TWI704424B - 光學總成 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種光學總成及一種製造一光學總成之方法,其中積層製造技術用來在一光學元件或隨後結合至一光學元件之一載體的正上方形成一支撐結構。
Description
本發明係關於諸如可能用於微影設備中之總成以及製造及對準此類總成之方法。
微影設備為將所要圖案施加至諸如半導體材料之晶圓的基板上,通常施加至基板之目標部分上的機器。被替代地稱作光罩或倍縮光罩之圖案化裝置可用以產生待形成於晶圓之個別層上的電路圖案。通常藉由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來實現圖案之轉印。一般而言,單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分。亦存在稱為無光罩微影之技術,其中藉由調變鏡陣列來轉印圖案。
微影被廣泛地認為係在IC以及其他裝置及/或結構之製造中之關鍵步驟中的一者。然而,隨著使用微影所製造之特徵之尺寸變得愈來愈小,微影正變為用於使得能夠製造小型IC或其他裝置及/或結構之更具決定性的因素。
現今使用之許多微影工具使用激光器作為光源,且在頻譜之深紫外線(DUV)部分(通常為248nm或193nm)中操作。為了縮短曝光波長且因此縮減最小可列印大小,使用極紫外(EUV)輻射源。EUV輻射
為波長在約5nm至約20nm之範圍內、例如在約13nm至約14nm之範圍內且甚至波長小於10nm,例如在約5至約10nm(諸如為6.7nm或6.8nm)之電磁輻射。可能之EUV輻射源包括例如激光產生之電漿源、放電電漿源,或基於由電子儲存環提供的同步加速器輻射之源。DUV及EUV輻射兩者皆被稱作光,即使其並不駐留於電磁光譜之可見部分中。
微影設備併有多種組件。此等包括用於製造以及監視(光之強度或其他特性)及/或感測諸如焦點及對準之條件的反射或透射光學元件,諸如稜鏡、透鏡、鏡、孔隙及操縱光之偏振、相位、相干性等的其他元件。此等亦包括諸如玻璃樣結構之用於光罩固持的由例如低膨脹陶瓷製成的支撐結構及安裝結構,例如光罩載物台夾盤及用於光纖的套圈。
此等組件通常必須以極其穩定的方式接合至其它組件,例如將光學元件接合至安裝結構。光學元件可由玻璃製成,且有必要將光學元件機械地耦接至由例如金屬製成的安裝區塊。儘管此實例中使用金屬,但將理解,安裝區塊亦可由諸如塑膠、複合材料或陶瓷之其他材料製成。習知地,若干方法中之任一者可用以將玻璃附接至金屬,包括諸如環氧樹脂之黏著劑、諸如彈簧夾片之機械緊固件、摩擦接合、光學結合或羥基結合。所有此等方法具有缺點。舉例而言,環氧樹脂為吸濕性的,且隨著濕度而改變尺寸。在其吸收水(或稍後由於例如濕度改變而解吸附水)時,其膨脹(或收縮),因此造成其接合的物件(諸如編碼器標度、基準板、稜鏡及其他光學件)之相對位置的不穩定度。環氧樹脂在成皮加載時會經受剝離。環氧樹脂具有高熱膨脹係數,其可幾乎比金屬之熱膨脹係數大一個數量級且比超低膨脹(ULE)玻璃之熱膨脹係數大兩個數量級。又,因為環氧樹脂在負載下潛伸,其會造成長期穩定性問題。亦已知環氧樹脂不能黏附
至玻璃或金屬基板,且引起總成之完全故障。
需要預防或緩解本文中或其他處識別的問題中之至少一者,或提供現有設備或方法之替代。
根據一個態樣,揭示積層製造技術最小化且甚至消除對由例如環氧樹脂作為黏結劑製成的中間黏著層的依賴的用途。本文中在習知意義上參考如下技術使用積層製造:准許使用一或多種材料之連續層遞增地產生三維結構。希望涵蓋例如以下技術:諸如3D列印、快速原型設計、直接數位製造、分層製造,及積層製造。本質上,用共價金屬鍵替換黏接避免上文所描述的問題中之多者。
根據一個態樣,揭示一種製造物品,其包含一微影設備之一組件及使用積層製造形成於該組件上之一支撐結構,該支撐結構包含具有一晶格結構之一過渡介接部分,且其中該晶格結構形成於該組件上。該組件可為包含例如玻璃、金屬、一陶瓷材料或一複合材料之一光學元件。該組件可具有一黏著層,在此情況下,該支撐結構可形成於該黏著層上。該黏著層可為一濺鍍接著層。該支撐結構可包含一金屬材料。該支撐結構可包含一第一金屬材料及一第二金屬材料,且進一步包含一第一區及一第二區,該第一區包含的第一金屬材料之一濃度比第二金屬材料高,該第二區包含的第二金屬材料濃度一濃度比比金屬材料高。該支撐結構可包含一第一非金屬材料及一第二金屬材料,且進一步包含一第一區及一第二區,該第一區包含的第一非金屬材料之一濃度比第二金屬材料高,該第二區包含的第二金屬材料之一濃度比第一非金屬材料高。該第一非金屬材料可包含一玻璃材料。該晶格結構可包含至少一個撓曲部。
根據另一態樣,揭示一種製造物品,其包含一包含一光學元件及使用硬焊黏附至該光學元件之一支撐結構的製造物品。該光學元件可具有一黏著層,在此情況下,該支撐結構可黏附至該黏著層。該黏著層可為一濺鍍接著層。該支撐結構可包括具有一晶格結構之一過渡介接區,在此情況下,具有一晶格結構之部分可黏附至該光學元件。該晶格結構可包含至少一個撓曲部。該支撐結構可使用積層製造加以製造。
