TWI491998B - 用於熱調節光學元件之方法及系統 - Google Patents

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Description

用於熱調節光學元件之方法及系統
本申請案係關於一種用於熱調節光學元件之方法及系統。
在各種技術領域中，需要熱調節光學元件，特別地為經受高熱負載之光學元件。在下文中，作為一實例，將描述微影術領域。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或主光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。圖案之轉印通常係經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。
微影術被廣泛地認為係製造IC及其他器件及/或結構時之關鍵步驟中的一者。然而，隨著使用微影術所製造之特徵的尺寸變得愈來愈小，微影術變為用於使能夠製造小型IC或其他器件及/或結構之更臨界因素。
圖案列印限度之理論估計可由瑞立(Rayleigh)解析度準則給出，如方程式(1)所示：
其中λ為所使用之輻射的波長，NAPS 為用以列印圖案之投影系統的數值孔徑，k1 為過程依賴性調整因數(亦被稱作瑞立常數)，且CD為經列印特徵之特徵尺寸(或臨界尺寸)。自方程式(1)可見，可以三種方式來獲得特徵之最小可列印尺寸的減少：藉由縮短曝光波長λ、藉由增加數值孔徑NAPS ，或藉由降低k1 之值。
為了縮短曝光波長且因此減少最小可列印尺寸，已提議使用遠紫外線(EUV)輻射源。EUV輻射源經組態以輸出在5奈米與20奈米之間的輻射波長。因此，EUV輻射源可構成針對達成小特徵列印之重要步驟。該輻射被稱作遠紫外線或軟x射線，且可能源包括(例如)雷射產生之電漿源、放電電漿源，或來自電子儲存環之同步加速器輻射。
為了提供所要高程度之成像精確度，應在各別基板步驟期間精確地定位裝置之光學元件(例如，在各別靜止位置中)。因此，需要儘可能地防止投影光學器件之未受控振動。
又，需要增加源功率以提供增加之輻射劑量，例如，以改良產出率。然而，增加之輻射劑量可導致裝置中之更高熱負載。結果，可歸因於增加之熱膨脹以及污染相關問題(歸因於熱負載)兩者而消弱投影系統之光學組件(例如，鏡面)之效能。
需要至少部分地減少以上所提及之問題。特別地，需要提供一種用以熱調節可在操作期間經受高熱負載之光學元件而不消弱元件之操作之精確度的有效方式。
根據一實施例，提供一種用於熱調節光學元件之方法。方法包括：藉由輻射來照射光學元件；不藉由輻射來照射光學元件；允許光學元件與固持於調節流體儲集器中之調節流體之間的熱流動；及提供調節流體之流體流動，以將經熱調節流體供應至儲集器。在光學元件之照射期間流體之流動速率低於當不照射光學元件時流體之流動速率。在照射期間，流體流動速率可大體上為零。
根據一實施例，提供一種微影投影方法，微影投影方法包括：將圖案自圖案化結構轉印至基板上；利用光學元件；及熱調節光學元件。調節包括：藉由輻射來照射光學元件；不藉由輻射來照射光學元件；允許光學元件與固持於調節流體儲集器中之調節流體之間的熱流動；及提供調節流體之流體流動，以將經熱調節流體供應至儲集器。在光學元件之照射期間流體之流動速率低於當不照射光學元件時流體之流動速率。在照射期間流體之流動速率可大體上為零。
根據一實施例，提供一種經建構及配置以熱調節光學元件之熱調節系統。系統包括：熱交換器，熱交換器經組態以允許調節流體與光學元件之間的熱交換；及流體流動控制器，流體流動控制器經組態以控制調節流體之流動速率。流動控制器經組態以在光學元件之不照射期間將流體之流動速率增加至第一流動速率，及/或在光學元件之照射之前將流體之流動速率降低至第二流動速率。流動控制器可經組態以在照射期間將第二流體流動速率設定至零。
根據一實施例，提供一種經組態以將圖案自圖案化結構轉印至基板上之微影裝置。裝置包括投影系統，投影系統經組態以將被賦予至輻射光束之圖案投影至基板之目標部分上。投影系統包含複數個光學元件。裝置包括熱調節系統，熱調節系統經組態以熱調節投影系統之光學元件中的至少一者。熱調節系統包括：熱交換器，熱交換器經組態以允許調節流體與光學元件之間的熱交換；流動控制器，流動控制器經組態以控制調節流體之流動速率，且在光學元件之閒置模式期間提供第一流動速率及在光學元件之輻射投影模式期間提供第二流動速率。第二流動速率低於第一流動速率且可甚至為零。
根據一實施例，提供一種光學元件，光學元件包括經組態以與熱調節流體交換熱之熱交換器。
根據一實施例，提供一種經組態以允許調節流體與光學元件之間的熱交換的熱交換器。
根據一實施例，提供一種用於熱調節光學元件之方法。方法包括：藉由輻射來照射光學元件；使熱在光學元件與固持於調節流體儲集器中之調節流體之間流動；及在一流動速率下將經熱調節流體供應至儲集器。在照射期間流體之流動速率低於當不藉由輻射來照射光學元件時流體之流動速率。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述實施例，在該等圖式中，對應參考符號指示對應部分。
