本發(fā)明涉及光學設備、具有光學設備的曝光裝置及物品制造方法。

背景技術：

已知可以校正由光學系統(tǒng)的光學元件的制造誤差、組裝誤差等導致的像差等的光學設備。光學設備包括如下的鏡子：該反射鏡的反射表面的形狀可被改變并且被例如用在經(jīng)由投影光學系統(tǒng)將光投影到物體的設備(諸如曝光裝置或激光加工設備)中。通過將光學設備設置在投影光學系統(tǒng)的光路上并調(diào)整反射鏡的形狀可以校正像差等。反射鏡的形狀的調(diào)整由設置在反射鏡的背面上的多個驅(qū)動單元來執(zhí)行，但是由于從驅(qū)動單元發(fā)出的熱而可能難以將反射鏡的形狀改變?yōu)槠谕男螤?。因此，日本專利特開No.2007-316132公開了包括使驅(qū)動單元(電磁體單元)冷卻的冷卻單元的光學設備(反射設備)。

多個驅(qū)動單元由于反射鏡的變形能力等而在發(fā)出的熱量方面彼此不同。在日本專利特開No.2007-316132中公開的光學設備中，冷卻單元的冷卻能力被設定為與具有最大的發(fā)出的熱量的驅(qū)動單元相對應，以便均勻地冷卻所有的驅(qū)動單元。這導致冷卻單元的尺寸增大和成本增加。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供例如在光學系統(tǒng)的性能改進方面有利的光學設備。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了使用多個致動器單元使光學元件變形的光學設備，每個致動器單元包括附接到光學元件的磁性構(gòu)件和被設置為以非接觸方式面對磁性構(gòu)件的線圈，光學設備包括：基準板(base plate)，其被配置為保持光學元件，并且所述線圈被設置在所述基板中；以及冷卻單元，被配置為使線圈冷卻，其中，冷卻單元的冷卻能力根據(jù)線圈被設置的位置而變化。

本發(fā)明的另外特征根據(jù)參考附圖對示例性實施例的以下描述將變得清楚。

附圖說明

圖1是例示出應用了根據(jù)第一實施例的光學設備的曝光裝置的配置的示意圖。

圖2A是例示出光學設備的基本配置的截面圖。

圖2B是例示出反射鏡背面上的磁體的布置的示意圖。

圖2C是例示出與冷卻板耦合的熱傳遞構(gòu)件和冷卻劑的流動通道的示意圖。

圖3是例示出根據(jù)第一實施例的光學設備的冷卻單元的配置的示意圖。

圖4是例示出根據(jù)第二實施例的光學設備的冷卻單元的配置的示意圖。

圖5是例示出根據(jù)第三實施例的光學設備的冷卻單元的配置的示意圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖等描述本發(fā)明的實施例。

(第一實施例)

圖1是例示出應用了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的光學設備的曝光裝置的配置的示意圖。曝光裝置50包括照明光學系統(tǒng)IL、投影光學系統(tǒng)PO、保持掩模55可移動的掩模臺MS，保持基板56可移動的基板臺WS以及控制器51。在將在下面描述的附圖中，在上下方向(垂直方向)上定義Z軸，并且在與Z軸垂直的平面中限定彼此垂直的X軸和Y軸。照明光學系統(tǒng)IL包括光源和狹縫(這兩者均未示出)。照明光學系統(tǒng)IL將從光源發(fā)出的光成形(shape)為例如在XY方向上長的圓弧形狀，并用狹縫光照射掩模55。掩模臺MS和基板臺WS分別保持掩模55和基板56，并且被設置在經(jīng)由投影光學系統(tǒng)PO而基本上彼此光學共軛的位置(投影光學系統(tǒng)PO中的物面和像面的位置)處。投影光學系統(tǒng)PO以預定的投影倍率將形成在掩模55上的圖案投影到基板56上。控制器51以與投影光學系統(tǒng)PO的投影倍率相對應的速度比在與投影光學系統(tǒng)PO的物面平行的方向(例如，Y方向)上掃描掩模臺MS和基板臺WS。因此，在掩模55上形成的圖案可以被轉(zhuǎn)印到基板56上。