根據另一態樣,揭示一種製造物品,其包含一載體、使用積層製造形成於該載體上之一支撐結構,及以光學方式接觸該載體之一光學元件。該載體可包含,例如玻璃、一玻璃陶瓷複合材料,或一陶瓷材料。
根據另一態樣,揭示一種製造一物品之方法,該方法包含以下步驟:提供一微影設備之一組件;及使用積層製造在該組件上形成一支撐結構,該支撐結構包含具有一晶格結構之一過渡介接部分,且其中該晶格結構形成於該組件上。該形成步驟可包含將該支撐結構3D列印在該組件上。該方法可在該形成步驟之前包含為該組件提供一黏著層之一步驟,在此情況下,該形成步驟可包含在該黏著層上形成該支撐結構。提供該黏著層之該步驟可包含例如:將該黏著層濺鍍至該組件之一表面上;藉由蒸鍍將一黏著層沈積至該組件之一表面上,或藉由一PVD或一CVD製程將一黏著層沈積至該光學元件之一表面上。該晶格結構可包含至少一個撓曲部。
根據另一態樣,揭示一種製造一物品之方法,該方法包含以下步驟:提供一載體;使用積層製造在該載體上形成一支撐結構;提供一光學元件;及使該載體以光學方式接觸該光學元件。該形成步驟可包含
將該支撐結構3D列印在該載體上。該方法可額外在該形成步驟之前包含為該載體提供一黏著層之另一步驟,在此情況下,該形成步驟可包含在該黏著層上形成該支撐結構。該晶格結構可包含至少一個撓曲部。
根據另一態樣,揭示一種方法,其包含以下步驟:提供一未完成的光學元件;在該未完成的光學元件上形成一支撐結構;及完成該光學元件。該未完成的光學元件可例如為一光學坯料或一部分完成的光學坯料。
根據另一態樣,揭示一種方法,其包含以下步驟:提供一光學元件;使用積層製造將至少一個金屬凸緣附接至該光學元件;及將該至少一個金屬凸緣連接至一支撐結構。
根據另一態樣,揭示一種方法,其包含以下步驟:提供一載體;提供一支撐結構;使用硬焊將該載體接合至該支撐結構;提供一光學元件;及使該載體以光學方式接觸該光學元件。
根據另一態樣,揭示一種製造一物品之方法,該方法包含以下步驟:提供包含至少一個基準件之一加工工具;以與該加工工具之一固定關係將一微影系統之一組件置放在該加工工具中;將一特徵3D列印在該至少一個基準件上;基於該所列印特徵在該至少一個基準件上之一位置判定一列印偏移;及使用該所判定之列印偏移在該組件上進行3D列印。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之其他特徵及優點,以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意,本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文所含有之教示,額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
2:圍封結構
4:雷射
6:雷射束
8:燃料供應
10:電漿
12:電漿形成位置
14:近正入射輻射收集器
16:虛擬源點
18:開口
20:琢面化場鏡裝置
22:琢面化光瞳鏡裝置
24:經圖案化光束
26:反射元件
28:反射元件
30:光學總成
32:光學元件
34:安裝結構
36:過渡介接部分
38:機械附接區
40:黏著層
50:中間結構
60:突片結構
62:支撐結構
64:電子束焊接接頭
66:環氧樹脂
70:加工工具
72:加工工具基準件
74:測試特徵
B:輻射束
C:目標部分
IL:照明系統
M1:光罩對準標記
M2:光罩對準標記
MA:圖案化裝置
MT: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
PS1:位置感測器
PS2:位置感測器
PW:第二定位器
S30:步驟
S32:步驟
S34:步驟
S40:步驟
S42:步驟
S50:步驟
S52:步驟
S54:步驟
S60:步驟
S62:步驟
S64:步驟
S70:步驟
S72:步驟
S74:步驟
S76:步驟
SO:源收集器模組
W:基板
WT:基板台
併入本文中且形成本說明書之部分之隨附圖式說明本發明,且連同[實施方式]一起進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠進行及使用本發明。
圖1展示根據本發明之一實施例之微影設備。
圖2為根據一實施例之圖1的設備之更詳細視圖。
圖3A為根據一實施例之光學總成之部分平面簡圖。
圖3B為描述製造諸如圖3A中所示的光學總成之光學總成的方法之流程圖。
圖4A為根據一實施例之另一光學總成之部分平面簡圖。
圖4B為根據一實施例之又一光學總成之部分平面簡圖。
圖4C為描述製造諸如圖4A中所示的光學總成之光學總成的方法之流程圖。
圖5A為根據一實施例之另一光學總成之部分平面簡圖。
圖5B為描述製造諸如圖5A中所示的光學總成之光學總成的方法之流程圖。
圖6A至圖6D為根據一實施例之光學總成之平面視圖。
圖6E為描述製造諸如圖6A至圖6D中所示的光學總成之光學總成的方法之流程圖。
圖7A為根據一實施例之光學元件及用於輔助光學元件之處理的加工工具之部分平面簡圖。
圖7B為描述使用圖7A中所示之加工工具之方法的流程圖。
