TWI459047B - 組合反射鏡裝置、光學成像系統、與用以支撐組合反射鏡裝置之琢面元件之方法 - Google Patents

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Description

組合反射鏡裝置、光學成像系統、與用以支撐組合反射鏡裝置之琢面元件之方法
本發明係關於可用於在曝光程序中所使用之一光學裝置內的一組合反射鏡裝置(facet mirror device)，特別是用於一微影系統中。本發明更關於包含此組合反射鏡裝置的一光學成像系統。本發明更關於支援組合反射鏡裝置之一琢面元件(facet element)的方法，以及製造組合反射鏡裝置的方法。本發明可用於製造微電子裝置(特別是半導體裝置)的光學微影製程中，或可用於在此光學微影製程過程中所使用的製造裝置(例如光罩(masks)或遮罩(reticles))中。
一般而言，用於製造例如半導體裝置之微電子裝置的光學系統包含複數個光學元件模組，其包含例如透鏡、鏡、光柵等光學元件於光學系統的光路徑中。一般來說，這些光學元件在一曝光程序中係協力照明形成於光罩、遮罩、或類似者上之圖案，並轉移此圖案的一影像於基板(例如晶圓)上。光學元件一般係結合於一或多個功能上不同的光學元件群組，其可夾持於不同的光學元件單元內。組合反射鏡裝置可用以均勻化曝光光束，亦即，使曝光光束內的功率分佈盡可能的均勻。
由於半導體裝置的微型化不斷地發展，除了提高解析度的長期需求，也需要增強用以製造半導體裝置之光學系統的準確性(accuracy)。顯然地，不只在初始時需要此準確性，在光學系統的整個操作都需要維持此準確性。這方面的一特定問題為光學構件的適當散熱，以避免這些構件的不均勻熱膨脹而導致這些構件的不均勻形變及所不希望產生的成像誤差。
因此，已發展出高度精密的組合反射鏡裝置，其例如揭露於由Holderer等人提出的德國專利DE 102 05 425 A1以及由Roβ-Meβemer提出的德國專利DE 103 24 796 A1中，其全部揭露內容將併入本文作為參考。
上述兩個及其他文件係顯示在組合反射鏡裝置中，具有球形後表面的琢面元件位於支撐元件內的一相關凹處。球形後表面係緊靠限定此凹處之支撐元件的一對應球形牆。雖然此球形對球形介面理論上可提供大面積接觸使琢面元件到支撐元件有好的熱轉移，但此大面積接觸主要取決於琢面元件與支撐元件兩者的製造準確率。特別地，在許多情況下，球形凹處在空間的三個方向上要有幾微米或更少的製造準確率是相當昂貴的。
為了克服這個問題，Roβ-Meβemer提出的德國專利DE 103 24 796 A1建議放置一個相對軟的塗層(例如金塗層)在球形表面上，其補償了形變的製造公差。然而，儘管此塗層的低硬度，由於大接觸面積，此形變需要相對大的力量，而這容易使琢面元件發生所不希望產生的形變。
另一方法揭露於Holderer等人提出的德國專利DE 102 05 425 A1，其中琢面元件的球形後表面(其差不多位於一線接觸(line contact))係緊靠限定接收琢面元件之凹處之一圓錐牆。由於線接觸，此解決方案提供了較低的熱轉移，然而仍沒有有效地降低使圓錐牆具有理想準確率所需的製造成本。
第三個用以支撐琢面元件的方法揭露於Holderer等人提出的德國專利DE 102 05 425 A1，其中琢面元件的球形後表面(其差不多位於三點接觸)係緊靠三個小球體，其每一係位於一支撐梢(support pin)元件的自由端。此方法的熱轉移更差，而且也沒有大幅地降低使三個小球體具有理想準確率所需的製造成本。
在上述所列出的三個情況中，操控桿(manipulating lever)係連接至琢面元件的後表面，其對應作用於此操控桿上的操控器以調整琢面元件相對支撐元件的位置及方位。此外，在某些情況下，操控桿係用以在調整琢面元件時，使琢面元件相對支撐元件為固定。
此解決方案的缺點為操控桿增加了複雜度及成本，不只在琢面元件，還有例如支撐元件等其他構件。此外，需要多個操控器來產生相互抵消的操控力，以允許在合理的時間內完成正確的調整。
因此，本發明實施例的一目的在某一程度上為克服上述缺點，並提供簡單的方法以高準確率支撐組合反射鏡裝置的琢面元件，特別是數微米或更少的準確率。
本發明實施例之另一目的為允許簡單將琢面元件調整至相對支撐元件所需的位置及方位。
根據本發明實施例所達成的這些及其他的目的在另一方面係基於以下教示：若琢面元件係支撐於形成在支撐元件之一支撐邊緣(較佳為彎曲)上，有可能對琢面元件提供一簡單且可靠、可輕易調整的支撐，使得支撐邊緣與琢面元件之間存在一般的線接觸。此彎曲的支撐邊緣可在所需的準確率下更簡單的製造。
此外，這樣高精確的邊緣(其為支撐琢面元件的一可能變數)允許本發明實施例另一方面的簡單實施，亦即，使用作用於琢面元件上的負壓，以產生一接觸負載於支撐元件與琢面元件間。此優點為，接觸負載(其最終可經由負壓的對應調整而調整)產生對抗操控力的阻抗，降低調整琢面元件所需的成本，特別是操控器的數量及/或複雜度。
因此，根據本發明實施例第一方面，提供了一組合反射鏡裝置，其包含一琢面元件及一支撐元件，支撐元件係支撐琢面元件。琢面元件包含一彎曲的第一支撐段，而支撐元件包含一第二支撐段，第二支撐段形成一支撐邊緣，其於一接觸區域中接觸第一支撐段，以支撐琢面元件。