圖1示意性地描繪微影裝置之實例。裝置可包含：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，EUV輻射)；第一圖案化固持器MT(例如，光罩台)，其經建構以固持(特別地為支撐)圖案化結構或器件(例如，光罩或主光罩)MA且理想地連接至經組態以精確地定位圖案化結構之第一定位器PM；第一基板固持器WT(例如，基板台或晶圓台)，其經建構以固持基板(例如，塗覆抗蝕劑之晶圓)W且理想地連接至經組態以精確地定位基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由第一圖案化結構固持器MT所固持之圖案化結構MA賦予至輻射光束B的圖案投影至由第一基板固持器WT所固持之基板W的目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。舉例而言，裝置可包括含有投影系統PS之投影光學器件盒。
理想地，系統包括熱調節系統TCS(或熱調節器)，其經建構及配置以熱調節至少一光學元件2，例如，投影系統PS之元件2。以下描述且圖2至圖7中描繪熱調節系統TCS及其部分之非限制性實例。
照明系統可包括用於引導、成形或控制輻射之各種類型的光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
第一圖案化結構固持器MT可以取決於圖案化結構之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化結構是否固持於真空環境中)的方式來固持圖案化結構。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化結構。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化結構(例如)相對於投影系統而處於所要位置。
術語「圖案化結構」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中形成圖案的任何器件。被賦予至輻射光束之圖案可對應於目標部分中所形成之器件(諸如，積體電路)中的特定功能層。
圖案化結構可為透射或反射的。圖案化結構之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影術中為熟知的，且包括諸如二元交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。
術語「投影系統」可涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。可能有必要將真空用於EUV或電子束輻射，因為其他氣體可能吸收過多輻射或電子。因此，可藉助於真空壁及真空泵而將真空環境提供至整個光束路徑。
如此處所描繪，裝置為反射類型(例如，使用反射光罩)。或者，裝置可為透射類型(例如，使用透射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙平台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在該等「多平台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
參看圖1，在操作期間，照明器IL可自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為單獨實體。在該等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之一部分，且輻射光束係藉助於包含(例如)適當引導鏡面及/或光束放大器之光束傳送系統而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源為汞燈時，輻射源可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統(在必要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分布的調整器。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分布的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍。此外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，積光器及聚光器。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
