的光學有效表面上的污染顆粒也可能導致吸收的輻射強度的非期望之局部增加，以及與之相關的熱誘導退化。

總的來說，由於上述退化效應，可能需要更換整個加熱系統並為此中斷微影投影曝光設備的操作。

關於現有技術，僅示例性地參考DE 10 2017 207 862 A1申請案。

本發明的一個目的是提供一種光學系統，特別是在微影投影曝光設備中，允許避免或減少由於輻射引起的光學組件的退化，同時至少一定程度避免出現上述問題。

此目的通過根據獨立請求項1的特徵的光學系統而實現。

一種光學系統，其包括雷射光源、光學單元和光纖配置，該光纖配置用於將雷射光從該雷射光源傳輸至該光學單元，其中該光學單元是加熱系統，該加熱系統利用電磁加熱輻射的衝擊加熱光學元件，該光纖配置具有： - 至少一個第一光纖；以及 - 至少一個第二光纖，其藉由接合耦合至該第一光纖，該第二光纖是多模光纖； - 該接合在該第一光纖與該第二光纖的相鄰段之間具有不為零的接合角；以及 - 該選擇的接合角使得從該第一光纖過渡到該第二光纖的期間，耦合到光纖傳播模式（𝐿𝑃 _0,1、𝐿𝑃 _0,2）的功率，相較於在該第一光纖和該第二光纖的相鄰段之間沒有不為零的接合角的相應接合，至少減少二分之一。

此處以及下述，𝐿𝑃 _𝑙 _, _𝑚分別表示方位模式指數𝑙和徑向模式指數𝑚的線性偏振光纖傳播模式。𝑙=0的光纖傳播模式是旋轉對稱的光纖傳播模式。因此，𝐿𝑃 _0,1和𝐿𝑃 _0,2表示具有最低徑向階數的兩種旋轉對稱光纖傳播模式（即分別為𝑚=0和𝑚=1）。

特別地，本發明在實現角度接合的光纖配置中，基於實現從第一光纖（單模光纖或多模光纖形式）到第二光纖（多模光纖形式）的過渡的概念，使得在第二光纖的光學遠場中產生有利的強度分佈的那些光纖傳播模式被激發並以有目的性的方式用於光傳輸，所述強度分佈是有利的，因為與居中或居中且軸向精確對準的接合相比，局部功率密度中顯著的強度峰值或特別顯著的最大值顯著降低（即，特別是沒有角度的接合）。在這種情況下，與居中且軸向精確對準的接合相比，整體光功率密度優選地保持不變。

本發明還基於以下考慮，即強度分佈或光功率密度的不希望的集中出現在具有相對小的徑向角的區域中，如果在光學遠場中使用具有最低徑向階數（即分別為𝑚=0和𝑚=1）的旋轉對稱光纖傳播模式，根據本發明的配置的情況下可以精確地避免這種非期望的集中。

在本發明中，此處和下文中的接合被理解為表示通過熔合或焊接產生的光纖配置的光纖（單模或多模）之間的耦合，對應於一般使用的術語。

本發明最初源於發明人基於模擬和測量獲得的觀察結果，即通常通過單模或多模光纖形式的第一光纖與多模光纖形式的第二光纖之間的中心和軸向對齊的接合，導致在第二光纖或多模光纖的光學遠場中產生的強度分佈在局部功率密度中具有明顯的峰值或最大值，因此，下游的光學單元暴露在相應高的輻射強度下，結果可能導致各光學元件中存在的體積和塗層材料退化，甚至將光學元件完全破壞。

本發明還基於這樣的考慮，即可以藉由消除局部功率密度的顯著強度峰值或最大值來避免這種退化（在光進入相關光學單元時或在用於將光耦合到光學單元中的光學多模光纖的光學遠場中具有完全均勻的強度分佈，既不能實現也不需要）。