根據本發明實施例第二方面，提供了一光學成像系統，其包含適用以接收一圖案的一光罩單元、適用以接收一基板的一基板單元、適用以照明圖案的一照明單元、適用以轉移圖案之影像至基板的一光學投射單元。照明單元及光學投射單元之至少之一包含一組合反射鏡裝置，組合反射鏡裝置包含一琢面元件及一支撐元件，支撐元件支撐琢面元件。琢面元件包含一彎曲的第一支撐段，而支撐元件包含一第二支撐段，第二支撐段係形成一支撐邊緣，其於一接觸區域中接觸第一支撐段，以支撐琢面元件。
根據本發明實施例第三方面，提供了用以支撐一組合反射鏡裝置之一琢面元件之方法，其包含：提供一琢面元件及一支撐元件、以及透過支撐元件之一第二支撐段於琢面元件之一彎曲的第一支撐段處支撐琢面元件，第二支撐段形成一支撐邊緣，其於一接觸區域中接觸第一支撐段，以支撐琢面元件。
根據本發明實施例第四方面，提供了用以製造一組合反射鏡裝置之方法，包含：在一準備步驟中，提供一琢面元件及一支撐元件，琢面元件具有一前表面及一後表面，前表面係光學地用於組合反射鏡裝置之操作過程，後表面包含一彎曲的第一支撐段，而支撐元件具有形成一支撐邊緣之一第二支撐段。在一支撐步驟中，琢面元件係放置於支撐元件上，使得一彎曲的支撐邊緣於一接觸區域中接觸第一支撐段，以支撐琢面元件。
根據本發明實施例第五方面，提供了用以製造一組合反射鏡裝置之方法，包含：在一準備步驟中，提供一琢面元件及一支撐元件，琢面元件具有一前表面及一後表面，前表面係光學地用於組合反射鏡裝置之操作過程，後表面包含一彎曲的第一支撐段，以及支撐元件具有一第二支撐段。在一支撐步驟中，琢面元件係放置於支撐元件上，使得第二支撐段於一接觸區域中接觸第一支撐段，以支撐琢面元件。在支撐步驟的一接觸步驟中，產生一負壓，負壓係作用於琢面元件之後表面的一部分上，使得第一支撐段係壓向第二支撐段。
本發明之其他方面及實施例可由申請專利範圍附屬項及以下參照所附隨圖式之較佳實施例的描述而更加明顯。所揭露特徵的所有組合，不論是否明確地描述於申請專利範圍，均於本發明的範疇內。
 第一實施例
在下文中，將參考圖1至圖10描述本發明之光學成像系統101之第一較佳實施例。為了便於進行以下的解釋，圖式中標示了x,y,z座標系統，且其將用於以下描述。在下文中，z方向表示垂直方向。然而，將了解到，在本發明其他實施例中，可個別地選擇x,y,z座標系統空間中的任何其他方位及光學成像系統之構件。
圖1為光學成像系統之非依正確比例的示意圖，其形式為用於製造半導體裝置的微影製程中的光學曝光設備101。光學曝光設備101包含照明單元102及光學投射單元103，用以在曝光過程中將形成於光罩單元104之光罩104.1上的圖案影像轉移至基板單元105之基板105.1上。為此，照明單元102係照明光罩104.1。光學投射單元103接收來自光罩104.1的光且將形成於光罩104.1上的圖案影像投射至基板105.1(例如晶圓或類似者)。
照明單元102包含光學元件系統106(圖1中僅以極簡化的方式顯示)，其包含複數個光學元件單元，例如光學元件單元106.1。以下將更詳細的描述，光學元件單元106.1係形成為本發明之組合反射鏡裝置的一較佳實施例。光學投射單元103包含進一步的光學元件系統107，其具有複數個光學元件單元107.1。光學元件系統106及107的光學元件單元係沿光學曝光設備101的折疊光學軸(folded optical axis)101.1而排列。
在所示的實施例中，光學曝光裝置101係使用在EUV範圍之5nm至20nm波長的光，特別是波長為13nm的光。因此，在照明單元102及光學投射單元103內所使用的光學元件全為反射光學元件。然而，應了解到，在採用不同波長運作之本發明其他實施例中，其他類型的光學元件(折射、反射、或繞射)可單獨或任意組合使用。根據本發明，光學元件系統107可包含其他的組合反射鏡裝置。
由圖2至圖9(特別是圖7及圖8)可看出，組合反射鏡裝置106.1包含用以支撐複數個琢面元件109的支撐元件108。在顯示的實施例中，900個琢面元件109係支撐於支撐元件108上。然而，應了解到，在本發明其他實施例中，支撐元件108可承載任何其他數量的琢面元件109。舉例來說，在本發明某些實施例中，高達2000個甚至更多的琢面元件109係支撐於支撐元件108上。
在顯示的實施例中，琢面元件109係安排為彼此間具有小於0.05mm的小間隔。因此，可由圖8特別地看出，琢面元件109的一正方形矩陣形成於支撐元件108上，其提供最小量的輻射功率耗損。然而，應了解到，在本發明其他實施例中，可根據使用組合反射鏡裝置之成像裝置的光學需求而選擇琢面元件的任何其他安排。
由圖2至圖9(特別是圖8)可進一步看出，在俯視圖中(沿z方向)，每一琢面元件109具有實質上矩形的外部輪廓，更精確地說為實質正方形。然而，在本發明其他實施例中，此外部輪廓可選擇為任何其他幾何圖形，例如任意彎曲的外部輪廓、圓形外部輪廓、橢圓形外部輪廓、多邊形外部輪廓、或其任意組合。
在所示的實施例中，每一琢面元件具有凹形前表面109.1、凸形後表面109.2及側表面109.3。前表面109.1為一反射表面，光學地用於光學成像系統101的操作過程，以均勻化照明單元102所提供的曝光光線。反射表面109.1的提供可透過施加一反射塗層於前表面109.1，其係適用於所使用之曝光光線的波長(一般用以在各別波長下提供最大的反射率)。
在所示的實施例中，前表面109.1為一球形表面。然而，應了解到，在本發明其他實施例中，根據組合反射鏡裝置所要執行的光學任務，可選擇任何其他形狀的前表面。因此，除了這類球形表面，可使用非球形及平面表面、及其任意組合。此外，也可使用凸形前表面。