輻射光束B入射於被固持於各別第一固持器或支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化結構(例如，光罩)MA上，且係藉由圖案化結構予以圖案化。在自圖案化結構(例如，光罩)MA反射之後，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W(由各別固持器WT所固持)之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器IF2(例如。干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，第一基板固持器WT(例如，基板台)可精確地移動，例如，以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器IF1可用以相對於輻射光束B之路徑而精確地定位圖案化結構(例如，光罩)MA。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化結構(例如，光罩)MA及基板W。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使主光罩固持結構(例如，光罩台)MT及第一基板固持器WT保持基本上靜止(亦即，單重靜態曝光)。接著，使基板固持器WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描光罩固持器結構(例如，光罩台)MT及第一基板固持器WT(亦即，單重動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板固持器WT相對於光罩固持器(例如，光罩台)MT之速度及方向。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使光罩固持器(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化結構，且移動或掃描基板固持器WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板固持器WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化結構。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化結構(諸如，如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影術。
亦可使用對以上所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
如自上文可見，根據另一實施例，微影裝置可包括用於熱調節投影系統PS之光學元件2中之至少一者的系統TCS。或者，微影裝置之一或多個其他光學元件可藉由系統TCS而進行熱調節(例如，照明器IL之一或多個光學組件)。
根據另一實例，熱調節系統TCS可自一或多個光學元件2(例如，投影系統元件)移除熱，熱係與在微影術期間接收微影輻射光束B之至少一部分(且吸收該輻射之某些)的光學元件2相關。
圖2至圖7中描繪系統TCS之非限制性實例。熱調節系統TCS亦可應用於除了微影裝置應用以外之其他應用中，例如，應用於光學器件、顯微法中。舉例而言，在一或多個光學元件在其操作期間接收高熱負載的情況下，可應用熱調節系統。
待藉由系統TCS而進行熱調節之光學元件2可為鏡面、透鏡、繞射光柵、濾光器元件，或不同類型之光學元件。在以下非限制性實例中，將描述用以調節一或多個鏡面2之熱調節系統。
如圖2A至圖2D所示，熱調節系統TCS之實施例可包含至少一熱交換器3，熱交換器3經組態以允許調節流體與各別光學元件2之間的熱交換。
舉例而言，光學元件2可包括(例如，具備、協作於、包含或整體地具有)熱交換器3，熱交換器3可允許與大體上靜止熱調節流體之熱交換。
可以許多不同方式來組態熱交換器3。熱交換器3可包括一(亦即，至少一)熱調節流體儲集器7，熱調節流體儲集器7經組態以固持(例如，含有、接收)熱調節流體。理想地，熱調節流體之熱容量高於1 kJ/kgK(在20℃下)。
流體可為液體。理想地，流體為水；水具有高熱容量(在20℃下為4.2 kJ/kgK)且為便利熱輸送媒體。
如此，可以各種方式來組態流體儲集器7。圖式中展示某些儲集器實例。舉例而言，儲集器7可為各別組件或結構之內部空間，該內部空間可接收及固持流體。儲集器7可配備單一流體接收空間或配備複數個單獨流體接收空間(例如，藉由一或多個流體障壁而彼此分離)。
儲集器7可配備一或多個流體入口以允許流體流動至儲集器。儲集器7可配備一或多個流體出口以允許流體自儲集器流動(例如，流出儲集器、流動遠離於儲集器)。儲集器7可具有各種形狀，例如，相對平坦儲集器形狀，其中儲集器之一正交尺寸比兩個其他正交儲集器尺寸小至少十倍。儲集器可為狹長儲集器(例如，在儲集器配備一或多個流體管道的情況下)。又，在某些實施例中，儲集器7可具有矩形橫截面、圓形橫截面、橢圓形橫截面、另一橫截面形狀及/或該等橫截面形狀之組合。
亦可以不同方式來組態儲集器7。
在一實施例中，熱交換器3可與在操作期間支撐光學元件2之支撐件4整合。每一支撐件4可連接(例如)至微影裝置之固持框架，例如，剛性安裝結構(例如，投影系統之投影光學器件盒的一部分)。
支撐件4可擔當熱交換器，以在光學元件2(藉此經支撐)與流體(特別地為存在於支撐件中之流體)之間交換熱。
可以各種方式來組態支撐件4以支撐各別光學元件2。舉例而言，可使用黏著劑及/或藉由應用一或多個連接器及/或經由夾持器件及/或以不同方式而將光學元件2固定至各別支撐件4。
根據又一實施例，支撐件4與光學元件2彼此整合。舉例而言，光學元件2可為自支撐的(見圖6A及圖6B)。
又，例如，如此，熱交換器3可為光學元件2之一部分(亦即，可由光學元件2提供)。類似地，如此，各別流體儲集器7可為光學元件2之(內部)部分(見圖6A及圖6B)。