因此，根據本發明的光纖配置，可以利用光纖以這種方式讓雷射光束從雷射光源傳輸到光學單元（例如，傳輸至用於加熱光學元件，如反射鏡，的加熱系統），由於更好地利用光纖配置和上述光學單元，或者由於避免了局部功率密度中顯著的強度峰值或特別顯著的最大值，顯著降低了光學組件退化的風險。

根據一個實施例，選擇的接合角，使得在從第一光纖到第二光纖的過渡期間，至少50%的該光耦合進入光纖傳播模式，其中在光學遠場中的強度分布的張角是對應於第二光纖的數值孔徑的角度的至少一半。

根據一個實施例，選擇的接合角，使得從該第一光纖到該第二光纖的過渡期間所發生的功率輸入耦合損耗不超過10％。

根據一個實施例，該選擇的接合角，使得該第二光纖的光學遠場中出現的局部功率密度的最大值不到該雷射光源的給定源功率的二分之一，而在相應接合，其該第一光纖與該第二光纖的相鄰段之間沒有有限的接合角（即沒有不為零的接合角）的情況下，該第二光纖的光學遠場中出現的局部功率密度的最大值特別不到該雷射光源的給定源功率的三分之一。

根據一個實施例，選擇的接合角，使得第二光纖的光學遠場中出現的局部功率密度的最大值不到雷射光源（201、251）的給定源功率的二分之一，特別來說，不到第二光纖的光學遠場中的平均功率密度的三分之一。

此外，根據本發明的接合優選地以這樣的方式實現，使得在光纖配置不可避免地彎曲的情況下所發生的光損失，不會超過可接受的程度。這在一定程度上是重要的，因為這種光損失可能伴隨著不受控制的輻射輸入耦合和相應的熱量輸入至下游光學單元中。此外，優選地選擇根據本發明用於傳輸光的光纖傳播模式，使得盡可能避免這些光纖傳播模式在光學遠場中產生的相應強度分佈的強度最大值的疊加。

根據一個實施例，接合角至少10 mrad，特別是至少75 mrad，更特別是至少100 mrad。

根據一個實施例，接合角小於300 mrad，特別是小於200 mrad，更特別是小於140 mrad。

根據一個實施例，接合在第一和第二光纖的相鄰段之間具有橫向偏移。

根據一個實施例，第一光纖是單模光纖。

根據進一步的實施例，第一光纖是多模光纖。

根據一個實施例，接合角的值對應於接受角的值的至少三分之一，特別是至少二分之一（取決於光纖芯和包層之間的折射率對比），接受角的值源自於第二光纖的數值孔徑（NA）而產生，並且伴隨通過第二光纖的光輸入耦合的光損耗為50%。此外，接合角的值優選地不超過由第二光纖的數值孔徑（NA）所產生的接受角的值。在具體示例中，第二光纖可以具有NA = 0.22的數值孔徑（對應於arcsin(NA) = 222 mrad的角度），接合角優選為至少75 mrad，尤其是至少110 mrad。

根據一個實施例，光纖配置的光纖長度使得光纖傳播模式的主要非相干疊加發生在遠離第一光纖的光纖配置的一端。

根據一個實施例，雷射光的波長範圍是0.4 µm至3 µm。光纖在此波長範圍內具有足夠的傳輸能力，在此波長範圍內還可以使用強大的光纖雷射。

特別地，根據本發明的光纖配置可以用於實現開頭描述的加熱概念（即，當為了避免熱引起的變形而加熱光學元件時）或將雷射耦合到光學單元中，進而提供相關的加熱系統。在形成加熱系統的光學單元內的光學元件的過程中，開頭所述的退化效應可以顯著降低甚至完全避免，並且可以提供顯著更穩定和更堅固的加熱系統。