根據以上結合圖式所闡述之詳細描述,本發明之特徵及優點將變得更顯而易見,在該等圖式中,類似參考字符始終識別對應元件。在該等圖式中,類似參考數字通常指示相同、功能上類似及/或結構上類似之元件。
本說明書揭示併有本文中所揭示及主張的標的物之特徵的一或多個實施例。所揭示的實施例僅例示標的物。本發明之範圍不限於所揭示之實施例。本發明由此處附加之申請專利範圍界定。
本說明書中參考「一個實施例」、「一實施例」、「一實例實施例」等描述的實施例指示所描述的實施例可包括特定特徵、結構或特性,但每一實施例可能未必包括該特定特徵、結構或特性。此外,此等短語未必指相同實施例。另外,當結合一實施例描述一特定特徵、結構或特性時,應瞭解,無論是否作明確描述,結合一或多個其他實施例實現該特徵、結構或特性為熟習此項技術者所瞭解。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合實施。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之指令,其可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如,計算裝置)讀取之形式的資訊之任何機構。舉例而言,機器可讀媒體可包括:唯讀記憶體(ROM);隨機存取記憶體(RAM);磁碟儲存媒體;光學儲存媒體;快閃記憶體裝置;電氣、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如,載波、紅外線信號、數位信號,等),及其他。另外,韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行特定動作。然而,應瞭解,此等描述僅僅係出於方便起見,且此等動作事實上係由計算裝置、處
理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他裝置引起。
在更詳細地描述此等實施例之前,有指導性的為呈現可供實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地展示根據本發明之實施例的包括源收集器模組SO之微影裝置。該設備包含:照明系統(照明器)IL,其經組態以調節輻射束B(例如,EUV輻射);支撐結構(例如,光罩台)MT,其經建構以支撐圖案化裝置(例如,光罩或倍縮光罩)MA且連接至經組態以準確地定位圖案化裝置之第一定位器PM;基板台(例如,晶圓台)WT,其經建構以固持基板(例如,抗蝕劑塗佈晶圓)W且連接至經組態以準確地定位基板之第二定位器PW;及投影系統(例如,反射性投影系統)PS,其經組態以將藉由圖案化裝置MA賦予輻射束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如,包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件,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。
支撐結構MT以取決於圖案化裝置MA之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如,該圖案化裝置是否被固持於真空環境中)的方式來固持該圖案化裝置。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裝置。支撐結構可為(例如)框架或台,其可視需要而固定或可移動。支撐結構可確保圖案化裝置(例如)相對於投影系統處於所要位置。
術語「圖案化裝置」應被廣泛地解釋為係指可用以在輻射束之橫截面中向輻射束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何裝置。被賦予至輻射束之圖案可對應於目標部分中產生之元件(諸如,積
體電路)中之特定功能層。
圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包括光罩、可程式化鏡陣列,及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所熟知,且包括諸如二元、交變相移及衰減式相移之光罩類型,以及各種混合光罩類型。可程式化鏡陣列之一實例使用小鏡之矩陣配置,該等小鏡中之每一者可個別地傾斜,以便使入射輻射束在不同方向上反射。傾斜鏡在由鏡矩陣反射之輻射束中賦予圖案。
類似於照明系統,投影系統可包括適於所使用之曝光輻射或適於諸如真空之使用之其他因素的各種類型之光學組件,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。可能需要將真空用於EUV輻射,此係由於其他氣體可能吸收過多輻射。因此,可憑藉真空壁及真空泵而將真空環境提供至整個光束路徑。
如所描繪,該設備屬於反射類型(例如,使用反射光罩)。微影設備可屬於具有兩個(雙載物台)或多於兩個基板台(及/或兩個或多於兩個光罩台)之類型。在此等「多載物台」機器中,可並行地使用額外台,或可對一或多個台進行預備步驟,同時將一或多個其他台用於曝光。