熱調節系統TCS可經組態以提供光學元件2之均質熱調節。舉例而言，根據一實施例，光學元件2之背部表面與支撐件4之面向光學元件之背部表面的支撐表面不間斷地彼此接觸，使得元件2之均質熱調節可藉由支撐件4而達成。
理想地，如此，相較於光學元件2之容積，流體儲集器7之容積相對較大。舉例而言，流體儲集器之容積可包括熱容積、熱質量，或此兩者。
舉例而言，在儲集器7為光學元件2之支撐件4之一部分的情況下，儲集器之容積可為各別光學元件2之總容積的至少50%且更特別地為大於75%。在整合於支撐件4中之儲集器7之容積大於各別光學元件2之容積(例如，大至少兩倍)的情況下，可達成優良結果。因此，在操作期間，支撐件4可在各別儲集器7中固持相對較大容積之熱調節流體。
根據另一實施例，流體儲集器7之容積大於50毫升。舉例而言，流體儲集器之容積可為100毫升或更大。
根據另一實施例，流體儲集器7經組態以固持至少0.1 kg之質量之調節流體。舉例而言，在調節流體為水的情況下，儲集器7可固持至少0.1 kg之水；該質量之水可在10 K溫度上升下吸收4200 J，對應於在42秒期間之100瓦特。
或者，在流體儲集器7整合於光學元件2中的情況下(見圖6A及圖6B)，儲集器7可經成形及定尺寸以提供各別元件2之大體上均質熱調節；舉例而言，光學元件2之總容積之實質部分可由儲集器7涵蓋。根據另一實施例，光學元件2之總容積的至少50%且更特別地為至少80%係由儲集器7涵蓋。因此，在操作期間，光學元件2可在各別儲集器7中固持相對較大容積之熱調節流體。
根據一實施例，在儲集器7(見圖6B)為光學元件2之一部分的情況下(例如，在儲集器7整合於光學元件2中的情況下)，如此，光學元件2可經組態以在光學元件2(由支撐件4支撐)與存在於流體儲集器7中之流體之間提供相對較高熱導率。在高熱導率為至少0.6 W/Km(特別地為至少1 W/Km，且更特別地為至少50 W/Km)的情況下，可獲得優良結果。
舉例而言，光學元件2可包括具有高熱導率(例如，具有以上所提及之例示性值)之一或多種材料，該(該等)材料係用以在操作期間向固持於元件2中之流體提供相對較高熱轉移速率。舉例而言，該材料可為或包括適當金屬或合金或陶瓷，例如，矽(Si)、碳化矽(SiC)、SiSiC或AlN。
根據一實施例，支撐件4可經組態以在光學元件2(由支撐件4支撐)與存在於支撐件之流體儲集器7中之流體之間提供相對較高熱導率。
舉例而言，支撐件可包括具有高熱導率之一或多種材料，該(該等)材料延伸於光學元件2與流體儲集器之間。舉例而言，該材料可為或包括適當金屬或合金或陶瓷，例如，矽(Si)、碳化矽(SiC)、SiSiC或AlN。
在高熱導率為至少0.6 W/Km(特別地為至少1 W/Km，且更特別地為至少50 W/Km)的情況下，可獲得優良結果。
流體儲集器7中之流體可擔當熱緩衝器。在操作期間，可在流體與光學元件2之間轉移熱，以將光學元件2維持於所要操作溫度下或附近或(例如)所要操作溫度範圍內。本文中，支撐件4之至少一部分可提供熱轉移結構，熱轉移結構在元件2與存在於儲集器7中之流體之間轉移熱。理想地，儲集器7嵌入於具有以上所提及之相對較高熱導率之材料中(亦即，由具有以上所提及之相對較高熱導率之結構界定)。
理想地，系統TCS經組態成使得儲集器7中之流體壓力在操作期間(且特別地為在涉及藉由輻射B來照射光學元件2之照射步驟期間)恆定。以此方式，可防止光學元件2歸因於壓力變化之變形。
在一實施例中，熱調節系統TCS包括用以將流體饋入至儲集器7之流體供應管道系統11，及用於自儲集器7排出流體之返回管道系統12(見(例如)圖1及圖2A)。舉例而言，儲集器7可具備自供應管道系統11接收流體之一或多個流體入口埠11a，及用以將流體自儲集器7排放至返回管道系統12中之一或多個流體出口埠12a。可以各種方式來組態每一管道系統11、12，包括(例如)一或多個流體通道、歧管、閥門及/或其他流體輸送器。
在本實施例中，管道系統11、12可具備壓力維持器件20(例如，膨脹容器)，壓力維持器件20經組態以將管道系統11、12(及儲集器7)中之流體壓力維持於某一操作壓力下。理想地(見上文)，壓力維持器件20可操作以達成流體儲集器7中之恆定流體壓力。
熱調節系統TCS可包括一或多個流體溫度控制器單元18(流體溫度控制器)，流體溫度控制器單元18經組態以控制調節流體之溫度。舉例而言，溫度控制器單元18可自返回管道系統12接收流體、熱調節經接收流體，且將經熱調節流體饋入至供應管道系統11。為此目的，例如，溫度控制器單元18可具備溫度感測器、用以冷卻流體之冷卻器件、熱交換器、帕耳帖(Peltier)元件系統、熱提取器，及/或用於控制流體之溫度的其他組件。特別地，溫度控制器單元18經組態以調節流體之溫度，使得供應至供應管道系統11之流體之溫度具有預定溫度T0。預定溫度T0可為(例如)低於30℃之溫度，例如，在約15℃至25℃之範圍內(例如，約20℃(例如，22℃))的溫度。
溫度控制器單元18可在操作期間將藉此經排出之流體之溫度保持大體上恆定。理想地，有效地控制饋入至供應系統11中之流體之溫度，以保持於預定恆定溫度(例如，22.00℃ +/-0.005℃)下。
系統可包括流動控制器19，流動控制器19經組態以控制調節流體之流動速率。特別地，流動控制器19經組態以控制流動至熱調節流體儲集器7中之每一者(及自熱調節流體儲集器7中之每一者流動)之調節流體之流動速率。