此外，在所示的實施例中，後表面109.2也可為球形表面，其沒有任何突出會輻射狀地突出超過由後表面109.2的第一支撐段109.4所定義之此球形表面。在一方面，優點為後表面109.2接觸支撐元件108的部分(即第一支撐段109.4)以及後表面109.2伸入凹處108.3的部分可由一般、已確立的透鏡製造程序產生，其提供後表面109.2的良好準確率。
使用此已確立的透鏡製造程序，前表面109.1及後表面109.2的曲率半徑、側表面109.3的外部輪廓、琢面元件109的中心、中間及側邊的厚度(在z方向的尺寸)都可由此傳統透鏡製造技術而非常準確地製造。
另一方面，由於沒有輻射狀突出的操控桿或類似物設置於後表面109.2，因此此設置程序不會有產生對後表面109.2的幾何準確率有不利影響之形變的風險。
在所示的實施例中，琢面元件109之後表面109.2的部分形成球形的第一支撐段109.4，其係接觸由支撐元件108之支撐邊緣108.1所形成之第二支撐段。支撐邊緣108.1係形成於牆108.2之一端，其中牆108.2係限定支撐元件108內之圓柱凹處108.3。
由圖9可看出，凹處108.3具由圓形剖面，使支撐邊緣108.1在xy平面的曲率對應在第一支撐段109.4及第二支撐段(即支撐邊緣108.1)間之接觸區域中之後表面109.2的曲率。
此外，支撐邊緣108.1係形成為具有小於0.5mm至3mm之邊緣半徑(即最小的曲率半徑)的一尖銳邊緣。較佳地，邊緣半徑的範圍在1mm至2mm之間。此最小的曲率半鏡係於一半徑平面上量測，其中半徑平面在所示的實施例中係包含凹處108.3之軸108.4。
可了解到，一般而言，邊緣半徑為琢面元件109在其主要延伸平面(此處為xy平面)上之最大尺寸的約5%至20%，較佳為約10%至15%。在所示的實施例中，此最大尺寸約為5mm至10mm，然亦可根據組合反射鏡裝置的光學需求來選擇較小或較大的尺寸。
使用這類尖銳支撐邊緣108.1的優點為，支撐邊緣108.1可輕易地以高準確性製造。唯一要採取之相當簡單的製造步驟為提供支撐元件108的圓柱凹處108.3及平坦的上表面108.5。這兩個操作可相當簡單的以非常高的準確性實施。舉例來說，當製造支撐邊緣108.1時，可使用高準確性的製造技術，例如化學機械研磨(CMP)、瀝青研磨、磁流變液研磨(MRFP)、及自動機械研磨(robotic polishing)。
因此，在所示的實施例中，鄰近凹處108.3之軸108.4之間的距離公差可為數微米，一般約5微米。此外，軸108.4與上表面108.5之表面法線間的角度偏差小於0.005°。
因此，一般來說，一連續環形線接觸係存在於後表面109.2之球形第一支撐段109.4與連續環形支撐邊緣108.1之間。顯然地，製造公差(如圖3中虛線輪廓110及111所示)仍可能導致與此(理想)線接觸的偏差。然而，在所示的實施例中，支撐邊緣及琢面元件係選擇以下的製造準確率來製造：在支撐邊緣108.1的任何邊緣點，支撐邊緣108.1與琢面元件109之後表面109.2之間的製造公差相關局部間隙之寬度GW係小於0.5μm至10μm，較佳係小於1μm至5μm。如圖3所示，此間隙寬度GW為在延伸通過各別邊緣點之後表面109.2的表面法線方向上的尺寸。
現在將參考圖2至圖10做進一步解釋，組合反射鏡裝置106.1係使用根據本發明之支撐琢面元件之方法的較佳實施例而根據本發明方法之較佳實施例所製造。
根據圖10，在準備步驟112.1中，製造如上文所述之支撐元件108及琢面元件109。在所示實施例中，琢面元件係由矽製成，而支撐元件係由碳化矽製成。使用此材料對，可有利地將熱自琢面元件109轉移(在成像系統101的操作過程中一般會達到100℃至150℃的溫度)。
然而，將了解到，在本發明其他實施例中，琢面元件可由碳化矽、石英(SiO2 )、鍍鎳銅或鋼所製成，而支撐元件可由矽-碳化矽(SiSiC)或碳化鎢所製成。
接著，在支撐步驟112.2之接觸步驟112.3中，當一環形黏著接合材料113已設置於鄰近支撐邊緣108.1之支撐元件108的上表面108.5之上後，琢面元件109係從上方沿z方向設置於支撐邊緣108.1上(使用適當的夾持裝置，圖未示)(參考圖4)。
在琢面元件109設置於支撐邊緣108.1之前或之後，使用由控制裝置115所控制之抽吸裝置114產生一負壓於凹處108.3內。為此目的，抽吸裝置114係連接至連接器116，其接著連接至牆108.2之連接器段108.6。
凹處108.3的負壓可達到的效果為，琢面元件109的後表面109.2係壓向支撐邊緣108.1，將琢面元件夾持於適當位置而不需額外的操控器、夾具等。支撐邊緣108.1及後表面109.2本身的高準確率(因為在最差的情況下也只出現非常小的間隙)已經可以保證：即使只有微小的負壓於凹處108.3內，也足以可靠地產生明確定義的線負載(line load)於支撐邊緣108.1及琢面元件109之間，其係可靠且適當地夾持後者。
此外，即使因為製造公差而具有一間隙(其具有間隙寬度GW)，可吸入黏著材料113於間隙內，以密封後者。因此，無論如何，由抽吸裝置114產生的負壓提供了適當的夾持力，以適當地夾持琢面元件109。
在所示的實施例中，抽吸裝置114在凹處108.3內產生約5.10-3 mbar的壓力。然而，將了解到，在本發明的其他實施例中，可提供任何其他壓力層級於凹處中，所選擇的壓力層級為用以適當地夾持琢面元件所產生之力的函數。
