[實用新型]極紫外光刻反射式光學(xué)元件溫控裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320807402.3
• 申請日: 2013-12-10
• 公開（公告）號: CN203643742U
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王魁波;吳曉斌;王宇;陳進新;張羅莎;羅艷;謝婉露
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G05D23/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種溫控裝置，特別是一種適用于極紫外光刻反射式光學(xué)元件的溫控裝置。

背景技術(shù)

極紫外光刻(EUVL)是目前國際上最具潛力、可以滿足CD32/22/16nm等節(jié)點IC量產(chǎn)的光刻技術(shù)。由于大部分氣體都吸收13.5nm的極紫外光，尤其是碳氫化合物、水蒸汽等對極紫外光具有強烈吸收作用，因此需要提供給光刻機清潔的真空環(huán)境。

圖1顯示了極紫外光刻系統(tǒng)的原理示意圖。如圖1所示，極紫外光刻系統(tǒng)包括真空腔10和在真空腔10內(nèi)的專用的反射式光學(xué)元件11(掩模和光學(xué)系統(tǒng))，反射式光學(xué)元件11依靠多層膜涂層技術(shù)在極紫外光波段可以獲得60％以上的反射率，也即真空腔10內(nèi)的反射式光學(xué)元件受到EUV輻照光12的幅照時，會吸收大約30％～40％的入射能量，從而產(chǎn)生加熱效應(yīng)。

一般光學(xué)材料的導(dǎo)熱系數(shù)比較小，在散熱時會產(chǎn)生一定的溫度梯度，從而引起光學(xué)元件的熱變形。極紫外(EUV)光學(xué)系統(tǒng)對光學(xué)元件11的反射面的形變要求極為苛刻，一般僅允許在0.1nm范圍內(nèi)。制造光學(xué)元件11的玻璃具有很低的熱膨脹系數(shù)，其在某一溫度時，熱膨脹系數(shù)為零，該溫度稱為零膨脹溫度，也即最佳工作溫度。只要保證工作中的光學(xué)元件11溫度在此溫度，便不會發(fā)生形變。一般的，該溫度與室溫(22℃)相差無幾。因此，必須對光學(xué)元件11進行高精度的溫控，以使其工作在零膨脹溫度，從而盡可能減小其熱變形。

與此同時，光學(xué)元件11的振動也會對光刻精度產(chǎn)生極大影響，在進行溫控時，不能引入振動源。

實用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為了保證極紫外光刻反射式光學(xué)元件的正常工作，必須解決以下幾個問題：(1)在真空環(huán)境下進行有效、高精度溫控，保證其工作溫度盡可能接近零膨脹溫度；(2)在進行溫控時，不能給光學(xué)元件引入振動源；(3)在進行溫控時，不能給真空環(huán)境引入污染性氣體，如碳氫化合物、水蒸汽、溴化氫等。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提出一種極紫外光刻反射式光學(xué)元件溫控裝置，包括測溫單元、控制單元和冷卻單元，測溫單元用于檢測極紫外光刻反射式光學(xué)元件的溫度分布或熱變形，為控制單元提供決策依據(jù)；控制單元用于接收測溫單元傳輸?shù)膶崟r監(jiān)測數(shù)據(jù)，將控制命令發(fā)送給冷卻單元；冷卻單元用于根據(jù)控制單元發(fā)出的控制命令可控地對極紫外光刻反射式光學(xué)元件進行冷卻，所述冷卻單元包括環(huán)路熱管，所述環(huán)路熱管包括用于傳遞所述光學(xué)元件產(chǎn)生的熱量的柔性管路，該柔性管路還用于隔絕由液冷系統(tǒng)產(chǎn)生的振動傳遞至所述光學(xué)元件。

根據(jù)本實用新型的一種具體實施方式，所述柔性管路是細長而有柔性的光滑管道。

根據(jù)本實用新型的一種具體實施方式，所述環(huán)路熱管還包括蒸發(fā)器和冷凝器，

根據(jù)本實用新型的一種具體實施方式，所述冷卻單元還包括擴熱板，所述擴熱板安裝在所述光學(xué)元件的底部，用于均勻化所述光學(xué)元件的溫度和強化導(dǎo)熱，所述環(huán)路熱管的蒸發(fā)器與該擴熱板連接。

根據(jù)本實用新型的一種具體實施方式，所述冷卻單元還包括半導(dǎo)體制冷器，所述半導(dǎo)體制冷器具有冷端和熱端。

根據(jù)本實用新型的一種具體實施方式，所述冷卻單元還包括冷卻套和液冷系統(tǒng)。

根據(jù)本實用新型的一種具體實施方式，所述控制單元為控制器，所述半導(dǎo)體制冷器、控制器以及冷卻套置于全金屬密封的真空密封件內(nèi)。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提出的溫控裝置能夠在真空環(huán)境下對極紫外光學(xué)元件進行有效、高精度溫控，并且不會引入振動源和污染性氣體。

附圖說明

圖1為極紫外光刻系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2為本實用新型極紫外光刻反射式光學(xué)元件的溫控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本實用新型提出一種應(yīng)用于極紫外光刻系統(tǒng)的極紫外光刻反射式光學(xué)元件的溫控裝置。總的來說，其包括測溫單元、控制單元和冷卻單元。測溫單元通過各種傳感器(紅外熱像儀、接觸式溫度傳感器或者鏡面形變傳感器等)來檢測極紫外光刻反射式光學(xué)元件的溫度分布或熱變形，從而為控制單元提供決策依據(jù)。控制單元接收測溫單元傳輸?shù)膶崟r監(jiān)測數(shù)據(jù)，根據(jù)控制策略做出決策，并將控制命令發(fā)送給冷卻單元。冷卻單元用于根據(jù)控制單元發(fā)出的控制命令可控地對極紫外光刻反射式光學(xué)元件進行冷卻，其主要包括擴熱板、環(huán)路熱管、半導(dǎo)體制冷器和液冷系統(tǒng)。

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。