投影光學系統(tǒng)PO包括平面鏡52、凹面鏡53和凸面鏡54。從照明光學系統(tǒng)IL發(fā)出并透射通過掩模55的曝光光由于平面鏡52的第一表面52a而在光路中彎曲，并且然后入射到凹面鏡53的第一表面53a上。第一表面53a是反射表面，并且入射的曝光光被第一表面53a反射并入射到凸面鏡54上。入射光被凸面鏡54反射并入射到第一表面53a上。由第一表面53a再次反射的曝光光由于平面鏡52的第二表面52b而在光路中彎曲并被聚焦在基板上。在具有上述配置的投影光學系統(tǒng)PO中，凸面鏡54的表面用作光瞳。在根據(jù)第一實施例的光學設備中，凹面鏡53的第一表面53a變形并且投影光學系統(tǒng)PO中的光學像差被精確地校正。

圖2A至圖2C是例示出光學設備的基本配置的示意圖。圖2A是光學設備100的截面圖。圖2B是例示出反射鏡的后表面上的磁體的布置的示意圖。圖2C是例示出與冷卻板耦合的熱傳遞構(gòu)件和冷卻劑的流動通道的示意圖。如圖2A中所示，光學設備100包括反射鏡固定部102、致動器單元103、磁體固定部106、基準板121、傳感器123、熱傳遞構(gòu)件124、冷卻板125(冷卻單元)和未示出的控制器。光學設備100從反射鏡101的背面用插入在其間的反射鏡固定部102來保持反射鏡101。反射鏡101是薄的反射鏡，并且其反射面經(jīng)受適合于要使用的光的波長的涂覆。作為反射鏡的材料，使用低熱膨脹光學玻璃，以抑制由熱應變引起的形狀誤差的發(fā)生。反射鏡可具有大約0.1m至2m的外徑和數(shù)mm至數(shù)cm的厚度，并且在本實施例中使用具有1m的外徑和1cm的厚度的反射鏡。

基準板121保持反射鏡固定部102、線圈固定部122和傳感器123。作為其材料，使用低熱膨脹材料，以抑制從致動器等發(fā)出的熱的影響。反射鏡固定部102將反射鏡101固定為與反射鏡101同軸，并且被設置在基準板121的中心。反射鏡固定部102的形狀是圓筒形，并且與基準板121類似地，低熱膨脹材料被用作其材料。在本實施例中，基準板121和反射鏡固定部102由相同的材料形成。

致動器單元103是音圈馬達，該音圈馬達包括作為可移動元件的磁體(磁性構(gòu)件)104和作為被設置為以非接觸方式面對磁體104的定子的線圈105。如圖2B中所示，磁體104以放射形狀布置在反射鏡101的背面上。磁體104被布置在反射鏡101上，其中磁體固定部106插入在其間。作為磁體104，例如使用具有高磁通密度的釹磁體。磁體固定部106和磁體104利用粘合劑而彼此固定，并且磁體固定部106和反射鏡101利用粘合劑而彼此固定。磁體固定部106由與反射鏡101相同的低熱膨脹材料形成，以減少磁體104的熱應變對反射鏡101的影響。線圈105被固定到基準板121，其中線圈固定部122插入在其間，以便位于與對應的磁體104分開微小間隙的位置處。致動器單元103的布置和數(shù)量根據(jù)反射鏡101的目標形狀和所需精度來確定。

每個致動器單元103通過使電流在線圈105中流動而在連接磁體104和線圈105的軸向方向上產(chǎn)生洛倫茲力，并且具有可以以期望的形狀來使反射鏡101的反射面位移的驅(qū)動力和驅(qū)動程度。線圈105和磁體104之間的間隙需要被設定為例如大約0.1mm至1mm。在控制器(未示出)的控制下基于由傳感器123獲取的關于反射鏡101的形狀的信息，多個致動器單元103被驅(qū)動以使得反射鏡101具有目標形狀。此時，因為反射鏡固定部102將反射鏡101固定為不可變形，所以反射鏡101不會由于由致動器單元103生成的力的差異而在X方向上平移移動和圍繞垂直于X方向的軸旋轉(zhuǎn)。例如，反射鏡固定部102生成與由致動器單元103產(chǎn)生的力的差異生成的力矩相對應的力矩。結(jié)果，反射鏡101的姿勢可以被維持在所需的精度范圍內(nèi)，并且不需要控制反射鏡101的姿勢。

如圖2A中所示，多個傳感器123在面向反射鏡的背面的位置處被設置在基準板121上，測量從反射鏡的背面相對于基準板121的距離，并獲取反射鏡101的形狀。如圖2B中所示，傳感器123被布置成放射形狀，但是布置和數(shù)量根據(jù)反射鏡101的目標形狀和所需的精度來確定。