將了解到，黏著材料113的黏度可選擇為足夠高以避免經由此可能的間隙吸入過多的黏著材料113進入凹處108.3。因此，無論如何，黏劑材料係形成一密封環，其(至少主要地)位於凹處108.3外部(即在支撐邊緣108.1遠離凹處108.3之一側)且環繞在琢面元件109與支撐元件108之間的接觸區域(參考例如圖2及圖4至7)。
接著，在支撐步驟112.2之調整步驟112.4中，根據在成像系統101之後的操作過程中之組合反射鏡裝置106.1的光學需求，調整琢面元件109相對支撐元件108的方位。
為此目的，由控制裝置115所控制的無接觸式操控器117係用以產生對應的調整力於琢面元件109的前表面109.1，如圖5所示。操控器為一氣動操控器，其產生朝前表面109.1排出的氣流117.1，藉此施加一調整力於琢面元件109上。在控制裝置115的控制下，可產生操控器117與組合反射鏡裝置106.1之間的相對動作，使得由氣流117.1所產生的操控力F可在適當的位置作用於琢面元件109上，以對後者提供適當的調整。
然而，將了解到，在本發明的其他實施例中，可選擇任何其他無接觸式或接觸式操控器(例如觸覺(tactile)操控器、懸臂彈簧操控器等)或其結合以施加調整力於琢面元件。特別是，另一無接觸式操控器為一聲音操控器，可用以產生聲音駐波，其聲壓產生操控力F作用於琢面元件。
光學使用之前表面109.1之調整的評估可使用量測裝置118的量測結果而實施。在此實施例中，量測裝置118為一光學裝置，其包含一發射器118.1，向前表面109.1發射一量測光束118.2。量測光束118.2在前表面109.1反射並到達量測裝置118的感測器118.3。
在所示實施例中，發射器為一習知的發射器，使用波長為633nm之量測光。因此，可能需要提供一量測段119於前表面109.1，其具有適用於此量測光波長的一反射塗層(適用於曝光光線之前表面109.1的反射塗層對量測光波長並沒有提供足夠的反射)。然而，將了解到，在本發明其他實施例中，可使用具有其他波長的量測光，而不需要這類額外的量測段。
感測器118.3的訊號係發送至控制裝置115，控制裝置115依序使用這些訊號執行前表面109.1之調整的評估。將了解到，控制裝置115係以感測器118.3之訊號為函數來控制抽吸裝置114以及操控器117，以提供前表面109.1之快速適當的調整。
應了解到，在所示的實施例中，前表面109.1係以小於100μrad的角準確率調整。然而，應了解到，在本發明其他實施例中，可根據成像系統101的後續操作過程中的光學需求而選擇任何其他的角準確率。
舉例來說，在控制裝置115的控制下，可降低凹處108.3內的負壓，以減低施加於琢面元件109上的夾持力。這將降低操控器117為了達成前表面109.1之調整動作所施加之操控力的大小。另一方面，一旦偵測到前表面109.1已達成適當的調準，控制裝置115可使抽吸裝置114增加負壓，以適當且牢固地夾持琢面元件。
因此，此抽吸裝置114以非常有利的方式形成一夾持裝置，產生一負壓於凹處108.3，其係以一非常簡單、無接觸的方式產生一穩定接觸力於琢面元件109與支撐元件108之間。此接觸力接著將產生一可調整阻抗以對抗琢面元件109的錯位(dislocation)，而無任何因夾持裝置故障而擾亂琢面元件109的風險。
將了解到，使用上述之具有支撐邊緣108.1之支撐元件108的特殊設計，可以非常簡單的方式達成此穩定效果。然而，產生作用於琢面元件上之負壓以適當地夾持後者這個發明概念，係無關於支撐元件及琢面元件之共同搭配的支撐段的設計，只要支撐段之間存在足夠的氣密性連接而使得負壓可在支撐元件與琢面元件間產生穩定的接觸力即可。
一旦完成琢面元件109的調整，在支撐步驟112.2之琢面反射固定步驟112.5中，琢面元件109係藉由將黏著接合材料113固化而適當地固定，以在琢面元件109與支撐元件108間建立一固定的黏著連接。然而，應了解到，在本發明其他實施例中，除了前述的膠合(gluing)技術，其他適當的接合技術也可單獨或以任意結合的方式提供琢面元件與支撐元件間的適當連接及相對固定。這些適當的接合技術包含例如：熔接(soldering)、雷射熔接、焊接(welding)、雷射焊接、擴散接合等。應了解到，若使用擴散接合，可增加在凹處108.3中的負壓，以至少支撐在接合製程中所需的接觸壓力。
將了解到，在本發明其他實施例中，可在前述之琢面元件的調整過程中或調整之後的任何時間點施加接合材料113。
更將了解到，可選擇具有高熱傳導性的黏著材料113，以達成從琢面元件109到支撐元件108的良好熱轉移。此外，在琢面元件與支撐元件間之接合的高熱傳導性是非常重要的情況下，也可使用其他可提供較佳熱轉移的接合技術(如熔接(soldering)、焊接(welding)、擴散接合)。
在步驟112.6中，接著檢查是否架設另一琢面元件109於支撐元件108。若是，則方法回到步驟112.3，以執行所要架設之下一琢面元件109的支撐步驟。若否，方法則結束於步驟112.7。
在本發明某些實施例中，在固定步驟112.5結束時或在之後的任何時間點(特別是在架設所有琢面元件109之後)，凹處108.3可由具有高熱傳導性的液態熱轉移媒體所填充，以改善由琢面元件109至支撐元件108的熱轉移。為此目的，可使用蓋120密封凹處108.3，如圖2所示。