根據一個實施例，待加熱的光學元件是反射鏡。

根據一個實施例，待加熱的光學元件的操作波長小於30 nm，特別是小於15 nm。

根據一個實施例，光學系統是微影投影曝光設備的光學系統，特別是照明裝置或投影鏡頭。

本發明進一步有關於一種微影投影曝光設備，其包括光學系統，其中該光學系統包括雷射光源、光學元件和光纖配置，該光纖配置用於將雷射光從該雷射光源傳輸至該光學單元，該光纖配置具有： - 至少一個第一光纖；以及 - 至少一個第二光纖，其藉由接合耦合至該第一光纖，該第二光纖是多模光纖； - 該接合在該第一光纖與該第二光纖的相鄰段之間具有不為零的接合角；以及 - 該選擇的接合角使得從該第一光纖過渡到該第二光纖的期間，耦合到光纖傳播模式（𝐿𝑃 _0,1、𝐿𝑃 _0,2）的功率，相較於在該第一光纖和該第二光纖的相鄰段之間沒有不為零的接合角的相應接合，至少減少二分之一。

本發明進一步有關於一種加熱光學元件的方法，經由至少一個加熱系統對該光學元件進行電磁加熱輻射撞擊，其使用具有上述特徵的光學系統。

根據一個實施例，以減少光學元件中溫度分佈的空間和/或時間變化的方式來加熱光學元件。

本發明進一步有關於一種光纖配置的製造方法，該光纖配置用於將雷射從雷射光源傳輸到光學單元，該方法包括以下步驟： - 提供第一光纖和第二光纖；以及 - 在第一光纖和第二光纖之間形成接合，當雷射光從第一光纖耦合輸入第二光纖時，同時設置預定的接合角值，在通過模擬或測量的方式預定多個不同的接合角值中的每一個接合角值期間，確定第二光纖的光學遠場中產生的強度分佈，其中，在預定期間，分別確定在第二光纖的光學遠場中產生的強度分佈的局部功率密度的最大值與平均值之間的比率。

實際對於上述概念進行實施，因此可以通過模擬和/或測量數值的方式進行「角度掃描」，在預定平面內第二光纖遠場在哪個角度掃描範圍內產生的光強分佈（例如，在下游光學單元（例如加熱系統）的光入口處），在每種情況下都基於接合角來判定（即，在第一和第二光纖之間接合中產生的角度）。隨後，可以根據各強度分佈的寬度和發生強度最大值的高度來評估這些強度分佈。在這種情況下，特別是可以選擇或定義適合於根據本發明的光纖配置中的第一光纖和第二光纖之間過渡的接合角，其對應於具有足夠低的強度最大值或是強度最大值與強度分佈的各強度平均值差異盡可能小的足夠寬的強度分佈。

在這種情況下，根據本發明謹慎地接受通過模擬或測量（對應於「角度掃描」）確定接合角的多個不同值的強度分佈所帶來的額外複雜性，反過來獲得上述關於降低光學系統的退化風險和增加其耐久性的優點。

參考根據本發明的光學系統相關的以上敘述，解釋關於該方法的優點和進一步優選的配置。

在實施例中，數值研究也可以與通過測量的研究相結合，使得最初先通過模擬數值確定接合角的限制值範圍，以及接著藉由測量在該限制值範圍內的不同接合角，檢測在第二光學（多模）光纖的光學遠場中或在預定平面中（例如，在加熱系統的輸入處）中出現的強度分佈。

在說明書和附屬請求項中，本發明的進一步配置是顯而易見的。

下述將基於附圖中所示的示例性實施例更詳細地解釋本發明。

一開始，圖1和圖2a至圖2b以示意和簡化的方式示出用於說明根據本發明的具有光纖配置的光學系統的可能結構的圖示。

根據圖1，光纖配置用於將存在於雷射模組110中的雷射光源產生的耦合雷射光輸入到光學單元130中。舉例來說（然而本發明不限於此），光學單元130可以是加熱系統，其仍將在下文中基於特定實施例並參考圖7更詳細地描述。