可以各種方式來組態流動控制器19。舉例而言，流動控制器19可具備一或多個任選流動感測器，流動感測器經組態以偵測系統之一或多個部分中之瞬時流動速率。在本實施例(見圖1及圖2A)中，流動控制器19可包括一或多個可控制流體泵，可控制流體泵經組態以使流體循環(在供應管道11、儲集器7、返回管道12與流體調節器18之間)且達成所要流動速率。在圖2A中，箭頭F描繪流體之循環。
在一實施例中，流動控制器19可具備一或多個可控制閥門以調節至及/或經由管道系統11、12之流體流動。在該情況下，流動控制器19可調整一或多個閥門之操作狀態，以設定以上所提及之第一流動速率及第二流動速率。
又，流動控制器19可具備一或多個泵與一或多個閥門之組合，泵及/或閥門為可控制的。
如自上文可見，可提供輻射源SO，輻射源SO經組態以產生在照射步驟期間至少部分地照射光學元件之輻射(例如，將圖案自圖案化器件MA轉印至基板W上)。可提供源控制器LC，源控制器LC經組態以控制輻射源SO之操作。接著，理想地，輻射源SO之控制器LC與調節流體流動控制器19可經組態以協作以視源操作而設定流體流動速率。舉例而言，在操作期間，可藉由源控制單元LC來控制流動控制器19，以將熱調節流體之流動速率調整(例如，增加、降低)至預定流動速率。
舉例而言，在另一實施例中，流動控制器19可與源控制單元LC(例如，微影裝置之另一控制單元LC)相關聯。舉例而言，流動控制器與源控制單元LC可彼此整合；或者，源控制單元LC可經組態以控制流體流動控制器19之操作。源控制單元LC可為微影裝置之通用控制系統(或為微影裝置之通用控制系統的一部分)。
流動控制器19(例如，與源控制單元LC協作)可經組態以在各別光學元件2之閒置模式期間提供第一流動速率(見圖2A)，及在光學元件2之輻射投影模式期間提供第二流動速率(見圖2D)，其中第二流動速率低於第一流動速率。如自上文可見，理想地，流動速率之設定(藉由控制器19)取決於輻射源SO之操作；為此目的，流動控制器19可藉由源控制單元LC而為可控制的，如在本實施例中。在一實施例中，可提供一或多個輻射感測器(未描繪)以偵測輻射，其中流動控制器19之操作取決於藉由彼等一或多個感測器之輻射偵測。
舉例而言，流動控制器19可經組態以達成：在光學元件之不照射步驟期間將流體之流動速率增加至第一流動速率(見圖2A)；及正好在光學元件2之照射步驟(亦即，當輻射光束B之至少一部分照明該元件2時的步驟，見圖2D)之前(例如，照射步驟之前的一或若干秒)將流體之流動速率降低至第二流動速率。
理想地，熱調節系統TCS經組態以在管道系統11、12及儲集器7中提供相對較高第一流動速率，使得可快速地更新每一儲集器7之內含物。舉例而言，熱調節系統可經組態以提供第一流動速率以允許在操作期間之60秒內(特別地在10秒內且更特別地在1秒內)每一儲集器7之大體上完全補充。根據一實施例，系統TCS可在操作期間達成至少1公升/分鐘(特別地為至少5公升/分鐘(例如，6公升/分鐘))之第一流體流動速率。
由流動控制器19所設定之第二流體流動速率可使得不能達成每一儲集器7之補充。舉例而言，第二流動速率可小於1公升/分鐘。特別地，第二流動速率為零。因此，流動控制器19可經組態以在照射步驟期間將第二流體流動速率設定至零。
舉例而言，熱交換器可經組態以允許大體上靜止調節流體(亦即，具有大體上為零之流動速率)與光學元件2之間的熱交換。
如此，可以不同方式來組態流體儲集器7，且圖式中展示某些實例。理想地，儲集器7為光學元件2之支撐件4中或光學元件中之中空內部空間7，該空間7係與一或多個供應埠11a及排出埠12a進行流體連通。
圖2B以橫截面展示一實施例，其中提供單一供應埠11a及單一排出埠12a。或者(見圖2C)，可提供複數個供應埠11a，以允許儲集器7之快速補充。類似地，可提供複數個排出埠12b(如在圖2C中)。舉例而言，供應埠11a與排出埠12b可相反於彼此而定位。更特別地，緊密組態可包括一系統，其中經由儲集器7之流體流動方向(熱調節流體之流體流動方向)大體上平行於光學元件2之輻射接收表面2a。
理想地，可在操作期間(特別地為當應用第一流動速率時)在儲集器7中達成大體上層狀流體流動。舉例而言，儲集器7可包括層狀流動誘發器。儲集器7可經組態以防止或減少新近供應之流體與已經存在於儲集器7中之流體的混合。在一實施例中，例如，儲集器7可含有位於供應區段11a與排出區段11b之間的大量平行通道(見圖4)，該等通道可經組態以防止該混合。
圖2A、圖2B展示在各別光學元件2後部延伸(亦即，相反於光學元件之背部表面，該背部表面係面離在操作期間接收輻射B之前部表面2a)之儲集器7的實例。舉例而言，平行於元件2之輻射接收表面2a所量測的儲集器7之橫截面可具有相同於或大於輻射接收表面2a之尺寸的尺寸(在相同方向上量測)。
操作
圖1至圖2之實施例的操作可包括用於熱調節光學元件(特別地為投影系統PS之一或多個光學元件2)之方法。
方法可包括提供許多照射步驟Q(見圖2D及圖8A、圖8B)，包括藉由輻射B來照射光學元件2。在本實施例中，輻射B為用以將圖案轉印至基板W上之輻射光束B(其一部分)。