每個熱傳遞構(gòu)件124將相應的線圈105連接到作為熱發(fā)散部的冷卻板125，并將從線圈105生成的熱傳遞到冷卻板125。熱傳遞構(gòu)件124由具有良好熱傳導性的構(gòu)件形成，并且使用例如銅、鋁或熱管。熱傳遞構(gòu)件124的形狀例如是棒狀，并且其長度和厚度根據(jù)從線圈105發(fā)出的熱量和所需的熱阻值確定。線圈105和熱傳遞構(gòu)件124利用粘合劑而彼此耦合。如圖2C中所示，熱傳遞構(gòu)件124和冷卻板125的耦合位置以放射形狀布置在冷卻板上。冷卻板125在其中具有流動通道126并且供應有冷卻劑，冷卻劑的溫度由未示出的溫度控制器控制。由熱傳遞構(gòu)件124收集的線圈105的熱由形成在冷卻板125中的流動通道126收集。冷卻板125可以由具有良好熱傳導性的材料(諸如銅或鋁)形成。冷卻劑的流速和流動通道126的形狀根據(jù)收集線圈105的熱所需的熱阻值、冷卻劑的壓力損失等來確定。在本實施例中，流動通道126的多條線路被并行布置以減少壓力損失?？紤]組裝特性，冷卻板125可被配置為被分割。

因為每個致動器單元103通過使電流在相應的線圈105中流動而生成驅(qū)動力，所以線圈105在驅(qū)動時發(fā)出熱。線圈105的熱從線圈105經(jīng)由空氣層傳遞到磁體104，并且從磁體104傳遞到反射鏡101。然后，反射鏡101引起熱應變，并且可能難以使反射鏡101變形為期望的形狀。當線圈105的熱經(jīng)由線圈固定部122傳遞到基準板121并且基準板121由于傳遞的熱而變形時，反射鏡101因此經(jīng)由反射鏡固定部102而變形。當基準板121熱變形時，傳感器123的位置偏移，并且不可能精確地測量反射鏡101的形狀。在本實施例中，如上所述，線圈105的熱經(jīng)由熱傳遞構(gòu)件124由冷卻板125收集以抑制基準板121和反射鏡101的熱應變。

每個致動器單元103所需的驅(qū)動力(即，從每個線圈105發(fā)出的熱量)根據(jù)反射鏡101的目標形狀而變化。為了抑制反射鏡101等的熱應變，有必要根據(jù)具有最大的發(fā)出的熱量的線圈105增加熱傳遞構(gòu)件124的厚度，增加冷卻板125的厚度，或者增加冷卻劑的流速。這導致設備的尺寸增大和成本增加。每個致動器單元103的驅(qū)動力基于反射鏡101、反射鏡固定部102和基準板121的配置或反射鏡101的目標形狀來確定。從每個線圈105發(fā)出的熱量可以基于驅(qū)動力來估計。光學設備100的配置由所估計的從線圈105發(fā)出的熱量來確定。

圖3是例示出根據(jù)第一實施例的光學設備的冷卻單元的配置的示意圖。與上面參考圖2A描述的元件相同的元件將由相同的標號來引用，并且其描述將不被重復。光學設備300與圖2A中所示的配置的不同之處在于反射鏡固定部102附近的冷卻單元的配置。就是說，在反射鏡固定部102(反射鏡101的中心)附近設置的致動器單元103a中包括的冷卻單元和在與反射鏡101的中心分離的位置處設置的致動器單元103b中包括的冷卻單元具有不同的配置。致動器單元103a包括線圈105a和磁體104a，并且致動器單元103b包括線圈105b和磁體104b。線圈105a和線圈105b被分別連接到熱傳遞構(gòu)件。線圈105a被連接到熱傳遞構(gòu)件124a，并且線圈105b被連接到具有比熱傳遞構(gòu)件124a小的直徑的熱傳遞構(gòu)件124b。熱傳遞構(gòu)件124b被連接到冷卻板125。珀耳帖(Peltier)元件301被固定到熱傳遞構(gòu)件124a的端部，并且散熱器303被設置在珀耳帖元件301的熱發(fā)散表面上。珀耳帖元件301的溫度由控制器(未示出)基于設置在熱傳遞構(gòu)件124a和線圈105a的連接部分附近的溫度傳感器(測量單元)302的測量結(jié)果來控制。具體而言，被使得在珀耳帖元件中流動的電流值由控制器(未示出)來控制以使得溫度傳感器302的值是基準溫度(例如，作為環(huán)境溫度的23℃)。如上所述，致動器單元103b的冷卻單元包括熱傳遞構(gòu)件124b和用作熱發(fā)散部的冷卻板125，該熱發(fā)散部使經(jīng)由熱傳遞構(gòu)件124b從線圈105b傳遞的熱均勻地發(fā)散。另一方面，致動器單元103a的冷卻單元包括熱傳遞構(gòu)件124a和作為熱發(fā)散部的珀耳帖元件301，該熱發(fā)散部可以調(diào)整經(jīng)由熱傳遞構(gòu)件124a從線圈105a傳遞的熱的發(fā)散的熱量。散熱器303可以是水冷卻型或空氣冷卻型?？商娲兀嫔崞?，珀耳帖元件301的熱發(fā)散表面可被連接到冷卻板125以用于熱發(fā)散。