參看圖1,照明器IL自源收集器模組SO接收極紫外線輻射束。用以產生EUV光之方法包括但不一定限於將具有至少一種元素(例如氙、鋰或錫)的材料轉換為電漿狀態,其具有在EUV範圍中的一或多個發射譜線。在一種此類方法(常常被稱為雷射產生電漿「LPP」)中,可藉由運用雷射光束來輻照燃料(諸如,具有所需譜線發射元素之材料小滴、串流或叢集)而產生所需電漿。源收集器模組SO可為包括雷射(圖1中未展示)之EUV輻射系統之部件,該雷射用於提供激發燃料之雷射束。所得電漿發
射輸出輻射,例如EUV輻射,該輻射係使用安置於源收集器模組中之輻射收集器予以收集。舉例而言,當使用CO2雷射以提供用於燃料激發之雷射光束時,雷射及源收集器模組可為分離實體。
在此等狀況下,雷射不被視為形成微影裝置之部件,且輻射束係憑藉包含(例如)適合引導鏡及/或光束擴展器之光束遞送系統而自雷射傳遞至源收集器模組。在其他情況下,舉例而言,當源為放電產生電漿EUV產生器(常常被稱為DPP源)時,源可為源收集器模組之整體部件。
照明器IL可包含用於調整輻射束之角強度分佈的調整器。通常,可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作a外部及a內部)。另外,照明器IL可包含各種其他組件,諸如琢面化場及光瞳鏡裝置。照明器可用於調節輻射光束,以在其橫截面中具有所要之均一性及強度分佈。
輻射束B入射於固持在支撐結構(例如,光罩台)MT上之圖案化裝置(例如,光罩)MA上,且由圖案化裝置圖案化。在自圖案化裝置(例如,光罩)MA反射之後,輻射束B通過投影系統PS,其將該束聚焦至基板W之目標部分C上。藉助於第二定位器PW及位置感測器PS2(例如,干涉量測裝置、線性編碼器或電容式感測器),基板台WT可準確地移動,例如以便將不同目標部分C定位在輻射束B之路徑中。類似地,第一定位器PM及另一位置感測器PS1可用來相對於輻射束B之路徑準確地定位圖案化裝置(例如,光罩)MA。圖案化裝置(例如,光罩)MA與基板W可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2加以對準。
所描繪之裝置可在若干模式中之至少一者下使用。舉例而言,在步進模式中,支撐結構(例如,光罩台)MT及基板台WT保持基本
上靜止,同時賦予輻射束之整個圖案一次性(亦即,單次靜態曝光)投影至目標部分C上。接著,使基板台WT在X及/或Y方向上移位,使得可曝光不同目標部分C。
在掃描模式中,在將賦予至輻射束之圖案投影至目標部分C上時,同步地掃描支撐結構(例如,光罩台)MT及基板台WT(亦即,單次動態曝光)。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台WT相對於支撐結構(例如,光罩台)MT之速度及方向。
在另一模式中,在將賦予至輻射束之圖案投影至目標部分C上時,支撐結構(例如,光罩台)MT保持基本上靜止地固持可程式化圖案化裝置,且基板台WT移動或掃描。在此模式下,通常使用脈衝式輻射源,且根據需要在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的連續輻射脈衝之間更新可程式化圖案化裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。
圖2更詳細地展示微影設備LAP,其包括源收集器模組SO、照明系統IL及投影系統PS。源收集器模組SO經建構及配置成使得可將真空環境維持於該源收集器模組之圍封結構2中。
雷射4經配置以經由雷射束6將雷射能量沈積至諸如自燃料供應8(有時稱為燃料流產生器)提供的燃料體積內,諸如氙(Xe)、錫(Sn)或鋰(Li)。錫或另一熔融金屬或金屬間化合物(最可能呈液滴形式)當前認為係最有希望的,且因此為用於EUV輻射源的燃料之可能選擇。雷射能量至燃料之沈積在電漿形成位置12處產生電子溫度為幾十電子伏特(eV)之高
度電離的電漿10。在此等離子之去激發及重組期間產生的高能輻射自電漿10發射、由近正入射輻射收集器14收集及聚焦。雷射4及燃料供應8(及/或收集器14)可一起被認為包含輻射源,特定言之,EUV輻射源。EUV輻射源可被稱作雷射產生電漿(LPP)輻射源。
可提供第二雷射(未展示),該第二雷射經組態以在雷射束6入射於其上之前預熱或以其他方式預先調節燃料之體積。使用此方法之LPP源可稱為雙雷射脈動(DLP)源。
儘管未展示,但燃料流產生器將包含噴嘴或與噴嘴結合,該噴嘴經組態以沿著一軌跡朝向電漿形成位置12引導燃料液滴串流。
由輻射收集器14反射之輻射B聚焦在虛擬源點16處。虛擬源點16通常稱為中間焦點,且源收集器模組SO經配置以使得中間焦點16位於或接近於圍封結構2中的開口18。虛擬源點16為輻射發射電漿10之影像。
隨後,輻射B橫穿照明系統IL,照明系統IL可包括琢面化場鏡裝置20及琢面化光瞳鏡裝置22,該琢面化場鏡裝置及琢面化光瞳鏡裝置經配置以提供圖案化裝置MA處的輻射束B之所要角度分佈,以及圖案化裝置MA處之輻射強度的所要均勻性。在輻射束在由支撐結構MT固持的圖案化裝置MA處被反射之後,經圖案化光束24形成,且經圖案化光束24藉由投影系統PS經由反射元件26、28成像至由晶圓載物台或基板台WT固持的基板W上。