光纖配置包括在每種情況下經由接合彼此耦合的多個光纖，僅作為示例，圖1中指示了五個這樣的接合121至接合125。同樣在圖1示出真空套管126。

圖2a示出了可能配置的放大圖，在這種情況下示出雷射模組210。根據圖2a，雷射模組210中存在的雷射光源201（例如，用於產生示例性波長1565 nm的IR輻射的IR雷射器）最初與單模光纖202相鄰，單模光纖202藉由接合205耦合到第一多模光纖203。還類似地示出了第二多模光纖204藉由另一接合206耦合到第一多模光纖203。

如圖2a所示，這裡單模光纖202和第一多模光纖203之間的接合205，其根據本發明設計為具有有限的接合角（即，接合角不為零）。另外，也可以在單模光纖202和多模光纖203的相鄰段之間提供橫向偏移。

圖2b示出了另一實施例，其中與圖2a相比類似或功能基本相同的組件由增加了「50」的標號指定。根據圖2b的實施例與圖2a的實施例的不同之處在於它不是單模光纖252和第一多模光纖253之間的接合255，而是第一多模光纖253和第二多模光纖254之間的接合256，其設計為具有有限的接合角。此外，根據圖2b，該為具有有限的接合角的接合256位於雷射模組250的外部。

根據圖2a的單模光纖102和多模光纖103之間的接合105的配置或第一多模光纖253和第二多模光纖254之間的接合256的配置，在每種情況下都具有有限的接合角，以這樣的方式實現，使得在多模光纖103或254的光學遠場中產生有利的強度分佈的光纖傳播模式被激發並有目的性地用於光傳輸，這種強度分佈是有利的，因為與居中和軸向精確對齊的接合（即既沒有角度也沒有橫向偏移的接合）相比，局部功率密度中明顯的強度峰值或特別明顯的最大值顯著降低。在這種情況下，與居中和軸向精確對齊的接合相比，整體光功率密度優選地保持不變。

即使在下文中更詳細的考慮也是基於根據圖2a的實施例（即，在單模光纖102和多模光纖103之間具有成角度的接合205），相應的考慮也類似地適用於根據圖2b的實施例（即，在相鄰的多模光纖253和254之間具有成角度的接合256）。

為了解釋本發明的基本概念，圖3a至圖3b顯示了對於給定的雷射輸入耦合，光學近場中電場強度向量的幅度分佈（請見圖3a）和光學遠場中的強度分佈（請見圖3b）分別為多模光纖103對應於不同階數或方位模式指數𝑙和徑向模式指數𝑚的各自組合的不同光纖傳播模式（其中𝑙=0適用於旋轉對稱光纖傳播模式）。很明顯地，當在光學近場中使用最低階的旋轉對稱光纖傳播模式（即𝑙=0，𝑚=1）時，光學遠場中相應的光纖傳播模式表明強度分佈或光功率密度顯著集中在具有相對較小徑向角的區域（圖4中的區域「F」）。圖4示出徑向階數𝑚=1的所有模式的示例性徑向遠場強度分佈，與每個模式1 W功率相關的功率密度比例。

由於上述下游光學單元中強度分佈的集中導致光功率密度中產生非期望的高局部峰值，根據本發明，優選使用多模光纖103的光學近場中的那些光纖傳播模式，其在多模光纖103的光學遠場中激發更有利的光纖傳播模式，結果根據圖3b，屬於這些光纖傳播模式的強度分佈具有更寬的分佈或不太明顯的局部最大值，也就是說，光功率密度分佈在更大的徑向角範圍內（圖4中的區域「G」）。

這意味著來自圖3a中「A」表示的區域的光學近場中的光纖傳播模式，其在圖3b中由「E」表示的區域中激發多模光纖103的光學遠場中的光纖傳播模式，不適合用於能量傳輸。

在這種情況下，本發明基於這樣的考慮，即如果那些具有最低徑向階數的旋轉對稱光纖傳播模式（即，那些旋轉對稱的光纖傳播模式）在具有相對小的徑向角的區域中出現非期望的顯著集中的強度分佈或光功率密度（如， m=0和 m=1）被用在光學遠場中，並且在根據本發明的配置的情況下可以精確地避免這種非期望的集中。