蓋120可具有彈性部分，以藉由彈性形變來補償熱轉移媒體的熱膨脹，如圖2中的輪廓120.1及120.2所示。用此方式，可避免琢面元件109上過多的負載(由此熱轉移媒體的熱膨脹所引起)，否則其可能導致琢面元件109出現不希望有的形變，特別是在操作過程中光學地使用之反射前表面109.1。
將了解到，熱轉移媒體引入至各自的凹處108.3可為一次操作，因為環形黏著材料113及蓋120提供了凹處108.3的長期密封。然而，若需要的話，可定期替換熱轉移媒體的新補充物(例如透過蓋120)。
在成像系統101操作過程中，將熱從組合反射鏡裝置106.1移除可藉由使用冷媒而達成，其中冷媒係經由冷卻道循環，如虛線輪廓121所示(參考例如圖2至6)。
在本發明其他實施例中，各自的凹處108.3本身係形成部分的冷卻道系統，其中在成像系統101的操作過程中冷媒係藉由一冷卻裝置122(由控制裝置115所控制)而循環，其經由連接器116連接至凹處108.3，如圖6所示。
在本發明某些實施例中，例如在組合反射鏡裝置106.1初步製造後的下一階段，可使用上述方法的修復變異而執行一或多個琢面元件109的修復及替換。
為此目的，在準備步驟112.1的卸除步驟中，可施加熱負載至所要修復或替換的各自琢面元件109。此熱負載係選擇為造成琢面元件109與支撐元件108間有足夠高及/或快速的熱膨脹差，造成接合材料113的失效(例如破裂或解體)。在此階段，可接著將琢面元件109從支撐元件108移除。可針對所要移除的任一琢面元件109重複此步驟。
此外，在準備步驟112.2的另一操作步驟中，可處理支撐元件(例如移除任何殘餘之已毀壞或已碎裂的接合材料113)以允許架設替代的琢面元件109。一旦完成，方法可進行至步驟112.2且以上述方式執行，針對先前移除的任一琢面元件109架設一替代的琢面元件109。
第二實施例
在下文中，將參考圖11到圖13來描述根據本發明之組合反射鏡裝置206.1的第二實施例。組合反射鏡裝置206.1的基本設計及功能性大多對應組合反射鏡裝置106.1，且可取代圖1之光學成像裝置101中的組合反射鏡裝置106.1。特別是，前述有關第一實施例之支撐琢面元件的方法以及製造組合反射鏡裝置的方法也可在此組合反射鏡裝置206.1的情況下執行。因此，在此主要將參考上述解釋，且僅對與組合反射鏡裝置106.1之間的差異作進一步的解釋。特別地，類似的元件具有相同的元件符號加上100，且(除非特別描述於下文)這些部分係參考在第一實施例中所提出的解釋。
與組合反射鏡裝置106.1的唯一差別在於，支撐邊緣208.1具有八個小輻射槽208.7(均勻地分布在支撐邊緣208.1的周圍)。因此，支撐邊緣208.1為一分段邊緣(segmented edge)，其包含由輻射槽208.7而相互分隔的八個支撐邊緣段208.8。然而，將了解到，在本發明其他實施例中，可選擇任何其他數量及/或安排的輻射槽。
由圖11及圖12可看出輻射槽208.7，以及在凹處208.3內的負壓係抽出黏著材料113與琢面元件109的後表面109.2及支撐邊緣208.1間之接觸區域之間的任何空氣223內容物(參考圖11)。
在所示的實施例中，各自輻射槽208.7的尺寸、黏著材料113的黏性、以及負壓可相互調整，使得一方面黏劑材料可部分地被吸取至各自的槽208.7，另一方面，也不會發生黏著材料113大量吸入凹處208.3。
此組態的優點為，支撐元件208及琢面元件109的後表面109.2兩者之相對大的表面係藉由黏劑材料而可靠且完全地濕潤，而使黏著材料113與琢面元件109及支撐元件208之間分別具有良好的黏接接觸。
在前述中，在所描述之複數個本發明實施例中，在琢面元件之後表面上的第一支撐單元為球面，而支撐邊緣為平面的圓形邊緣。然而，將了解到，在本發明其他實施例中，可選擇具有相配(任意)曲率的任何其他設計於第一支撐段及支撐邊緣之間。舉例來說，可選擇一組態，其中在琢面元件之後表面上的第一支撐單元為圓柱面，其接觸一彎曲的支撐邊緣(沿圓柱面的周圍實質地延伸)。除此之外或是作為一種替代，第一支撐段的圓柱面可接觸至少一直線支撐邊緣(平行圓柱面的縱軸而實質地延伸)。
在前述中，在所描述之本發明實施例中，根據本發明之光學模組係用於照明單元。然而，將了解到，根據本發明之光學模組也可在光學投射單元中提供其有利的效果。
在前述中，本發明係以在EUV範圍中操作之實施例描述。然而，應了解到，本發明亦可使用任何其他波長的曝光光線，例如在以193nm等波長操作之系統。
最後，本發明在前述中係完全地在微影系統中描述。然而，應了解到，本發明亦可使用於任何其他使用組合反射鏡裝置的光學裝置中。
以上所提供本發明典型實施例之目的在於說明與描述，其用意並非窮盡或將本發明限制於所描述之確實形式，可以對於以上所揭示內容作許多修正與變化。選擇與描述此等實施例以便最佳說明本發明之原理與實際應用，以使得熟習此技術人士能夠在各種實施例中最佳使用本發明，且具有各種修正而適用於所考慮之特定使用。
101‧‧‧光學曝光設備
101.1‧‧‧折疊光學軸
102‧‧‧照明單元
103‧‧‧光學投射單元
104‧‧‧光罩單元
104.1‧‧‧光罩
105‧‧‧基板單元
105.1‧‧‧基板
106‧‧‧光學元件系統
106.1‧‧‧光學元件單元
107．．．光學元件系統
107.1．．．光學元件單元
108．．．支撐元件
108.1．．．支撐邊緣
108.2．．．牆
108.3．．．凹處
108.4．．．軸
108.5．．．上表面
109．．．琢面元件
109.1．．．前表面