在該實施例中，反射鏡101通過將反射鏡固定部102連接到反射鏡101的中心來固定。在這種情況下，靠近反射鏡固定部102(保持反射鏡的部分)的致動器單元103a需要比在與反射鏡固定部102分離的位置處的致動器單元103b的驅(qū)動力大的驅(qū)動力。例如，當偏轉(zhuǎn)度為恒定時，一維懸臂梁的載荷(驅(qū)動力)與距支撐點的距離的立方成反比地減小。反射鏡101的厚度在支撐反射鏡的反射鏡固定部102附近最大，并且隨著它遠離反射鏡固定部102而減小。因此，反射鏡固定部102附近的致動器單元103a需要大的驅(qū)動力以使反射鏡101變形為目標形狀，并且從線圈105a發(fā)出的熱量比線圈105b發(fā)出的熱量大?？梢岳缁诎ǚ瓷溏R的厚度和反射鏡固定部102與設置線圈的位置之間的距離的參數(shù)來估計具有增加的發(fā)出的熱量的線圈。

在本實施例中，通過將熱傳遞構(gòu)件124a的直徑設置為比熱傳遞構(gòu)件124b的直徑大并且附加地將珀耳帖元件301設置在熱傳遞構(gòu)件124a的端部處，線圈105a的冷卻能力比反射鏡101的外周中的線圈105b的冷卻能力強。在比線圈105a與反射鏡固定部102更分離的位置處，具有相對小的發(fā)出的熱量的線圈105b由具有比熱傳遞構(gòu)件124a的直徑小的直徑的熱傳遞構(gòu)件124b和冷卻板125來冷卻。

從線圈發(fā)出的熱量根據(jù)反射鏡101的目標形狀而變化，但是在反射鏡固定部102附近具有大的發(fā)出的熱量的線圈105a也具有發(fā)出的熱量的大的變化寬度。在本實施例中，因為通過反饋控制來控制珀耳帖元件301的電流值，所以可以根據(jù)從線圈105a發(fā)出的熱量來控制(調(diào)整)冷卻能力(發(fā)散的熱量)。珀耳帖元件301由控制器(未示出)基于靠近線圈105a的熱傳遞構(gòu)件124a的溫度來控制，并因此可以有效地冷卻線圈105a。如果使用提供有恒定溫度(23°)的冷卻劑的散熱器來代替珀耳帖元件301，則線圈105a的冷卻效率由于散熱器和線圈105a之間的(熱傳遞構(gòu)件124a等的)熱阻的影響而降低。在本實施例中，為了減小珀耳帖元件301的冷卻負荷，將熱傳遞構(gòu)件124a被設定為比反射鏡101的外周中的熱傳遞構(gòu)件124b的厚度大的厚度以減小線圈105a與珀耳帖元件301之間的熱阻值。

在本實施例中，使用珀耳帖元件301，但是可使用利用溫度反饋模式的散熱器來代替珀耳帖元件301。在這種情況下，在散熱器中流動的冷卻劑的溫度基于溫度傳感器302而被反饋控制。在該實施例中，光學元件101是反射鏡，但是可以是透射光學元件。在這種情況下，致動器單元103、冷卻板125和珀耳帖元件301被設置在非有效區(qū)域中，該非有效區(qū)域不透射光學元件的光。致動器單元103a可以被直接冷卻，并且熱傳遞構(gòu)件124a不是必需的。

如上所述，根據(jù)本實施例的光學設備300具有基于從每個線圈發(fā)出的熱量的冷卻單元的適當配置，并且從設備尺寸和成本方面來看是有利的。根據(jù)本實施例，可以提供從光學系統(tǒng)的性能改進方面來看是有利的光學設備。

(第二實施例)