圖5示出模式功率輸入耦合效率與光纖排列的傾斜角或接合角的依賴關係。根據圖5，對於那些精確的光纖傳播模式，小傾角會產生相對較高的功率輸入耦合效率，在光遠場中，在具有相對較小的徑向角的區域上存在有非期望的強度分佈或光功率密度的顯著集中，特別是低徑向階數的旋轉對稱光纖傳播模式。這些非期望的光纖傳播模式的功率輸入耦合效率隨著傾斜角或接合角度值的增加而降低，而有利於增加光纖傳播模式的功率輸入耦合效率，遠場中的光功率密度分佈相對更有利（由於相對較低的最大值而更有優勢）。

如果進一步考慮到在多模光纖103的光學近場中，具有明顯的強度分佈局部最大值的光纖傳播模式也並非期望，此外圖3a中「B」區域的光纖傳播模式同樣不適合用於能量傳輸。

同樣從圖5中可以明顯看出，所有模式的功率輸入耦合效率總和會隨著傾斜或接合角度的高數值而下降（在接近100%的初始穩定期之後），也就是說，在特定示例中，是隨著超過大約140 mrad的傾斜或接合角度而下降，因此考慮到相應的損耗，更高的傾斜或接合角度值不再是優選。

應該考慮到這樣一個事實，即具有明顯彎曲損耗的光纖傳播模式（即，在多模光纖103不可避免彎曲的情況下發生的功率損耗）是不希望出現的，此外，圖3a中「C」區域的光纖傳播模式同樣不適合用於能量傳輸。

總的來說，發現在圖3a中「D」區域中所使用的光纖傳播模式是有利的，因為在這種情況下，在通過光纖配置的能量傳輸期間，為了避免下游光學單元中的光學元件退化，首先提供足夠寬的強度分佈，其次也避免多模光纖103的光學近場中強度分佈的顯著局部最大值和多模光纖103不可避免彎曲的情況下的顯著彎曲損耗。

此外，根據本發明獲得的與在多模光纖103的光學遠場中產生的強度分佈有關的效果基於圖6a至圖6c表示。

圖6a至圖6c中的圖表表示光纖傳播模式的非相干疊加的情況。在這種情況下，已選擇光纖的長度，使得所涉及的光纖傳播模式的光學路徑長度差長於雷射器的相干長度。因此，在非相干疊加的情況下，各個模式的強度貢獻相加。相比之下，在相干或部分相干疊加的情況下，會出現遠場中的模式干擾，這也可能導致不利的強度峰值。因此優先選擇非相干疊加的情況，結合雷射器的相干長度選擇光纖長度，使得光纖傳播模式的主要非相干疊加發生在較遠的光纖端（即，光纖配置的遠離第一光纖的端部）。

在這種情況下，從根據圖6a的習知場景開始，在第一光纖（例如，單模光纖102）和第二光纖（例如，多模光纖103）之間有一個居中和軸向對齊的接合，根據圖6b僅存在15 μm的橫向偏移或根據圖6c的示例性實施例中僅存在132 mrad的偏轉。

參照本發明圖6c，對單模光纖102和多模光纖103的相鄰段之間的接合角進行改良，與圖6a的習知配置相比，在本示例中可以將強度分佈中示出的強度最大值降低至原本的1/14。藉由改良單模光纖102和多模光纖103的相鄰段之間的橫向偏移（並且沒有彎曲），與圖6a的習知配置相比，可以將強度分佈中出現的強度最大值降低至原本的5/9。

特別地，根據本發明的光纖配置可以用於實現加熱概念（即，當為了避免熱引起的變形而加熱光學元件時）或將雷射光耦合到提供相關加熱系統的光學單元中。在此過程中，在形成加熱系統的光學單元內的光學元件的情況下的劣化效應可以顯著降低甚至完全避免，並且可以提供顯著更穩定及更穩固的加熱系統。

