專利名稱：用于光學(xué)元件的更換設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光學(xué)元件的更換設(shè)備，所述光學(xué)元件置于光刻物鏡內(nèi)的兩個(gè)相鄰光學(xué)元件之間。此外，本發(fā)明涉及一種光刻物鏡。
已知光刻物鏡，其中最后的光學(xué)元件(也就是說位于與需曝光的晶片最接近位置處的光學(xué)元件)是可更換的。
此外也存在投影物鏡，其中透鏡鏡筒保持在一支承結(jié)構(gòu)中，并且可以被整體更換。為此，需要破壞物鏡的整體結(jié)構(gòu)。
關(guān)于與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)，參考文獻(xiàn)US 2002/0167740 A1和US 6449106 B1。
例如，如果光刻物鏡內(nèi)的光學(xué)元件(如透鏡或反射鏡)隨時(shí)間過程發(fā)生改變，并且損害了物鏡的性能以致于不能實(shí)現(xiàn)其預(yù)期壽命，則，應(yīng)該能夠移走該物鏡內(nèi)適當(dāng)選定的光學(xué)元件，由此插入新的經(jīng)適當(dāng)加工的光學(xué)元件，這樣補(bǔ)償了其它光學(xué)元件的成像誤差。然而，已知的用于更換該最后的光學(xué)元件的方法和設(shè)備不適于此目的。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于光學(xué)元件的更換設(shè)備，所述光學(xué)元件安裝在光刻物鏡內(nèi)的兩個(gè)相鄰光學(xué)元件之間，并允許進(jìn)行這種更換。
根據(jù)本發(fā)明，為此目的提供了一種用于光學(xué)元件的更換設(shè)備，所述光學(xué)元件安裝在光刻物鏡內(nèi)的兩個(gè)相鄰光學(xué)元件之間，所述更換設(shè)備具有托架，所述托架用于要被更換的光學(xué)元件，所述托架可以通過光刻物鏡的殼體內(nèi)的側(cè)面開口移入到所述光刻物鏡內(nèi)。
該更換設(shè)備能夠從光刻物鏡中移走光學(xué)元件，并且能夠?qū)⒘硪粋€(gè)與光刻物鏡中的變化相特定匹配的光學(xué)元件再移入到光刻物鏡內(nèi)。通過這些措施，可以顯著改善光刻物鏡的成象性能，而對(duì)光刻物鏡的結(jié)構(gòu)沒有任何妨礙。所需要的僅僅是光刻物鏡的殼體中的側(cè)面開口，其尺寸大小應(yīng)使托架能夠移入到殼體內(nèi)。此時(shí)，托架能夠在光刻物鏡內(nèi)非常準(zhǔn)確地定位光學(xué)元件。
根據(jù)本發(fā)明的更換設(shè)備可以特別有利地用在包括多個(gè)光學(xué)元件的光刻物鏡中。適用于該目的光刻物鏡具有多個(gè)光學(xué)元件和至少一個(gè)用于安裝在兩個(gè)相鄰光學(xué)元件之間的光學(xué)元件的更換設(shè)備，所述光學(xué)元件的更換設(shè)備具有托架，所述托架用于要被更換的光學(xué)元件，所述托架可以通過光刻物鏡的殼體內(nèi)的側(cè)面開口移入到所述光刻物鏡內(nèi)。
以下，通過使用附圖從原則上說明本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。


圖1顯示了具有多個(gè)光學(xué)元件和一更換設(shè)備的光刻物鏡；圖2顯示了從具有第一實(shí)施例的更換設(shè)備的圖1沿II-II線的截面；圖3顯示了具有加固元件的光學(xué)元件；圖4顯示了更換設(shè)備的第二實(shí)施例；圖5顯示了更換設(shè)備的第三實(shí)施例；圖6顯示了光學(xué)元件的安裝示意圖；圖7顯示了用于光刻物鏡的殼體內(nèi)的開口的密封件的第一實(shí)施例；圖8顯示了用于光刻物鏡的殼體內(nèi)的開口的密封件的第二實(shí)施例；圖9顯示了更換設(shè)備的第四實(shí)施例；以及圖10顯示從圖9按照箭頭X看上去的視圖。