方法亦包括：提供許多步驟，其中不藉由輻射來照射光學元件2(見圖2A)；及提供調節流體之流體流動，以將經熱調節流體供應至儲集器(見圖2A)。在此等不照射步驟NI中之每一者期間，例如，熱調節系統可向熱交換器3之儲集器7饋入某一量之具有預定溫度T0之經熱調節流體，該量足以將光學元件2之溫度維持於預定操作範圍內。又，例如，步驟可包括：將具有預定溫度T0之經熱調節流體供應至儲集器，以將儲集器7之內含物熱調節至低於光學元件2之(所要)最小臨限溫度的溫度。
在照射步驟及不照射步驟NI兩者期間允許光學元件與固持於調節流體儲集器中之調節流體之間的熱流動(見圖2A及圖2D兩者及圖8之圖解)。熱流動可包括藉由傳導而經由光學元件2及支撐件4之延伸於光學元件2與儲集器7之間的部分的熱流動。在儲集器7為光學元件2之一部分的情況下，自然地，藉由傳導而至流體之熱流動可主要地係經由光學元件2自身。熱流動可包括在固持於儲集器7中之流體內的熱流動。
流動控制器19可控制流體之流動速率，使得在照射步驟期間之流動速率(經由儲集器7)低於在不照射步驟NI期間之流體流動速率(經由儲集器7)，例如，大體上為零。因此，理想地，儲集器7中之流體在每一照射步驟期間大體上靜止(相對於光學元件2之輻射接收表面2a)。舉例而言(如自上文可見)，在操作期間，流動控制器19可協作於源控制系統LC，例如，以正好在啟動源SO之前停止流體流動(以達成第二流動速率)，且當停用/已停用源SO時或在停用/已停用源SO之後起始流動(以達成第一流動速率)。
圖8A描繪後續照射步驟Q及利用流動速率R1之流體補充步驟之時間序列的實例。圖8B之圖解中展示儲集器7中之流體之所得溫度的實例。如由流體溫度調節器18所提供之流體之初始溫度係藉由虛線T0而指示。如自圖式可見，儲集器中之溫度將在流體大體上靜止時在光學元件2之照射期間上升，但可在每一補充步驟期間快速地返回至初始溫度T0。又，理想地，在每一不照射步驟NI期間理想地連續地維持經由儲集器7之流體流動，以提供光學元件2之各別熱調節。
以此方式，可達成光學元件2使用調節流體(例如，水)之精確且均質的熱調節，其中可將元件2維持於所要操作溫度下或附近(例如，相對較窄溫度範圍內)，同時在照射步驟期間接收相對較大熱負載。可隨後在不照射步驟(亦即，儲集器補充步驟)期間移除過剩熱。可以高精確度來達成光學元件2之操作(其可包括與入射輻射之某一相互作用，例如，入射輻射B之至少一部分之反射，如在圖2D中)。詳言之，可藉由在照射步驟期間施加靜止熱調節流體(代替流動流體)來消除可消弱光學元件2之所要操作的流體流動誘發性振動。
流體儲集器7中之流體可擔當較大且有效的熱緩衝器，此提供相對較大熱容量以特別地在導致光學元件2之照射的源SO之啟動期間「吸收」熱(亦即，自光學元件2排放熱)。此適用於每一照射步驟(當儲集器7中之流體理想地大體上靜止時)以及補充流體之每一步驟(例如，在照射步驟之前及/或之後)。
當(例如)在基板W之基板調換期間或在另一中間時期(在後續微影照明步驟之間)期間已停用源SO時，已歸因於接收熱而變暖之儲集器流體可大體上以經由供應管道系統11而供應之新近更冷流體(具有(例如)由溫度控制單元18所提供之以上所提及之溫度)進行替換。舉例而言，在本實施例中，可將變暖之儲集器流體經由排出系統12而饋入至溫度控制單元18，以冷卻回至所要熱調節溫度。
在照射步驟期間流體之流動速率與在不照射步驟期間流體之流動速率之間的差為至少100毫升/秒的情況下，可達成優良結果。
儲集器7中之調節流體可正好在每一照射步驟之前或緊接在每一照射步驟之後或在每一照射步驟之前及之後兩者大體上以新近經熱調節之調節流體進行補充。又，如自上文可見，在每一照射步驟期間理想地不補充儲集器7中之調節流體。
在操作期間，任選壓力維持器件20可與管道系統11、12連通(例如，經由返回管道系統12，如在圖式中)，以將流體壓力保持於預定壓力位準下或附近(例如，預定流體壓力範圍內)。舉例而言，壓力維持器件20可抵消與變化之流體溫度相關的流體之壓力變化。
圖3至圖7中描繪調節系統之若干另外實例。此等實例可與圖1及/或圖2A至圖2D所示之實施例組合或為其一部分，且可應用於以上所描述之方法中。
圖3展示另一實施例，其不同於圖2A至圖2D中之實施例之處在於：提供複數個光學元件2及複數個各別熱交換器3。熱交換器3理想地係相對於各別流體供應管道系統11、12而平行地配置。每一熱交換器3包括各別流體儲集器7。以此方式，可在流體補充步驟期間快速地補充所有流體儲集器7中之流體。或者或另外，複數個熱交換器3可相對於各別流體供應管道系統11、12而以串聯組態進行配置。
圖4A、圖4B展示系統之一部分的實施例，其不同於圖1至圖3之實施例之處在於：熱交換器3之儲集器107具備複數個流體通道107a。理想地，通道107a係相對於系統之流體入口埠11a及出口埠12a而平行地配置。舉例而言，通道107中之每一者可具有各種橫截面，例如，正方形(如在圖4B中)、矩形、圓形、六邊形及/或不同橫截面。
圖5不同於圖1至圖4之實施例之處在於：熱交換器3包括延伸於入口11a與出口11b之間的單一狹長流體管道207。管道207嵌入於具有高熱容量(例如，高於1 kJ/kgK(在20℃下))之管道嵌入材料中。舉例而言，管道嵌入材料可為固體。在操作期間，熱調節系統TCS可經由管道207而饋入具有相對較低溫度之流體，以冷卻管道嵌入材料208。舉例而言，經由入口埠11a而饋入至管道207之流體之溫度可低於待熱調節之各別光學元件2之所要操作溫度。在此情況下，管道嵌入材料208可擔當熱緩衝器，熱緩衝器在操作期間自光學元件2吸收熱負載，其中可將過多熱轉移至管道207中所接收之低溫流體。再次，流體可在光學元件2之照射期間保持靜止，且可在照射步驟之前及之後進行補充(以新近冷流體)。舉例而言，流體可為具有在0℃至20℃之範圍內之溫度(例如，0℃至10℃)的水。