109.2．．．後表面
109.3．．．側表面
109.4．．．第一支撐段
110．．．輪廓
111．．．輪廓
113．．．黏著材料
114．．．抽吸裝置
115．．．控制裝置
116．．．連接器
117．．．操控器
117.1．．．氣流
118．．．量測裝置
118.1．．．發射器
118.2．．．量測光束
118.3．．．感測器
119．．．量測段
120‧‧‧蓋
120.1‧‧‧輪廓
120.2‧‧‧輪廓
121‧‧‧冷卻道
122‧‧‧冷卻裝置
206.1‧‧‧組合反射鏡裝置
208‧‧‧支撐元件
208.1‧‧‧支撐邊緣
208.3‧‧‧凹處
208.7‧‧‧輻射槽
208.8‧‧‧分段邊緣
223‧‧‧空氣
GW‧‧‧寬度
圖1為根據本發明之光學成像系統之較佳實施例的示意圖，其包含根據本發明之組合反射鏡裝置的較佳實施例，且其可用以執行本發明之方法的較佳實施例；圖2為根據本發明之組合反射鏡裝置之部分的示意截面圖，組合反射鏡裝置為圖1之光學成像系統的一部分(於沿圖8之線VII-VII的區域中)；圖3為圖2中III之細部的示意截面圖；圖4為圖2中組合反射鏡裝置之部分於第一製造階段的示意截面圖；圖5為圖2中組合反射鏡裝置之部分於第二製造階段的示意截面圖；圖6為圖2中組合反射鏡裝置之部分於圖1之光學成像系 統的操作過程中之示意截面圖；圖7為圖2至圖6之組合反射鏡裝置的示意截面圖(於沿圖8之線VII-VII的區域中)；圖8為圖2至圖7之組合反射鏡裝置的示意俯視圖；圖9為圖2至圖8之組合反射鏡裝置之支撐元件的一部分的示意俯視圖；圖10為製造一組合反射鏡裝置之方法之較佳實施例的方塊圖，包含根據本發明之支撐琢面元件之方法的較佳實施例，其可用於圖1的光學成像系統；圖11為根據本發明之組合反射鏡裝置之較佳實施例細節於第一製造階段的示意截面圖；圖12為圖11之細節於第二製造階段的示意截面圖；以及圖13為圖11及圖12之組合反射鏡裝置之支撐元件的一部分的示意俯視圖。
106.1‧‧‧光學元件單元
108‧‧‧支撐元件
108.1‧‧‧支撐邊緣
108.2‧‧‧牆
108.3‧‧‧凹處
108.4‧‧‧軸
108.5‧‧‧上表面
109‧‧‧琢面元件
109.1‧‧‧前表面
109.2‧‧‧後表面
109.3‧‧‧側表面
113‧‧‧黏著材料
120‧‧‧蓋
120.1‧‧‧輪廓
120.2‧‧‧輪廓
121‧‧‧冷卻道

Claims (24)

  1. 一種組合反射鏡裝置，包含：一琢面元件；以及一支撐元件；該支撐元件係支撐該琢面元件；該琢面元件包含一彎曲的第一支撐段；該支撐元件包含一第二支撐段；該第二支撐段係形成一支撐邊緣，該支撐邊緣於一接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件；其中該接觸區域具有一第一曲率且該第二支撐段具有對應該第一曲率之一第二曲率，使得一般地一線接觸(line contact)存在於該支撐邊緣與該琢面元件之間。
  2. 如請求項1所述之組合反射鏡裝置，其中：該支撐邊緣係由至少一邊緣區段所形成；及/或該支撐邊緣為一連續環形邊緣；及/或該支撐邊緣係形成於一牆之一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處；及/或該第一支撐段具有一球形表面於該接觸區域中。
  3. 如請求項1所述之組合反射鏡裝置，其中：該琢面元件係藉由一黏劑接合(adhesive bond)而連接至該支撐元件；及/或該琢面元件係藉由鄰近該支撐邊緣之一接合材料而連接至該支撐元件；及/或該琢面元件係於該支撐邊緣與該第一支撐段之間的一接觸 區域中黏著地連接至該支撐元件；及/或該琢面元件係藉由至少一接合技術而連接至該支撐元件，該至少一接合技術係選自由以下組成之一接合技術群組：膠合(gluing)、熔接(soldering)、雷射熔接、焊接(welding)、雷射焊接、擴散接合。
  4. 如請求項3所述之組合反射鏡裝置，其中：該支撐邊緣係形成於一牆之一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處，至少大部分之該接合材料係設置於該支撐邊緣遠離該凹處之一側；及/或該接合材料係密封在該琢面元件與該支撐元件間的一間隙。
  5. 如請求項1所述之組合反射鏡裝置，其中：該支撐邊緣為定義一最小邊緣曲率半徑之一尖銳邊緣，該最小邊緣曲率半徑係小於0.5mm至3mm；及/或該支撐邊緣與該琢面元件係以一製造準確率製造，該製造準確率係選擇為使得在該支撐邊緣之任一邊緣點，在該支撐邊緣與該琢面元件間之一製造公差相關間隙的一寬度係小於0.5μm至10μm。
  6. 如請求項1所述之組合反射鏡裝置，其中：該琢面元件包含一至少部分反射的前表面及一後表面，該第一支撐段為部分之該後表面；其中：該後表面係實質地無突出；及/或 該第一支撐段為該琢面元件之一後表面的部分，該第一支撐段係定義一連續彎曲殼，特別為一球殼，且該後表面係實質地無從該後表面突出超過該球殼之突出；及/或至少該琢面元件之該後表面係由一透鏡製造程序所製造；及/或該琢面元件之該前表面包含一反射表面區域，適用於在架設該琢面元件至該支撐元件之過程中的一方位調整操作中使用；及/或該琢面元件之該前表面具有一外部輪廓，該外部輪廓為至少分段彎曲或至少分段多邊形之至少之一。