圖7示出了用於說明用於加熱光學元件（例如，圖8的微光刻投影曝光設備的EUV反射鏡）的加熱系統700的可能結構的示意圖。根據圖7，由雷射光源（未示出）產生的光束從由「701」表示的光纖端射出並穿過光學準直器710。從準直器710發出的準直光束穿過光學延遲器723、繞射光學元件（DOE）724和光學望遠鏡730。（可選的）光學延遲器723用於設置期望的偏振狀態。繞射光學元件724作為光束整形單元，用於通過將要引導到光學元件上的電磁加熱輻射（例如，IR輻射）的光束整形將單獨的加熱曲線壓印到要加熱的光學元件中。也可以使用折射或反射光學元件來代替繞射光學元件724。將電磁加熱輻射耦合到待加熱的光學元件或耦合到EUV鏡中之前，光學望遠鏡730用於提供合適的附加光束偏轉。

在實施例中，也可以提供多個具有參照圖7描述的結構的相互獨立可控的加熱系統，並依次分配給同一個光學元件，根據當前選擇的照明設置，能夠在光學元件或EUV反射鏡中設置合適的加熱曲線。

在進一步的實施例中，待加熱的光學元件也可以是針對其他工作波長（例如，針對DUV範圍，即針對小於250 nm，特別是小於200 nm的波長）設計的反射鏡，或者是透鏡元件。

圖8在經向剖面圖中示意性地示出了設計用於在EUV中操作的微影投影曝光設備的可能結構。根據圖8，投影曝光設備1包括照明裝置2和投影透鏡10。照明裝置2用於通過照明光學單元4利用來自輻射源3的輻射照明物平面6中的物件場5。此處將配置在物件場5中的光罩7暴露出來。光罩7由光罩支架8固定。光罩支架8可通過光罩位移驅動9移動，特別是在掃描方向上。為了便於說明，圖8中描繪了笛卡爾xyz坐標系。x方向垂直進入繪圖平面。y方向水平運行，z方向垂直運行。掃描方向沿著圖8中的y方向。z方向垂直於物平面6。

投影透鏡10用於將物件場5成像為圖像平面12中的圖像場11。光罩7上的結構被成像到晶圓13的光敏層上，晶圓13配置在圖像平面12中的圖像場11的區域中。晶圓13由晶圓支架14保持。可藉由晶圓移動驅動15移動晶圓支架14，特別是在y方向上。首先，藉由光罩位移驅動9對光罩7的位移，以及其次藉由晶圓位移驅動15對晶圓13的位移可以彼此同步實施。

輻射源3是EUV輻射源。特別的是，輻射源3發射EUV輻射，其在下文中也被稱為使用過的輻射或照明輻射。特別地，所使用的輻射具有在5 nm和30 nm之間的範圍內的波長。輻射源3可以是例如電漿源、基於同步加速器的輻射源或自由電子雷射器（FEL）。從輻射源3發出的照明輻射16由聚光器17聚焦並且通過中間焦點平面18中的中間焦點傳播到照明光學單元4中。照明光學單元4包括偏轉鏡19和在光束路徑中設置在其下游的第一琢面鏡20（具有示意的琢面21）和第二琢面鏡22（具有示意的琢面23）。

投影透鏡10包括多個反射鏡Mi (i＝1、2、…)，根據反射鏡在投影曝光設備1的光路徑中的佈置被連續編號。在圖8所示的示例中，投影透鏡10包括六個反射鏡M1至M6。同樣可能具有四個、八個、十個、十二個或任何其他數量的鏡子Mi的備選方案。倒數第二個反射鏡M5和最後一個反射鏡M6都具有用於照明輻射16的通孔。投影鏡頭10為雙屏蔽光學單元。投影鏡頭10的像側數值孔徑大於0.5，也可以大於0.6，例如可以為0.7或0.75。