圖1顯示了具有殼體1a的光刻物鏡1，其中以本身已知的方式布置有多個(gè)光學(xué)元件2，如透鏡、板或反射鏡。在這種情況下，光學(xué)元件2在光刻物鏡1中的布置應(yīng)該被看作是純示例性的。光刻物鏡1可以適合任何類型的光刻，并且可以是在附圖中未整體顯示的曝光設(shè)備的一部分。使用所示的光刻物鏡1，如下所述，能夠更換光學(xué)元件2a，該光學(xué)元件2a被安裝或保持在兩個(gè)相鄰光學(xué)元件2之間；所述兩個(gè)相鄰光學(xué)元件2優(yōu)選地通過各自的支座3永久地安裝在光刻物鏡1內(nèi)，并因此是不可更換的。在根據(jù)圖2的剖面視圖中可以觀察到可更換的光學(xué)元件2a，其同樣優(yōu)選為透鏡、板或反射鏡，并且，其優(yōu)選地位于光刻物鏡1的光瞳區(qū)域內(nèi)。因此，與其它光學(xué)元件2相比，可更換的光學(xué)元件2a可以設(shè)計(jì)成具有特別小的直徑。然而，該可更換的光學(xué)元件2a可以位于安裝在光刻物鏡1內(nèi)的兩個(gè)相鄰光學(xué)元件2之間的任何其它點(diǎn)處。
為了更換光學(xué)元件2a，提供了更換設(shè)備4，在圖2中其也能被很好地觀察到。更換設(shè)備4具有用于光學(xué)元件2a的托架5，其能夠通過光刻物鏡1的殼體1a內(nèi)的側(cè)面開口6移入光刻物鏡1內(nèi)。在本實(shí)施例中，非常簡(jiǎn)化地示出，開口6通過位于殼體1a的周邊上的多個(gè)間隔元件7形成。如上所述，如果可更換的光學(xué)元件2a位于光刻物鏡1的光瞳區(qū)域內(nèi)，則，這就允許托架5具有相應(yīng)較小的尺寸，并且由此也允許開口6具有相應(yīng)較小的尺寸。優(yōu)選是對(duì)稱地布置間隔元件7，這是為了不會(huì)以不允許的方式破壞光刻物鏡1的動(dòng)力學(xué)行為。要被更換的光學(xué)元件2a的最大直徑由三個(gè)間隔元件7確定。
為了更換或者改變光學(xué)元件2a，托架5穿過開口6移入光刻物鏡1內(nèi)，并且移走要被更換的光學(xué)元件2a。在托架5再次穿過開口6而離開光刻物鏡1之后，可以在光刻物鏡1外部將光學(xué)元件2a從托架5上取下。然后，在工具(未示出)的幫助下，在光刻物鏡1外部將新的光學(xué)元件2a插入托架5內(nèi)，并且托架5穿過開口6移入到光刻物鏡1的殼體1a內(nèi)。在各情況下，通過用“A”指示的箭頭來(lái)表示托架5的移動(dòng)。
新引入的光學(xué)元件2a已經(jīng)提前按光刻物鏡1內(nèi)的要求而被準(zhǔn)確地加工，并且能夠補(bǔ)償隨光刻物鏡1的使用時(shí)間而導(dǎo)致的成像誤差。為了該目的而在光學(xué)元件2a上所采用的措施本身是已知的，因此不是本申請(qǐng)的一部分。將光學(xué)元件2a定位在光刻物鏡1中后，托架5穿過開口6再次離開光刻物鏡1。
圖3顯示了可更換的光學(xué)元件2a，其被連接至加固元件8。在圖示實(shí)施例中為環(huán)狀的加固元件8優(yōu)選地主要由與可更換光學(xué)元件2a相同的光學(xué)材料構(gòu)成，在本實(shí)施例中由SiO2構(gòu)成；并且，該加固元件8用于加固該光學(xué)元件2a，尤其在傳送光學(xué)元件2a的過程中對(duì)其進(jìn)行加固。在柔性的光學(xué)元件2a的情況下，加固元件8是尤其有利的。當(dāng)然，光學(xué)元件2a也可以由CaF2或其它適合的光學(xué)材料構(gòu)成。
可以通過擠壓(wringing)、粘結(jié)、焊接或以其它適合的方式進(jìn)行加固元件8與可更換光學(xué)元件2a的連接。如果加固元件8不是由與光學(xué)元件2相同的光學(xué)材料構(gòu)成，則其優(yōu)選應(yīng)具有與光學(xué)元件2a大約相同的熱膨脹系數(shù)。如果不是上述兩種情況之一，則可以經(jīng)由固體聯(lián)接裝置(未示出)來(lái)提供加固元件8和光學(xué)元件2a之間的連接。此外，也可以將光學(xué)元件2a保持在其自己的支座內(nèi)。
從圖3中能進(jìn)一步看到，托架5作用在光學(xué)元件2a和加固元件8兩者上。當(dāng)然，托架5也可以僅作用于加固元件8。