通常,比所展示元件多之元件可存在於照明系統IL及投影系統PS中。此外,可存在比諸圖所展示之鏡多的鏡,例如,在投影系統PS中可存在比圖2所展示之反射元件多的額外反射元件。
此類EUV微影系統及DUV系統包括諸如光學元件之組件,其必須以極大精度定位且定位方式在一段延長的時間內維持精確定位。此通常涉及將此類組件機械地緊固在外殼內,該外殼又例如使用諸如螺栓或夾具之機械緊固件緊固。
根據一個態樣,為避免此等問題,安裝結構直接形成於組件或耦接至該組件之載體上。適當材料(例如,金屬)之安裝結構可列印在組件正上方。可使用諸如金屬(例如,不鏽鋼、鎳鋼、鈦、科伐合金、純鎳)、純或合金化或陶瓷及/或陶瓷/金屬化合物之材料之3D列印。
在此類組件上之直接金屬列印可能會引發應力。所得總成亦可能由於基礎組件與組件上列印的材料之熱膨脹係數的錯配而經受熱誘發應力。可使用3D列印管理此等力以產生具有過渡介接部分之安裝結構。該結構自過渡介接部分遞增地累積至適合於機械耦接至其他系統組件的更穩固的安裝部分。過渡介接部分可呈例如晶格之形式,其可包括導柱、樹突狀結構、具有許多小細長桿或支柱(其經由連桿、撓曲部或其他元件或元件組合均勻地分配力)的複衍結構。如本文中所使用,術語晶格係指如下結構:有序,例如具有週期性或平移對稱性;或無序,不具有週期性;或有序與無序之一組合。過渡介接部分可在與該組件直接實體接觸之小尖端之有序或無序陣列中達到頂點。
在此實施例中,過渡介接部分本質上為例如在3D列印機中產生的撓曲層,其管理來自3D列印之應力以及其他應力。此等其他應力可包括由熱膨脹係數之錯配誘導的應力、所傳遞的安裝應力、致動或對準應力、由表面圖形或應力雙折射最佳化造成的應力,及由針對動力學的調諧造成的應力。過渡介接部分亦可為組件提供分佈式剛度。3D列印之此
使用使得有可能避免在組件與系統之剩餘部分之間的負載路徑中的任何地方使用任何黏著劑或其他聚合物,以使得僅金屬(共價)鍵存在於組件與例如含有其的外殼之間。一額外優點為3D列印之此使用使得有可能避免依靠技術人員的技能來塗覆諸如環氧樹脂之黏著劑。其亦准許使用較少材料之構造。
或者,安裝結構可單獨地製造,且接著使用諸如硬焊之技術附接至組件。一個挑戰為對於與光學組件相關的設計,藉由硬焊製成的玻璃至金屬接頭經受高溫製程,其對最終總成賦予大的應力。此等內鎖應力造成光學件之變形及可能的不穩定度(若隨後存在應力之鬆弛)。缺乏充分匹配光學元件與安裝結構之熱膨脹係數的能力可能極其具挑戰性。此亦可藉由以如下方式形成支撐結構來解決:產生具有小尖端結構之表面的過渡介接部分以與該光學元件介接。此等尖端接著使用具有合適填充材料的爐硬焊及硬焊製程附接至光學元件。亦可使用感應硬焊。一旦光學元件與安裝結構連接,應力誘發之變形便會由於過渡介接部分之結構不能傳遞任何實質力(由於其特徵的小的大小及最佳化幾何形狀)而得以最小化。
安裝結構可由單一材料製成,或其可由多種材料製成。因此,過渡介接區及機械附接區中之一者可主要由例如不鏽鋼製成,其中至諸如鎳鋼之另一材料的材料轉變用於另一區域。換言之,對於一些應用,可能需要在光學元件表面(例如,玻璃表面)處可能以諸如特定金屬、玻璃或金屬與玻璃之混合物的一種積層製造材料開始,且逐漸或突然轉變為另一材料,例如,在使用積層製造累積安裝結構之層時全部為金屬。此可使用積層製造技術藉由在製造該等層之過程期間改變用來產生該等層的材料(例如,呈粉末或線之形式)之組合物來實現。
安裝結構具備用於將安裝結構機械地耦接至系統中的一或多個其他組件(諸如藉由夾持至外殼或載物台或其他結構)之界面。此等界面連接至安裝結構之機械附接區,該等機械附接區充分不同於過渡介接區:其例如在安裝結構之實心(無孔)大塊材料部分中具有必需的剛性及強度。
現參考圖3A,展示光學總成30具有光學元件32及安裝結構34之實例。光學總成30可例如為由玻璃製成之稜鏡。安裝結構34可由諸如鎳鋼之金屬製成。安裝結構34包括過渡介接部分36及機械附接區38。過渡介接部分36描繪為一組指形元件,但將理解,其大小出於說明起見而極大地誇示,且通常,此等結構將為小的且可具有不同的幾何佈置。亦在圖3A中,過渡介接部分36與機械附接區之間的改變示出為突然的,但將理解,此改變可為漸進的。實務上,安裝結構34中可存在孔隙以准許光進入光學元件32,且有必要保持過渡介接部分36之元件無此孔隙。機械附接區38可包括具有孔、凸台及孔隙之一體式3D列印基板。特徵可添加至安裝結構34以最佳化至下一總成層級之對準及附接。
因此,如圖3B中所示,製造光學總成之方法可包括:步驟S30,提供光學元件;步驟S32,將過渡介接區3D列印在光學元件上;且接著為步驟S34,在過渡介接區上列印安裝區域。將理解,步驟S32及S34無需為離散的,且該過程可自一個步驟逐漸過渡至下一步驟。
如圖4A中所示,在一些應用中,可能需要在光學元件32上提供黏著層40,且接著在黏著層上列印安裝結構34。將理解,在圖4A中,黏著層30之厚度被誇示,且通常,此層可相當薄,此係由於累積較厚層的固有難度。黏著層可例如自鉻製成,且可藉由濺鍍、蒸鍍或其他類似