圖4是例示出根據(jù)第二實施例的光學設備的冷卻單元的配置的示意圖。與第一實施例中描述的相同的元件將由相同的標號來引用，并且其描述將不被重復。根據(jù)本實施例的光學設備400與根據(jù)第一實施例的光學設備的不同之處在于，設置在反射鏡固定部102附近的熱傳遞構(gòu)件124a穿過冷卻板125。

根據(jù)本實施例，除了珀耳帖元件301和散熱器303之外，線圈105a的熱量經(jīng)由熱傳遞構(gòu)件124a還傳遞到冷卻板125，并被收集。因此，在本實施例中，由于珀耳帖元件301的冷卻負荷可以比第一實施例中減小更多，因此可以選擇小尺寸的珀爾帖元件301。還可以通過減小珀爾帖元件301的控制電流來實現(xiàn)節(jié)能。可以實現(xiàn)與第一實施例中相同的優(yōu)點。

(第三實施例)

圖5是例示出根據(jù)第三實施例的光學設備的冷卻單元的配置的示意圖。與上述實施例中描述的相同的元件將由相同的標號來引用，并且其描述將不被重復。根據(jù)本實施例的光學設備500與根據(jù)上述實施例的光學設備的不同之處在于基準板501的配置并且不包括冷卻板。根據(jù)本實施例的基準板501包括流動通道502，冷卻劑在該流動通道502中流動。流動通道502被布置在熱傳遞構(gòu)件124a和124b附近。流動通道的直徑和長度根據(jù)從線圈發(fā)出的熱量或所需的熱阻值來確定。在本實施例中，流動通道502包括并行布置多條線路的配置。通過使用并行配置來減小每個流動通道的長度，可以減小壓力損失并且可以減少由于冷卻劑的溫度升高而引起的冷卻能力的劣化。本實施例中的熱傳遞構(gòu)件124a和熱傳遞構(gòu)件124b的直徑被設置為使得熱傳遞構(gòu)件和基準板501之間的間隙503在從大約10μm到1mm的范圍內(nèi)。

在線圈105a和線圈105b中生成的熱分別被傳遞到熱傳遞構(gòu)件124a和124b，經(jīng)由間隙503的空氣層被傳遞到基準板501，并且在流動通道502中被收集。在這種情況下，通過將具有高熱傳導性的熱傳導構(gòu)件插入到間隙503中，可以改進冷卻效果。與具有大的發(fā)出的熱量的線圈105a連接的熱傳遞構(gòu)件124a在其端部具有珀爾帖元件301，珀爾帖元件補充了流動通道502的冷卻能力，并且與線圈105b相比改進了冷卻能力。

本實施例不采用單獨的冷卻板125，并因此與上述實施例相比在設備尺寸和設備配置方面更有利。特別地，由于流動通道502被形成在基準板501中，所以基準板501的溫度基本上與冷卻劑的溫度相同。即使當放置光學設備500的環(huán)境溫度變化時，也抑制了基準板501的溫度變化。在根據(jù)本實施例的光學設備中，也可以實現(xiàn)與第一實施例和第二實施例中相同的優(yōu)點。上述實施例中的基準板可以用根據(jù)本實施例的基準板501來替換。

在上述實施例中已經(jīng)描述了對曝光裝置的應用，但是可以應用根據(jù)上述實施例的光學設備的裝置的示例是通過利用EUV光的照射在基板上形成光致抗蝕劑的潛像圖案的光刻裝置。此外，光學設備可被應用于激光加工裝備、眼底照相裝備、望遠鏡等。

(物品制造方法)

根據(jù)本發(fā)明的實施例的物品制造方法可以適合用于制造諸如微器件(諸如半導體器件或具有微結(jié)構(gòu)的元件)之類的物品。物品制造方法可包括使用前述曝光裝置在施加到基板上的光致抗蝕劑上形成潛像圖案的步驟(例如，基板曝光步驟)以及使在之前的步驟中在其上已經(jīng)形成潛像圖案的對象顯影的步驟。此外，物品制造方法可包括其它已知的步驟(氧化、成膜、氣相沉積、摻雜、平坦化、蝕刻、抗蝕劑去除、切割、粘合、封裝等)。與根據(jù)現(xiàn)有技術的物品制造方法相比，根據(jù)本實施例的設備制造方法在物品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本中的至少一個方面更有利。

雖然已經(jīng)參考示例性實施例描述了本發(fā)明，但是將理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。以下權(quán)利要求的范圍應被賦予最寬范的解釋以包含所有這種修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。

本申請要求于2015年12月10日提交的日本專利申請No.2015-240736的權(quán)益，其特此通過引用以其整體并入本文。