在微影投影曝光設備1的操作過程中，入射在反射鏡的光學有效表面上的電磁輻射被部分吸收，並且如介紹中所解釋的會導致加熱和相關的熱膨脹或變形，這又會導致光學系統的成像特性受損。基於圖6描述的用於加熱光學元件的概念因此可以特別有利地應用於來自圖8的微影投影曝光設備1的任何期望的反射鏡。

儘管已經基於特定實施例描述了本發明，但是對於本領域技術人員來說許多變化和替代實施例將是顯而易見的，例如通過各個實施例的特徵的組合和/或交換。因此無需贅言，對於本領域技術人員來說這些變化和替代實施例也包括在本發明中，並且本發明的範圍僅限制在所附專利請求項及其等同物的含義內。

1:投影曝光設備 2:照明裝置 3:輻射源 4:照明光學單元 5:物件場 6:物件平面 7:光罩 8:光罩支架 9:光罩位移驅動 10:投影光學單元 11:圖像場 12:圖像平面 13:晶圓 14:晶圓支架 15:晶圓位移驅動 16:照明輻射 17:聚光器 18:中間焦點平面 19:偏轉鏡 20:第一琢面鏡 21:琢面 22:第二琢面鏡 23:琢面 102:單模光纖 103:多模光纖 110:雷射模組 121:接合 122:接合 123:接合 124:接合 125:接合 126:真空套管 130:光學單元 201:雷射光源 202:單模光纖 203:第一多模光纖 204:第二多模光纖 205:斜角接合 206:另一接合 210:雷射模組 250:雷射模組 251:雷射光源 252:單模光纖 253:第一多模光纖 254:第二多模光纖 255:接合 256:斜角接合 700:加熱系統 701:光纖 710:光學準直器 723:光學延遲器 724:繞射光學元件 730:光學望遠鏡 A:區域 B:區域 C:區域 D:區域 E:區域 F:區域 G:區域 M1:反射鏡 M2:反射鏡 M3:反射鏡 M4:反射鏡 M5:反射鏡 M6:反射鏡 LP _0,1 :光纖傳播模式 LP _0,2 :光纖傳播模式 LP _0,3 :光纖傳播模式 LP _1,1 :光纖傳播模式 LP _-1,1 :光纖傳播模式 LP _1,2 :光纖傳播模式 LP _-1,2 :光纖傳播模式 LP _2,1 :光纖傳播模式 LP _-2,1 :光纖傳播模式