PVD/CVD製程施加。因此,如圖4C中所示,製造光學總成之方法可包括:步驟S30,提供光學元件;步驟S40,在光學元件上形成黏著層;及步驟S42,將支撐結構3D列印在黏著層上。
如所述,在圖3A及圖4A中,過渡介接部分36描繪為一組指狀元件,其大小出於說明起見而極大地誇示。該組元件不需要彼此交叉且以一角度延伸,如圖3A及圖4A中所示。過渡介接部分36可具有其他配置。舉例而言,如圖4B中所示,過渡介接部分36可組態為全部大體上彼此平行的平直毛狀物或導柱之大陣列。此陣列可如圖所示為有序的,或可為無序的。又,過渡介接部分36可組態為有序與無序元件之一組合。
在前述描述中,安裝結構34直接耦接至光學元件32。如圖5A中所示,亦有可能將安裝結構34耦接至中間結構50,即載體,諸如接著又耦接至光學元件32之塊體ULE玻璃載物台本體。中間結構50亦可由陶瓷或諸如Zerodur®之玻璃陶瓷複合物製成。若此中間結構50將以光學方式接觸光學元件32,則可能有必要以光學方式拋光中間結構50之將以光學方式接觸光學元件32之表面。一旦此光學接觸形成,整個安裝結構/中間結構/光學元件總成可經受爐加熱循環,以便在兩者皆可為ULE玻璃的中間結構50與光學元件32之間產生熔融結合。由於金屬至中間結構接頭在大溫度偏移期間針對靈活性而最佳化,因此完全激發部分之殘餘應力低,且最終展平步驟將不經受漂移。可能需要一些加工工具以確保在熔融期間在中間結構50與光學元件32之間的接觸不存在損失,或總成可經定向以使得重力可抑制接觸損失。
若使用在玻璃載體上之直接金屬列印,則玻璃載體可進行後拋光及觸碰,且接著以光學方式接觸相關光學元件32。若使用此配置,
則可能有可能放棄過渡介接區,除非有必要管理由3D列印造成之應力。此方法亦具有自光學元件32至其安裝至的組件(諸如其外殼)的金屬及光學接觸結合的優點。又,光學表面並不曝露於3D列印環境。然而,其亦可能需要調適對準技術,且需要光學接觸步驟。
因此,如圖5B中所示,製造光學總成之方法可包括:步驟S50,提供載體;步驟S52,將支撐結構3D列印在載體上;及步驟S54,將載體結合至光學元件。
此類配置可有利地藉由使用積層製造用於穩定性為重要的所有光學玻璃至金屬或陶瓷至金屬系統(包括載物台、感測器、任何玻璃至金屬結合及陶瓷至金屬構造)中,以產生自強塊體結構轉變至過渡介接區(固有地缺乏傳遞大量變形之能力)的合適金屬結構。
3D列印容差當前為約50um,其大於一些應用中對準半導體微影組件所通常准許的容差。為補償此,對於此等應用,可能需要用一或多個部分製成安裝結構,對準該等部分,且接著使用例如電子束焊接、雷射焊接或機械緊固或夾鉗機構將此等部分接合在一起。
使用積層製造技術亦可能需要調適用於對準光學元件以及加工工具以在積層製造期間保護光學表面之技術。
在諸如光學元件之某一類型之組件正上方進行列印的情況下,可能有必要保護該組件。為此目的,可使用膠封、掩蔽或夾持加工工具。一旦組裝及對準,光軸將在傾斜和Z上對準至凸緣上之參考表面。
如圖6A至圖6D中所示,一個製造技術可涉及使用積層製造來在諸如光學元件32之組件的周緣上產生突片結構60(圖6B),且接著使用例如雷射焊接或在需要時使用電子束焊接接頭64(圖6D)或雷射黏性焊
接繼之以電子束焊接將此等突片60附接至支撐結構,以最小化應力及熱。
在一個方法中,光學元件32之光軸可相對於支撐結構(凸緣)上之一或多個參考表面對準。光學元件32與支撐結構62可使用環氧樹脂66(圖6C)鎖定為對準。總成可接著自對準工具移動至焊接工具,且經焊接以使對準的定向為永久性的。可能需要在完成焊接步驟之後確認對準仍存在。在需要時,可接著移除環氧樹脂。
因此,如圖6E中所示,製造光學總成之方法可包括:步驟S30,提供光學元件;步驟S60,在光學元件上提供突片結構(其可包括上述變形限制結構及技術之一些或所有);步驟S62,使光學元件與突片之組合與支撐件對準;及步驟S64,將突片結構附接至支撐件。
根據如圖7中所示的另一方法,光學元件32可安裝於加工工具70中,該加工工具在3D列印期間保護光學元件32。加工工具70包括加工工具基準件72。此在圖7B中展示為步驟S70。光學元件32及加工工具70接著置放於3D列印機中,且測試特徵74在步驟S72中列印至加工工具基準件72上。在步驟S74中,藉由檢測基準件72獲得偏移讀數。如所讀取的偏移基於x、y及Rz(x偏移、y偏移及繞z軸偏移之旋轉)之量測程式化於3D列印機中,且用以在步驟S76中在光學元件上進行3D列印。視需要,可存在確認光學元件32與加工工具基準件72之對齊恰當的步驟。作為說明,圖7展示具有兩個小板與其上的呈柵格形式的基準件72的加工工具。在每一者上列印光點74提供x、y及Rz偏移,其接著用以在光學元件32上準確地進行3D列印。
以上方法准許使用加工工具上的基準件對齊各部分。其可包括用環氧樹脂或其他暫時性構件相對於支撐結構(單元)固持光學總成,
以允許移除及在外部焊接對準加工工具的步驟。