圖4說明了更換設(shè)備4的第二實(shí)施例。同樣，可更換光學(xué)元件2a布置在兩個(gè)通過各自的支座3安裝在光刻物鏡1內(nèi)的光學(xué)元件2之間。為了在光刻物鏡1內(nèi)保持并安裝光學(xué)元件2a，利用了獨(dú)立保持結(jié)構(gòu)9，此時(shí)該保持結(jié)構(gòu)9被放置于可更換光學(xué)元件2a下面的相鄰光學(xué)元件2a的支座3上。盡管沒有示出，但是在該情況下光學(xué)元件2a也可以具有加固元件8。該獨(dú)立保持結(jié)構(gòu)9優(yōu)選具有三個(gè)支架10，在圖4中僅可以觀察到其中的兩個(gè)。就此而言，這是光學(xué)元件2a在光刻物鏡1內(nèi)的均衡安裝(isostatic mounting)。此外，獨(dú)立保持結(jié)構(gòu)9具有多個(gè)致動(dòng)器11，該致動(dòng)器11能夠調(diào)整光學(xué)元件2a，特別是在z方向上也就是在光刻物鏡1的光軸方向上調(diào)整光學(xué)元件2a，也有可能使光學(xué)元件2a傾斜。在本實(shí)施例中，每一個(gè)支架10被分配給這些致動(dòng)器11之一。當(dāng)然，也可以僅提供一個(gè)致動(dòng)器11，并且此外，也可能是在保持結(jié)構(gòu)9中提供相應(yīng)的操縱器來(lái)代替致動(dòng)器11。
為了在更換光學(xué)元件2a之后以規(guī)定的方式將該光學(xué)元件2a保持并安裝在光刻物鏡1內(nèi)，并且為了固定該光學(xué)元件2a，而提供了多個(gè)彈簧元件12，在本實(shí)施例中，該彈簧元件12被支承在可更換光學(xué)元件2a上方的光學(xué)元件2的支座3上。彈簧元件12可以通過設(shè)備(未示出)來(lái)控制，以便在光學(xué)元件2a安置于保持結(jié)構(gòu)9上之后，將其壓靠在保持結(jié)構(gòu)9上，并且以該方式確保光學(xué)元件2a沿z方向(也就是說沿光刻物鏡1的光軸方向)精確定位。如果適當(dāng)，也可以僅提供一個(gè)彈簧元件12來(lái)作用于光學(xué)元件2a上。為了將光學(xué)元件2a安置在保持結(jié)構(gòu)9上，托架5沿z方向的移動(dòng)可能是必須的。因此，如同上述提及的支座一樣，保持結(jié)構(gòu)9用于在光刻物鏡1的使用過程中將光學(xué)元件2a安裝在光刻物鏡內(nèi)。
圖4進(jìn)一步揭示了殼體1a內(nèi)的開口6可以被密封件13封閉。在根據(jù)圖4的實(shí)施例中，該密封件13為固體材料的密封件或密封墊，稍后解釋密封件13的各種實(shí)施例。在光刻物鏡1的工作過程中密封件13優(yōu)選保持在位，并且僅在為了讓托架5可進(jìn)出該開口6時(shí)而取下密封件13，以便更換光學(xué)元件2a。
在根據(jù)圖5的更換設(shè)備4的實(shí)施例中，再次為可更換光學(xué)元件2a提供了加固元件8。以與圖4實(shí)施例中相同的方式，此處也提供了保持結(jié)構(gòu)9，并且其也被支承在位于可更換光學(xué)元件2a下面的光學(xué)元件2的支座3上。代替支架10，在該實(shí)施例中保持結(jié)構(gòu)9具有支座14，該支座14安置在支座3上。當(dāng)然，在該實(shí)施例中也可以有彈簧元件12或至少一個(gè)彈簧元件12作用于光學(xué)元件2a上。
在未示出的實(shí)施例中，可更換光學(xué)元件2a也可以直接安置在下面的光學(xué)元件2的支座3上。此時(shí)，利用真空吸附光學(xué)元件2a并從而進(jìn)行相應(yīng)的固定則是可能的。
圖6顯示了將光學(xué)元件2a安裝在光刻物鏡1的殼體1a內(nèi)一種可能方式的原理。光學(xué)元件2a再次被提供有加固元件8，并且經(jīng)由加固元件8、利用具有均衡安裝效果的松配支承件15和固定支承件16相對(duì)于殼體1a來(lái)安裝該光學(xué)元件2a。該松配支承件15和固定支承件16均可以由硬金屬、硬化鋼或?qū)毷瘶?gòu)成，例如由紅寶石構(gòu)成。