圖6A描繪光學元件302之實施例(在此實例中，具有用以反射輻射之反射表面302a)。如此，元件302含有上述流體儲集器307。舉例而言，元件302可為自支撐元件302。在微影裝置中，元件302可使用適當附著方法而連接至固持部件框架(例如，投影光學器件盒之一部分)。可以各種方式來組態光學元件302之整體流體儲集器307。理想地(如自上文可見)，流體儲集器307可經組態以固持至少0.1 kg之質量之調節流體。理想地，光學元件302之總容積之實質部分可由儲集器307涵蓋。根據一實施例，光學元件302之總容積的至少50%且更特別地為至少80%係由儲集器307涵蓋。圖6B展示一實例，其中整體儲集器307為狹長流體管道307。儲集器307可具有各種其他組態，例如，相同於或類似於圖2A至圖2D及/或圖4之實施例中所描繪之儲集器實例的組態，或另一組態。
圖7展示另一非限制性實例，其不同於圖2A所示之實施例之處在於：熱交換器包括延伸於光學元件2與儲集器407之間的具有高熱轉移係數之熱轉移部分404h。熱轉移部分404h可包括(例如)一或多個熱管(如此，為熟習此項技術者已知)，熱管經組態以允許光學元件2與儲集器407中所含有之流體之間的極低耐熱性。或者，如此，熱轉移部分404h可由具有高於熱交換器3之另一部分4(例如，熱交換器3之主體4，該主體固持或包含轉移部分404h)之熱轉移係數的材料或化合物製成。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造積體光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。
儘管以上可特定地參考在光學微影術之情境中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影術)中，且在情境允許時不限於光學微影術。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米，157奈米或126奈米之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)；以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
儘管以上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。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如以上所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之該電腦程式。
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而言將顯而易見的為，可在不脫離以下所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
應理解，在本申請案中，術語「包含」及「包括」不排除其他元件或步驟。又，術語「一」不排除複數個。申請專利範圍中之任何參考標號不應被解釋為限制申請專利範圍之範疇。
舉例而言，根據本發明之方法可包括施加低於在每一不照射步驟期間流體之流動速率的在每一照射步驟期間流體之流動速率。
或者，例如，在一或多個不照射步驟期間之流體流動速率可相同於在照射步驟期間之流動速率。
藉由輻射來照射光學元件可以各種方式而達成，且可(例如)取決於產生各別輻射之輻射源的操作及/或類型。
舉例而言，每一照射步驟可僅包括用以藉由輻射來照射光學元件之單一照明時期(例如，在源SO經操作以提供連續非間斷輻射光束B的情況下)。
或者，如此，(例如，每一)照射步驟可包括用以照射光學元件之後續照射時期及當不照射光學元件時之中間時期的序列(例如，在源SO經操作以提供脈衝式輻射光束B的情況下)。
2．．．光學元件
2a．．．輻射接收表面
3．．．熱交換器
4．．．支撐件
7．．．熱調節流體儲集器
11．．．流體供應管道系統/供應系統/供應管道
11a．．．流體入口埠/供應埠/供應區段
12．．．返回管道系統/返回管道/排出系統/流體供應管道系統
12a．．．流體出口埠/排出埠
18．．．流體溫度控制器單元/流體溫度調節器/溫度控制單元
19．．．流動控制器
20．．．壓力維持器件
107．．．儲集器
107a．．．流體通道
207．．．狹長流體管道
208．．．管道嵌入材料
302．．．光學元件/自支撐元件
302a．．．反射表面
307．．．流體儲集器/狹長流體管道
404h．．．熱轉移部分
407．．．儲集器
B．．．輻射光束
C．．．目標部分
IF1．．．位置感測器
IF2．．．位置感測器
IL．．．照明器
LC．．．源控制器
M1．．．光罩對準標記
M2．．．光罩對準標記
MA．．．圖案化結構
MT．．．第一固持器或支撐結構
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
TCS．．．熱調節系統
W．．．基板
WT．．．第一基板固持器