在另一方法中,將支撐結構列印在光學坯料正上方。光學坯料可能完成至粗糙形狀及圖形,其後支撐結構將使用積層製造形成於坯料上。坯料可接著進一步處理(例如,根據需要進行最終圖形確定、拋光及塗佈)以產生完成的光學元件。此方法將具有額外益處:自金屬結合之任何應力及變形可在後續完成步驟中加以解決。又,支撐結構可准許非常高精度的加工工具,其在最終步驟中用於製造光學元件且用於度量固持及對準。又,因為金屬3D列印係在產生最終拋光的表面之前進行,因此加工要求可能不太嚴格。
可以使用以下條項進一步描述實施例:
1.一種製造物品,其包含:一微影設備之一組件;及一支撐結構,其使用積層製造形成於該組件上,該支撐結構包含具有一晶格結構之一過渡介接部分,且其中該晶格結構形成於該組件上。
2.如條項1之物品,其中該組件包含包含玻璃之一光學元件。
3.如條項1之物品,其中該組件包含包含金屬之一光學元件。
4.如條項1之物品,其中該組件包含包含一陶瓷材料之一光學元件。
5.如條項1之物品,其中該組件包含包含一複合材料之一光學元件。
6.如條項1之物品,其中該組件具有一黏著層,且該支撐結構形成於該黏著層上。
7.如條項6之物品,其中該黏著層為一濺鍍黏著層。
8.如條項1之物品,其中該支撐結構包含一金屬材料。
9.如條項1之物品,其中該支撐結構包含一第一金屬材料及一第二金屬材料,且進一步包含一第一區及一第二區,該第一區包含的第一金屬材料之一濃度比第二金屬材料高,該第二區包含的第二金屬材料之一濃度比第一金屬材料高。
10.如條項1之物品,其中該支撐結構包含一第一非金屬材料及一第二金屬材料,且進一步包含一第一區及一第二區,該第一區包含的第一非金屬材料之一濃度比第二金屬材料高,該第二區包含的第二金屬材料之一濃度比第一非金屬材料高的一第二區。
11.如條項10之物品,其中第一非金屬材料包含一玻璃材料。
12.如條項1之物品,其中該晶格結構包含至少一個撓曲部。
13.一種製造物品,其包含:一光學元件;及一支撐結構,其使用硬焊黏附至該光學元件。
14.如條項13之物品,其中該光學元件具有一黏著層,且該支撐結構黏附至該黏著層。
15.如條項14之物品,其中該黏著層為一濺鍍黏著層。
16.如條項15之物品,其中該支撐結構包括具有一晶格結構之一過渡介接區,且其中具有一晶格結構之部分黏附至該光學元件。
17.如條項16之物品,其中該晶格結構包含至少一個撓曲部。
18.如條項13之物品,其中該支撐結構係使用積層製造加以製造。
19.一種製造物品,其包含:一載體;
一支撐結構,其使用積層製造形成於該載體上;及一光學元件,其以光學方式接觸該載體。
20.如條項19之物品,其中該載體包含玻璃。
21.如條項19之物品,其中該載體包含一玻璃陶瓷複合材料。
22.如條項19之物品,其中該載體包含一陶瓷材料。
23.一種製造一物品之方法,該方法包含以下步驟:提供一微影設備之一組件;及使用積層製造在該組件上形成一支撐結構,該支撐結構包含具有一晶格結構之一過渡介接部分,且其中該晶格結構形成於該組件上。
24.如條項23之方法,其中該形成步驟包含將該支撐結構3D列印在該組件上。
25.如條項23之方法,其在該形成步驟之前進一步包含為該組件提供一黏著層之一步驟,且其中該形成步驟包含在該黏著層上形成該支撐結構。
26.如條項25之方法,其中提供該黏著層之該步驟包含將該黏著層濺鍍至該組件之一表面上。
27.如條項25之方法,其中提供該黏著層之該步驟包含藉由蒸鍍將一黏著層沈積至該組件之一表面上。
28.如條項25之方法,其中提供該黏著層之該步驟包含藉由一PVD或一CVD製程將一黏著層沈積至該光學元件之一表面上。
29.如條項23之方法,其中該晶格結構包含至少一個撓曲部。
30.一種製造一物品之方法,該方法包含以下步驟:提供一載體;
使用積層製造在該載體上形成一支撐結構;提供一光學元件;及使該載體以光學方式接觸該光學元件。
31.如條項30之方法,其中該形成步驟包含將該支撐結構3D列印在該載體上。
32.如條項30之方法,其在該形成步驟之前進一步包含為該載體提供一黏著層之一步驟,且其中該形成步驟包含在該黏著層上形成該支撐結構。
33.如條項30之方法,其中該晶格結構包含至少一個撓曲部。
34.一種方法,其包含以下步驟:提供一未完成的光學元件;在該未完成的光學元件上形成一支撐結構;及完成該光學元件。
35.如條項34之方法,其中該未完成的光學元件為一光學坯料。
36.如條項34之方法,其中該未完成的光學元件為一部分完成的光學坯料。
37.一種方法,其包含以下步驟:提供一光學元件;使用積層製造將至少一個金屬凸緣附接至該光學元件;及將該至少一個金屬凸緣連接至一支撐結構。
38.一種製造一物品之方法,該方法包含以下步驟:提供一載體;提供一支撐結構;
使用硬焊將該載體接合至該支撐結構;提供一光學元件;及使該載體以光學方式接觸該光學元件。
39.一種製造一物品之方法,該方法包含以下步驟:提供包含至少一個基準件之一加工工具;以與該加工工具之一固定關係將一微影系統之一組件置放在該加工工具中;3D將一特徵3D列印在該至少一個基準件上;基於該所列印特徵在該至少一個基準件上之一位置判定一列印偏移;及使用該所判定之列印偏移在該組件上進行3D列印。