  7. 如請求項1所述之組合反射鏡裝置，其中：該琢面元件係由一第一材料所製成，該第一材料係選自由以下組成之一第一材料群組：矽、碳化矽、石英(SiO2 )、鍍鎳銅(nickel plated copper)及鋼；及/或該支撐元件係由一第二材料所製成，該第二材料係選自由以下組成之一第一材料群組：碳化矽、矽-碳化矽(SiSiC)、及碳化鎢。
  8. 如請求項1所述之組合反射鏡裝置，其中：該支撐邊緣係形成於一牆之一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處，該牆具有一連接器段，用以連接一抽吸裝置至該凹處以產生一負壓於該凹處內，該負壓在架設該琢面元件至該支撐元件的過程中係可調整地相對該支撐元件固定該琢面元件；及/或該支撐元件包含至少一冷卻道(cooling duct)，用以在該組合 反射鏡裝置的操作過程中接收一冷媒；及/或該支撐元件係形成於一牆的一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處，該凹處係以一冷媒及一熱轉移媒體之其中之一填充，該熱轉移媒體係改善由該琢面元件至該支撐元件的熱轉移。
  9. 如請求項1所述之組合反射鏡裝置，其中：該支撐元件包含複數個另外的第二支撐段，該另外的第二支撐段之每一個係支撐一另外的琢面元件；及/或該支撐元件係支撐至少1000個琢面元件。
  10. 一種光學成像系統，包含：一光罩單元，適用以接收一圖案；一基板單元，適用以接收一基板；一照明單元，適用以照明該圖案；一光學投射單元，適用以轉移該圖案之一影像至該基板；該照明單元及該光學投射單元之至少之一係包含一組合反射鏡裝置，該組合反射鏡裝置包含一琢面元件及一支撐元件，該支撐元件支撐該琢面元件，該琢面元件包含一彎曲的第一支撐段，該支撐元件包含一第二支撐段，該第二支撐段係形成一支撐邊緣，該支撐邊緣於一接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件；其中該接觸區域具有一第一曲率且該第二支撐段具有對應該第一曲率之一第二曲率，使得一般地一線接觸存在於該支撐邊緣與該琢面元件之間。
  11. 一種用以支撐一組合反射鏡裝置之一琢面元件之方法，包含：提供一琢面元件及一支撐元件；透過該支撐元件之一第二支撐段，於該琢面元件之一彎曲的第一支撐段支撐該琢面元件；該第二支撐段形成一支撐邊緣，該支撐邊緣於一接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件；其中該接觸區域具有一第一曲率且該第二支撐段具有對應該第一曲率之一第二曲率，使得一般地一線接觸存在於該支撐邊緣與該琢面元件之間。
  12. 如請求項11所述之方法，其中：該琢面元件係藉由一黏劑接合而連接至該支撐元件；及/或該琢面元件係藉由鄰近該支撐邊緣之一接合材料而連接至該支撐元件；及/或該琢面元件係於該支撐邊緣與該第一支撐段之間的一接觸區域中黏著地連接至該支撐元件；及/或該琢面元件係藉由至少一接合技術而連接至該支撐元件，該至少一接合技術係選自由以下組成之一接合技術群組：膠合(gluing)、熔接(soldering)、雷射熔接、焊接(welding)、雷射焊接、擴散接合。
  13. 如請求項12所述之方法，其中：該支撐邊緣係形成於一牆之一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處，大部分之該接合材料係設置於該支撐邊緣遠離該凹處之一側；及/或 該接合材料係密封在該琢面元件與該支撐元件間的一間隙；及/或該支撐邊緣係形成於一牆之一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處，該凹處係以一冷媒及一熱轉移媒體之其中之一填充，該熱轉移媒體係改善由該琢面元件至該支撐元件的熱轉移。
  14. 一種用以製造一組合反射鏡裝置之方法，包含：在一準備步驟中，提供一琢面元件及一支撐元件，該琢面元件具有一前表面及一後表面，該前表面係光學地用於該組合反射鏡裝置之操作過程，該後表面包含一彎曲的第一支撐段，以及該支撐元件具有形成一支撐邊緣之一第二支撐段，其中該接觸區域具有一第一曲率且該第二支撐段具有對應該第一曲率之一第二曲率，使得一般地一線接觸存在於該支撐邊緣與該琢面元件之間；在一支撐步驟中，將該琢面元件放置於該支撐元件上，使得一彎曲的支撐邊緣於一接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件。
  15. 如請求項14所述之方法，其中：在該支撐步驟之一接觸步驟中，產生一負壓，該負壓係作用於該琢面元件之該後表面的一部分上，使得該第一支撐段係壓向該支撐邊緣；及/或在該支撐步驟之一琢面反射調整步驟中，根據該組合反射鏡裝置之操作過程中的光學需求，執行該琢面元件相對該支撐元件之一位置及一方位之至少之一的一調整；及/或在該支撐步驟之一琢面反射固定步驟中，執行該琢面 元件相對該支撐元件之一固定。
  16. 如請求項15所述之方法，其中：在該接觸步驟中，該負壓係產生於該支撐元件內之一凹處中，該凹處係由形成該支撐邊緣之一牆所限定；及/或在該琢面反射調整步驟中，維持該負壓的至少一部分，使得需針對在該支撐邊緣與該琢面元件之間的一接觸負載所造成的一阻抗而執行該調整；及/或在該琢面反射調整步驟中，當完成該調整，該負壓係至少暫時地增加，以確保該琢面元件對該支撐元件的相對運動；及/或在該琢面反射固定步驟中，產生一黏劑接合於該琢面元件與該支撐元件之間；及/或在該琢面反射固定步驟中，該琢面元件係藉由至少一接合技術而連接至該支撐元件，該至少一接合技術係選自由以下組成之一接合技術群組：膠合(gluing)、熔接(soldering)、雷射熔接、焊接(welding)、雷射焊接、擴散接合；及/或在該琢面反射固定步驟後，由形成該支撐邊緣之一牆所限定之一凹處係以一冷媒及一熱轉移媒體之其中之一所填充，該熱轉移媒體係改善由該琢面元件至該支撐元件的熱轉移。