在圖7中示出了用于密封殼體1a的開口6的密封件13的第一實(shí)施例。在該實(shí)施例中，提供了蓋板17，其經(jīng)由O形圈18相對(duì)于殼體1a被密封。以該方式防止了光刻物鏡1的殼體1a的內(nèi)部污染，同時(shí)確保了開口6的可進(jìn)入性。代替固體材料密封件，也可以使用彈性密封墊或金屬密封件或氟橡膠密封件。如果使用金屬密封件，例如，其材料例如可以為銅。
根據(jù)圖8的密封件13的實(shí)施例為氣封件或氣體動(dòng)力限制器，其基于以下原理利用光刻物鏡1的殼體1a內(nèi)的壓力Pi，該壓力Pi與殼體1a外的壓力Pa相比是增加了，從而無(wú)氣體物質(zhì)或其它污染物可以穿透進(jìn)入至殼體1a內(nèi)。為此目的，也提供了蓋板17，該蓋板17固定在殼體1a的對(duì)面并帶有細(xì)縫19，該細(xì)縫19的寬度約為1～10μm。為了防止污染物能夠進(jìn)入光刻物鏡1的內(nèi)部，僅僅必須注意殼體1a內(nèi)部的壓力Pi大于殼體1a外部壓力Pa，并且，通過該方法，形成了從光刻物鏡1的內(nèi)部至外部的定向流。
圖9和10顯示了另一個(gè)用于更換光學(xué)元件2a的更換設(shè)備4的實(shí)施例。在該實(shí)施例中，更換設(shè)備4的托架5具有導(dǎo)向件20，該導(dǎo)向件20為兩個(gè)側(cè)面凹槽21的形式，光學(xué)元件2a的各個(gè)側(cè)面突起22嚙合到凹槽21內(nèi)。然而，該側(cè)面突起22并不是絕對(duì)必須的。在平板的情況下，光學(xué)元件2a可以利用其邊緣在凹槽21內(nèi)而被導(dǎo)向。在本實(shí)施例中，如圖10所示，凹槽21和突起22是矩形的，但是也可以具有任何其它適合的橫截面。光學(xué)元件2a進(jìn)入托架5的運(yùn)動(dòng)受彈簧支承件23的限制，該彈簧支承件23與托架5的敞開側(cè)上的固定支承件24一起確保了光學(xué)元件2a在托架5內(nèi)的準(zhǔn)確定位。同時(shí)，固定支承件24用作用于托架5的封蓋。此時(shí)，凹槽21僅用于在更換過程中引導(dǎo)光學(xué)元件2a，而彈簧支承件23和固定支承件24決定了光學(xué)元件2a的位置。當(dāng)然，當(dāng)托架5位于光刻物鏡1的內(nèi)部時(shí)，為了關(guān)閉開口6，固定支承件24可以具有類似于密封件13的適當(dāng)密封件。此外，提供了彈簧元件25，其類似于圖4實(shí)施例中的彈簧元件12，確保了光學(xué)元件2a沿z方向的精確定位。
在該實(shí)施例中，規(guī)定托架5在運(yùn)送過程中以及在光刻物鏡1的工作過程中保持在光刻物鏡1內(nèi)，因此，除了能更換光學(xué)元件2a之外，也形成了用于光學(xué)元件2a的支座。如果適當(dāng)，在其它實(shí)施例中，如果采取用于此目的適當(dāng)措施，托架5也可以保留在光刻物鏡1內(nèi)。
以上描述的光刻物鏡1可以為曝光設(shè)備的一部分，并且被用于制備如晶片的微結(jié)構(gòu)部件。
權(quán)利要求
1.一種用于光學(xué)元件的更換設(shè)備，所述光學(xué)元件安裝在光刻物鏡內(nèi)的兩個(gè)相鄰光學(xué)元件之間，該更換設(shè)備具有用于要被更換的光學(xué)元件的托架，所述托架可以通過光刻物鏡的殼體內(nèi)的側(cè)面開口移入到所述光刻物鏡內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述要被更換的光學(xué)元件被布置在兩個(gè)不可更換的光學(xué)元件之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述光學(xué)元件連接至加固元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的更換設(shè)備，其中，所述加固元件基本上由與所述光學(xué)元件相同的光學(xué)材料構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的更換設(shè)備，其中，所述加固元件通過擠壓連接至所述光學(xué)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的更換設(shè)備，其中，所述加固元件通過粘結(jié)連接至所述光