圖1描繪本發明之微影裝置的實施例；圖2A示意性地描繪圖1之裝置之熱調節系統的實施例，其包括在流體補充步驟期間之熱交換器的實施例；圖2B描繪圖2A所示之裝置之一部分的仰視圖；圖2C類似於圖2B且示意性地展示流體供應系統之實施例的一部分；圖2D描繪在曝光步驟期間圖2A所示之裝置的該部分；圖3示意性地描繪圖1之裝置之一部分的第二實例；圖4A展示熱交換器之實施例；圖4B為圖4A之線IV-IV上的橫截面；圖5展示熱交換器之實施例；圖6A展示熱交換器之實施例；圖6B示意性地描繪熱交換器之實施例之類似於圖2B的仰視圖；圖7展示熱交換器之實施例；圖8A描繪流體流動速率相對於時間之實例的圖解，其包括後續曝光序列及熱調節序列；且圖8B描繪流體儲集器中之流體溫度的圖解，其係與第一序列實例相關。
2．．．光學元件
2a．．．輻射接收表面
3．．．熱交換器
4．．．支撐件
7．．．熱調節流體儲集器
11．．．流體供應管道系統/供應系統/供應管道
11a．．．流體入口埠/供應埠/供應區段
12．．．返回管道系統/返回管道/排出系統/流體供應管道系統
12a．．．流體出口埠/排出埠
18．．．流體溫度控制器單元/流體溫度調節器/溫度控制單元
19．．．流動控制器
20．．．壓力維持器件
LC．．．源控制器
TCS．．．熱調節系統

Claims (13)

  1. 一種用於熱調節一光學元件之方法，該方法包含：藉由輻射來照射該光學元件；不藉由該輻射來照射該光學元件；允許該光學元件與固持於一調節流體儲集器中之一調節流體之間的熱流動；及提供該調節流體之一流體流動，以將經熱調節流體供應至該儲集器，其中在該光學元件之該照射期間該流體之一流動速率低於當不照射該光學元件時該流體之一流動速率。
  2. 如請求項1之方法，其中在該照射期間該流體之該流動速率與當不照射該光學元件時該流體之該流動速率之間的一差為至少100毫升/秒。
  3. 如請求項1之方法，其中該儲集器中之調節流體係正好在該照射之前或緊接在該照射之後或在該照射之前及之後兩者實質上以新近經熱調節之調節流體進行補充。
  4. 如請求項1之方法，其中該儲集器中之該調節流體在該照射期間未經補充。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包含：將具有一預定溫度之經熱調節流體供應至該儲集器，以將該儲集器之內含物熱調節至低於該光學元件之一最小臨限溫度的一溫度。
  6. 如請求項1之方法，其中該光學元件為一微影裝置之一部分，其中該輻射為用以將一圖案轉印至一基板上之一 輻射光束。
  7. 一種微影投影方法，其包含：利用一光學元件而將一圖案自一圖案化結構轉印至一基板上；及熱調節該光學元件，該調節包含：藉由輻射來照射該光學元件；不藉由該輻射來照射該光學元件；允許該光學元件與固持於一調節流體儲集器中之一調節流體之間的熱流動；及提供該調節流體之一流體流動，以將經熱調節流體供應至該儲集器，其中在該光學元件之該照射期間該流體之一流動速率低於當不照射該光學元件時該流體之一流動速率。
  8. 一種經建構及配置以熱調節一光學元件之熱調節系統，該系統包含：一熱交換器，該熱交換器經組態以允許一調節流體與該光學元件之間的熱交換；一流體流動控制器，該流體流動控制器經組態以控制該調節流體之一流動速率，該流動控制器經組態以在該光學元件之不照射期間將該流體之該流動速率增加至一第一流動速率，及/或在該光學元件之照射之前將該流體之該流動速率降低至一第二流動速率。
  9. 如請求項8之系統，其進一步包含：一輻射源，該輻射源經組態以產生在該照射期間至少 部分地照射該光學元件之輻射；及一控制器，該控制器經組態以控制該輻射源之操作，其中該輻射源之該控制器及該流體流動控制器經組態以基於該輻射源之操作而設定該等流體流動速率，其中該流動控制器可經組態以在該照射期間將該第二流體流動速率設定至零。
  10. 如請求項8之系統，其中該熱交換器包括一熱緩衝器，該熱緩衝器包括固持於一熱調節流體儲集器中之流體。
  11. 一種經組態以將一圖案自一圖案化結構轉印至一基板上之微影裝置，該裝置包含：一投影系統，該投影系統經組態以將被賦予至一輻射光束之一圖案投影至一基板之一目標部分上，該投影系統包含複數個光學元件；及一熱調節系統，該熱調節系統經組態以熱調節該投影系統之該等光學元件中的至少一者，該熱調節系統包含：一熱交換器，該熱交換器經組態以允許一調節流體與該光學元件之間的熱交換，一流動控制器，該流動控制器經組態以控制該調節流體之流動速率，且在該光學元件之一閒置模式期間提供一第一流動速率及在該光學元件之一輻射投影模式期間提供一第二流動速率，其中該第二流動速率低於該第一流動速率。
  12. 如請求項11之裝置，其進一步包含複數個熱交換器，該 複數個熱交換器經組態以允許該調節流體與該複數個光學元件之間的熱交換，其中該等熱交換器係相對於一各別流體供應管道系統而平行地配置。
  13. 一種用於熱調節一光學元件之方法，該方法包含：藉由輻射來照射該光學元件；使熱在該光學元件與固持於一調節流體儲集器中之一調節流體之間流動；及在一流動速率下將經熱調節流體供應至該儲集器，其中在該照射期間該流體之該流動速率低於當不藉由輻射來照射該光學元件時該流體之該流動速率。
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