  17. 如請求項16所述之方法，其中在該接觸步驟、該琢面反射調整步驟、及該琢面反射固定步驟之其中之一中，一接合材料係鄰近該支撐邊緣而設置，其中：該接合材料係接觸該琢面元件及該支撐元件之至少之一， 且密封在該琢面元件與該支撐元件間的一間隙；及/或該支撐邊緣係形成於一牆之一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處，大部分之該接合材料係設置於該支撐邊緣遠離該凹處之一側。
  18. 如請求項15所述之方法，其中在該調整步驟中：一操控器(manipulator)，用以提供該調整，該操控器與該琢面元件之該前表面及一側表面之其中至少之一互動；及/或一操控器，用以提供該調整，該操控器係選自由以下所組成之一操控器群組：觸覺操控器、懸臂彈簧操控器、無接觸式聲音操控器、及無接觸式氣動操控器；及/或一量測單元，用以提供表示該琢面元件之一實際調整的訊號，該量測單元係選自由以下所組成之一量測單元群組：接觸該琢面元件之一表面之一觸覺量測單元、與該琢面元件搭配之一無接觸式量測單元、以及與該琢面元件之一反射表面段搭配之一光學量測單元。
  19. 如請求項14所述之方法，其中在該準備步驟中：至少該琢面元件之該後表面係由一透鏡製造程序所製造；及/或該琢面元件係由一第一材料所製成，該第一材料係選自由以下組成之一第一材料群組：矽、碳化矽、石英(SiO2)、鍍鎳銅及鋼；及/或該支撐元件係由一第二材料所製成，該第二材料係選自由以下組成之一第一材料群組：碳化矽、矽-碳化矽(SiSiC)、及碳化鎢；及/或 該支撐邊緣係形成於一牆之一端，該牆係限定該支撐元件內之一凹處；及/或該支撐邊緣係使用一製造技術所形成，該製造技術係選自由以下組成之一製造技術群組：化學機械研磨(CMP)、瀝青研磨、磁流變液研磨(MRFP)、及自動機械研磨(robotic polishing)；及/或該支撐邊緣係形成為定義一最小邊緣曲率半徑之一尖銳邊緣，該最小邊緣曲率半徑係小於0.5mm至3mm；及/或該支撐邊緣與該琢面元件係以一製造準確率製造，該製造準確率係選擇為使得在該支撐邊緣之任一邊緣點，在該支撐邊緣與該琢面元件間之一製造公差相關間隙的一寬度係小於0.5μm至10μm。
  20. 如請求項14所述之方法，其中：在至少一另外的支撐步驟中，至少一另外的琢面元件係支撐於該支撐元件之一另外的第二支撐段上；及/或在該支撐步驟前之一卸除步驟中，使用施加於一前導琢面元件上的一可定義熱負載，以移除架設於該支撐元件之該前導琢面元件與該支撐邊緣間的接觸，該可定義熱負載造成該前導琢面元件的熱膨脹，該熱膨脹係足以導致該前導琢面元件與該支撐元件間之一黏劑連接的解體。
  21. 一種用以製造一組合反射鏡裝置之方法，包含：在一準備步驟中，提供一琢面元件及一支撐元件，該琢面元件具有一前表面及一後表面，該前表面係光學地用於該組合反射鏡裝置之操作過程，該後表面包含一彎曲的第一支撐段， 以及該支撐元件具有形成用於一接觸區域中接觸該第一支撐段之一支撐邊緣之一第二支撐段；在一支撐步驟中，將該琢面元件放置於該支撐元件上，使得該第二支撐段於該接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件，其中該接觸區域具有一第一曲率且該第二支撐段具有對應該第一曲率之一第二曲率，使得一般地一線接觸存在於該支撐邊緣與該琢面元件之間；在該支撐步驟之一接觸步驟中，產生一負壓，該負壓係作用於該琢面元件之該後表面的一部分上，使得該第一支撐段係壓向該第二支撐段。
  22. 一種組合反射鏡裝置，包含：一琢面元件；以及一支撐元件；該支撐元件係支撐該琢面元件；該琢面元件包含一彎曲的第一支撐段；該支撐元件包含一第二支撐段；該第二支撐段係形成一支撐邊緣，該支撐邊緣於一接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件；其中該支撐邊緣為定義一最小邊緣曲率半徑之一尖銳邊緣，該最小邊緣曲率半徑係小於0.5mm至3mm。
  23. 一種組合反射鏡裝置，包含：一琢面元件；以及一支撐元件；該支撐元件係支撐該琢面元件； 該琢面元件包含一彎曲的第一支撐段；該支撐元件包含一第二支撐段；該第二支撐段係形成一支撐邊緣，該支撐邊緣於一接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件；其中該支撐邊緣具有一邊緣曲率半徑，該邊緣曲率半徑為該琢面元件之一最大尺寸的約5%至20%。
  24. 一種組合反射鏡裝置，包含：一琢面元件；以及一支撐元件；該支撐元件係支撐該琢面元件；該琢面元件包含一彎曲的第一支撐段；該支撐元件包含一第二支撐段；該第二支撐段係形成一支撐邊緣，該支撐邊緣於一接觸區域中接觸該第一支撐段，以支撐該琢面元件；其中該支撐邊緣係形成於兩表面之間，而該兩表面至少其中之一為平坦的表面。
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