學(xué)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述光學(xué)元件被保持在支座內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述光學(xué)元件通過均衡安裝而被安裝在光刻物鏡內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述光學(xué)元件被安置在光刻物鏡內(nèi)并位于一相鄰光學(xué)元件的支座上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述光學(xué)元件被保持在光刻物鏡內(nèi)的獨(dú)立保持結(jié)構(gòu)上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的更換設(shè)備，其中，所述獨(dú)立保持結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)致動(dòng)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的更換設(shè)備，其中，所述保持結(jié)構(gòu)被保持在光刻物鏡內(nèi)的支座中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，在所述光刻物鏡內(nèi)布置有至少一個(gè)彈簧元件，所述彈簧元件沿光軸方向作用于可更換光學(xué)元件上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述殼體內(nèi)的開口可被密封件封閉。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的更換設(shè)備，其中，所述密封件為固體材料的密封件或密封墊。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的更換設(shè)備，其中，所述密封件為氣封件。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的更換設(shè)備，其中，所述托架具有用于該可更換光學(xué)元件的導(dǎo)向件。
18.一種光刻物鏡，其具有多個(gè)光學(xué)元件和至少一個(gè)更換設(shè)備，該更換設(shè)備用于安裝在兩個(gè)相鄰光學(xué)元件之間的光學(xué)元件，所述更換設(shè)備具有用于要被更換的光學(xué)元件的托架，所述托架可以通過光刻物鏡的殼體內(nèi)的側(cè)面開口移入到所述光刻物鏡內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的光刻物鏡，其中，所述更換設(shè)備布置在所述光刻物鏡的光瞳區(qū)域內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的光刻物鏡，其中，在更換光學(xué)元件之后，所述托架保留在所述光刻物鏡內(nèi)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的光刻物鏡，其中，在更換光學(xué)元件之后，所述托架被從所述光刻物鏡內(nèi)取出。
22.一種通過使用根據(jù)權(quán)利要求18的光刻物鏡制備微結(jié)構(gòu)部件的方法。
全文摘要
一種用于光學(xué)元件更換設(shè)備，所述光學(xué)元件安裝在光刻物鏡(1)內(nèi)的兩個(gè)相鄰光學(xué)元件(2)之間，所述更換設(shè)備具有用于要被更換的光學(xué)元件(2a)的托架(5)，所述托架(5)可以通過光刻物鏡(1)的殼體(1a)內(nèi)的側(cè)面開口(6)移入到光刻物鏡(1)內(nèi)。
文檔編號(hào)G02B7/02GK1898610SQ200480038897
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者J·庫(kù)格勒, F·索爾格, A·烏爾姆布蘭德, T·伊特納, T·施勒特雷爾 申請(qǐng)人:卡爾蔡司Smt股份公司