圖1至圖2b示出用於說明包括根據本發明的光纖配置的光學系統的可能結構示意圖；

圖3a至圖6c示出用於說明本發明的基本概念的圖；

圖7示出本發明第一實施例中用於加熱光學元件的加熱系統的可能結構示意圖；以及

圖8示出了在EUV中操作的微影投影曝光設備的可能結構示意圖。

201:雷射光源

202:單模光纖

203:第一多模光纖

204:第二多模光纖

205:斜角接合

206:接合

210:雷射模組

Claims

一種光學系統，包括雷射光源（201、251）、光學單元（130）和光纖配置，該光纖配置用於將雷射光從該雷射光源（201、251）傳輸至該光學單元（130），其中該光學單元（130）為一加熱系統（700），該加熱系統（700）利用電磁加熱輻射的衝擊加熱光學元件，該光纖配置具有：至少一個第一光纖；以及至少一個第二光纖，其藉由接合（205、256）耦合至該第一光纖，該第二光纖是多模光纖（203、254）；該接合（205、256）在該第一光纖與該第二光纖的相鄰段之間具有不為零的接合角；以及該選擇的接合角使得從該第一光纖過渡到該第二光纖的期間，耦合到光纖傳播模式（𝐿𝑃 _0,1、𝐿𝑃 _0,2）的功率，與在該第一光纖和該第二光纖的相鄰段之間沒有不為零的接合角相較，至少減少二分之一。
如請求項1所述之光學系統，其特徵在於，該選擇的接合角使得從該第一光纖過渡至該第二光纖的期間，至少50%的該光耦合進入光纖傳播模式，其中在光學遠場中的強度分布的張角是對應於該第二光纖的數值孔徑的角度的至少一半。
如請求項1或2所述之光學系統，其特徵在於，該選擇的接合角，使得從該第一光纖到該第二光纖的過渡期間所發生的功率輸入耦合損耗不超過10％。
如請求項1至3中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該選擇的接合角，使得對於該雷射光源（201、205）而言，該第二光纖的光學遠場中出現的局部功率密度的最大值小於該第二光纖的光學遠場中出現的局部功耗密度最大值的二分之一，而在相應接合，其該第一光纖與該第二光纖的相鄰段之間沒有不為零的接合角的情況下，該第二光纖的光學遠場中出現的局部功率密度的最大值尤其小於該第二光纖的光學遠場中出現的局部功耗密度最大值的三分之一。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該選擇的接合角，使得對於該雷射光源（201、205）的給定源功率而言，該第二光纖的光學遠場中出現的局部功率密度的最大值小於該第二光纖的光學遠場中平均功耗密度的二分之一，特別來說，小於該第二光纖的光學遠場中的平均功率密度的三分之一。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該接合角至少為10 mrad，特別是至少為75 mrad，更特別是至少為100 mrad。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該接合角小於300 mrad，特別是小於200 mrad，更特別是小於140 mrad。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該接合（205、256）在該第一和該第二光纖的相鄰段之間具有橫向偏移。
如請求項1至8中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該第一光纖是單模光纖（202）。
如請求項1至8中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該第一光纖是多模光纖（253）。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該接合角至少是對應於該第二光纖的數值孔徑（NA）的接受角的一半。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該接合角的最大值不超過對應於該第二光纖的數值孔徑（NA）的接受角。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該光纖配置的光纖長度使得光纖傳播模式的主要非相干疊加發生在遠離該第一光纖的該光纖配置的一端。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，該雷射光的波長範圍是0.4 µm至3 µm。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，待加熱的該光學元件是反射鏡。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，待加熱的該光學元件係為小於30 nm，特別是小於15 nm之操作波長而設計。
如前述請求項中任一項所述之光學系統，其特徵在於，其為微影投影曝光設備的光學系統，特別是照明裝置或投影鏡頭。
一種微影投影曝光設備，包括光學系統，其中該光學系統包括雷射光源（201、251）、光學元件（130）和光纖配置，該光纖配置用於將雷射光從該雷射光源（201、251）傳輸至該光學單元（130），該光纖配置具有：至少一個第一光纖；以及至少一個第二光纖，其藉由接合（205、256）耦合至該第一光纖，該第二光纖是多模光纖（203、254）；該接合（205、256）在該第一光纖與該第二光纖的相鄰段之間具有不為零的接合角；以及該選擇的接合角使得從該第一光纖過渡到該第二光纖的期間，耦合到光纖傳播模式（𝐿𝑃 _0,1、𝐿𝑃 _0,2）的功率，與在該第一光纖和該第二光纖的相鄰段之間沒有不為零的接合角之相應接合相較，至少減少二分之一。
一加熱光學元件的方法，經由至少一個加熱系統對該光學元件進行電磁加熱輻射撞擊，其特徵在於，使用如前述請求項1至17中任一項所述之光學系統。
如請求項19所述之方法，其特徵在於，以減少該光學元件中溫度分佈的空間和/或時間變化的方式來加熱該光學元件。
一光纖配置的製造方法，該光纖配置用於將雷射光從雷射光源（201、251）傳輸到光學單元（130），該方法包括以下步驟： a) 提供第一光纖和第二光纖；以及 b) 在該第一光纖和該第二光纖之間形成接合（105、256），當雷射光從該第一光纖耦合輸入該第二光纖時，同時設置預定的接合角值，在通過模擬或測量的方式預定多個不同的接合角值中的每一個接合角值期間，確定在該第二光纖的光學遠場中產生的強度分佈，其中，在該預定期間分別確定在該第二光纖的光學遠場中產生的強度分佈的局部功率密度的最大值與平均值之間的比率。