儘管以上描述使用光學元件作為可應用本發明之教示的半導體微影組件之主要實例,但一般熟習此項技術者將顯而易見,該等教示亦可適用於其他半導體微影組件,諸如包括卡盤及光罩支撐件之晶圓支撐件及用於光纖之套圈的產生。又,儘管可在本文中特定地參考半導體微影設備之使用,但應理解,本文所描述之標的物可具有其他應用,諸如製造整合式光學系統、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。適用時,本文中的揭示內容可適用於其他基板處理工具。
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,可在不脫離附加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。
應瞭解,[實施方式]章節而非[發明內容]及[中文發明摘要]章節意欲用以解譯申請專利範圍。[發明內容]及[中文發明摘要]章節可闡述本發明者涵蓋的一或多個但並非全部本發明之例示性實施例,且因此並不意欲以任何方式限制本發明及所附申請專利範圍。
上文已憑藉說明特定功能及其關係的實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述,本文已任意地定義此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及其關係,便可界定替代邊界。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭示本發明之一般性質:在不脫離本發明之一般概念的情況下,其他人可藉由應用熟習此項技術者所瞭解之知識針對各種應用而易於修改及/或調適此等特定實施例,而無不當實驗。因此,基於本文中所呈現之教示及導引,此等調適及修改意欲在所揭示之實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解,本文中之措辭或術語係出於(例如)描述而非限制之目的,以使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
因此,本發明之廣度及範疇不應受上述例示性實施例中之任一者限制,而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者來界定。
30:光學總成
32:光學元件
34:安裝結構
36:過渡介接部分
38:機械附接區
Claims (20)
- 一種光學總成(optical assembly),其包含:一微影設備之一組件;及一支撐結構,其使用積層製造(additive manufacturing)形成於該組件上,該支撐結構包含具有一晶格結構之一過渡介接部分(transitional interface portion),且其中該晶格結構形成於該組件上。
- 如請求項1之光學總成,其中該組件包含包含玻璃之一光學元件。
- 如請求項1之光學總成,其中該組件包含包含金屬之一光學元件。
- 如請求項1之光學總成,其中該組件包含包含一陶瓷材料之一光學元件。
- 如請求項1之光學總成,其中該組件包含包含一複合材料之一光學元件。
- 如請求項1之光學總成,其中該組件具有一黏著層,且該支撐結構形成於該黏著層上。
- 如請求項6之光學總成,其中該黏著層為一濺鍍黏著層。
- 如請求項1之光學總成,其中該支撐結構包含一金屬材料。
- 如請求項1之光學總成,其中該支撐結構包含一第一金屬材料及一第二金屬材料,且進一步包含一第一區及一第二區,該第一區包含的第一金屬材料之一濃度比第二金屬材料高,該第二區包含的第二金屬材料之一濃度比第一金屬材料高。
- 如請求項1之光學總成,其中該支撐結構包含一第一非金屬材料及一第二金屬材料,且進一步包含一第一區及一第二區,該第一區包含的第一非金屬材料之一濃度比第二金屬材料高,該第二區包含的第二金屬材料之一濃度比第一非金屬材料高。
- 如請求項10之光學總成,其中第一非金屬材料包含一玻璃材料。
- 如請求項1之光學總成,其中該晶格結構包含至少一個撓曲部。
- 一種光學總成,其包含:一光學元件;及一支撐結構,其使用硬焊(brazing)黏附至該光學元件,其中該支撐結構係使用積層製造加以製造,及其中該支撐結構包括具有一晶格結構之一過渡介接區(transition interface region),且其中具有一晶格結構之部分黏附至該光學元件。
- 如請求項13之光學總成,其中該光學元件具有一黏著層,且該支撐結構黏附至該黏著層。
- 如請求項14之光學總成,其中該黏著層為一濺鍍黏著層。
- 如請求項13之光學總成,其中該晶格結構包含至少一個撓曲部。
- 一種光學總成,其包含:一載體(carrier);一支撐結構,其使用積層製造形成於該載體上;及一光學元件,其以光學方式接觸該載體。
- 如請求項17之光學總成,其中該載體包含玻璃。
- 如請求項17之光學總成,其中該載體包含一玻璃陶瓷複合材料。
- 如請求項17之光學總成,其中該載體包含一陶瓷材料。
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