JP2022027597A

JP2022027597A - レンズ加熱制御のためのシステム及び方法

Info

Publication number: JP2022027597A
Application number: JP2021123315A
Authority: JP
Inventors: 啓宏廖; Qihong Liao; 岳霖楊; Yueh Lin Yang
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2022-02-10
Also published as: EP3955061A1; US20220035119A1; CN113467190A; TW202205373A; US11287751B2

Abstract

【課題】光学レンズの温度を安定化するためのシステム及び方法の提供。【解決手段】１つ以上の光学レンズ５１６から放出された赤外線を検出することと、検出された赤外線放射に基づいて赤外線センサ信号を生成することと、１つ以上の赤外光源からの光の放出を１つ以上の光学レンズ５１６に誘導することと、１つ以上の光学レンズ５１６の温度を調整するために、赤外線センサ信号に基づいて１つ以上の赤外光源５２８からの光の放出を調整することと、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、レンズ加熱制御のためのシステム及び方法に関する。

撮像のための光学システムは、様々な産業において使用されている。半導体製造産業等の一部の産業は、サブミクロン画像基準に適合した精密で明確な寸法及び解像度を実現する光学システムに依存する。

例えば、従来の半導体処理工程の一部として、半導体基板で形成されるウェハに光源を照射してもよい。例えば、フォトレジスト層は、ウェハを覆い、マスクのレチクルを通過し、レンズによりウェハの平面上に集束される光によって生成された光パターンに露光してもよい。レンズの歪曲収差は、明確な寸法で精密なウェハ上の特徴を形成するプロセスの能力を低下させる。

本発明の態様は、添付図面を参照しながら、以下の詳細な説明から最もよく理解される。業界の標準的技法に従って、様々なフィーチャが一定のスケールで描かれていないことに注意すべきである。実際、様々なフィーチャの寸法は、説明を明確にするために任意に増減できる。
ウェハ、レンズ及びマスクを示す図である。図１のレンズの焦点面の歪みを示す図である。ウェハ、レンズ及び第２のマスクを示す図である。図３のレンズの焦点面の歪みを示す図である。本開示の一実施形態に係る、光学レンズの温度を安定化するためのシステムを示す図である。本開示の一実施形態に係る、光学レンズの温度を安定化するためのシステムを示す図である。本開示の一実施形態に係る、光学レンズの温度を調整及び／又は安定化するための方法のフローチャートである。

以下の開示は、提供された主題の異なる特徴を実施するための多くの異なる実施形態又は例を提供する。以下、本開示を簡略化するために、構成要素及び配置の特定の例を説明する。もちろん、これらは、一例に過ぎず、これらに限定するものではない。例えば、以下の説明における第２の特徴の上方又は上の第１の特徴の形成は、第１と第２の特徴が直接接触して形成される実施形態を含んでもよく、また、第１と第２の特徴が直接接触しないように、追加の特徴が第１と第２の特徴の間に形成され得る実施形態を含んでもよい。また、本開示は、様々な例において符号及び／又は文字を繰り返してもよい。この繰り返しは、簡略さと明瞭性を目的としており、それ自体では、説明した様々な実施形態及び／又は構成の関係を示すものではない。

さらに、図示されているように、特定の要素又は特徴と別の要素又は特徴との関係を説明しやすくするために、「下方」、「下」、「下部」、「上方」、「上部」、「前面」、「裏面」等のような空間的に相対的な用語を使用することができる。空間的に相対的な用語は、図に示されている方向に加えて、使用中又は動作中の装置の異なる方向を包含することを意図している。装置は、他の方向に配向してもよく（９０度又は他の配向に回転されてもよい）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子は、同様にそれに応じて解釈され得る。

半導体製造中、フォトリソグラフィに用いられる露光光源の強度、持続時間、波長と、エッチング、堆積、ドーピング、イオン注入等の様々な半導体処理工程の実施に用いられる異なるフォトリソグラフィマスクによって、例えば、光学レンズ系に入射する光のエネルギー密度が変化する。エネルギー密度が変化すると、１つ以上のレンズの焦点面が時間の経過とともにドリフトし、その結果、マスクのレチクルパターンが半導体基板又はウェハ上に規格外イメージングが発生する可能性がある。その結果、指定された基準まで動作しない集積回路等の半導体製品に欠陥が生じるおそれがある。

図１は、ウェハ１０２、レンズ１０４、及びマスク１０６を示す。ウェハ１０２は、例えば半導体基板で形成され、半導体処理工程の一部として光源により照射されてもよい。例えば、フォトレジスト層は、ウェハ１０２を覆い、マスク１０６のレチクル１１０を通過し、レンズ１０４によりウェハ１０２の平面１１２上に集束される光１０８によって生成された光パターンに露光してもよい。しかしながら、レンズ１０４が照射されて昇温すると、図２に示すように、レンズ１０４の焦点面１１４（図２）が歪む可能性がある。図２に示すように、ウェハ１０２の平面１１２と本来一致している焦点面１１４Ａは、レンズが入射光から熱を吸収して昇温することにより、焦点面１１４Ｂと１１４Ｃに歪む。

図３に示すように、マスク１０６は、別のマスク、例えばレチクル１１０とは数及び／又は形状及び／又は大きさが異なるレチクル１１８を有するマスク１１６に対して交換されると、少なくともレチクルパターンの密度が異なるという理由で、レンズ１０４に入射する光のエネルギー密度が異なる。図３のレンズ１０４に入射するエネルギー密度は、図１のレンズ１０４に入射するエネルギー密度よりも小さく、よって図４に示すように、レンズ１０４は冷却し始め、その結果、焦点面は１１４Ｄ、１１４Ｅ、１１４Ｆの順で歪みにくくなる。

図１－図４を参照して説明したように、焦点面のドリフトは、限界寸法（ＣＤ）性能の制御上限値（ＵＣＬ）を超える可能性がある。例えば、焦点面のドリフトは、ＣＤ平均バイアスを増加させる可能性があり、つまり、レンズ系によりウェハ面上に結像される配線の幅のばらつきが増加することを意味する。例えば、焦点面のドリフトは、ＣＤ平均バイアスを１．５ｎｍまで増加させる可能性があり、その結果、重複する配線及び／又はインピーダンス及び／又はインダクタンスが不正確な配線、又は他の好ましくない電気的特性が発生する可能性がある。また、焦点面のドリフトにより、ＵＣＬがオーバーレイ（ＯＶＬ）性能を超える可能性がある。例えば、焦点面のドリフトにより、被覆された構造のエッジ間でオーバーレイ解像度距離は４ｎｍ増加する可能性があり、その結果、誤った容量及び／又は寄生容量が発生することがある。

レンズ温度を制御する技術の一つとして、レンズ又はレンズ系の水冷を実現することである。しかしながら、水冷システムは、レンズ温度変化に対する水系の比較的遅い反応時間、レンズの外面の一部のみを冷却するための水の使用に対する制約など、いくつかの要因によって、焦点面のドリフトを適切に制御することができない。このような制約は、レンズを通過する光の透過への干渉を回避する水冷システムを構成することに起因する。水冷システムでは、実施に必要な支持インフラストラクチャ及びスペースのために、リーク砂の発生の可能性があり、コストが高くなる場合がある。

図５は、本開示の一実施形態に係る、光学レンズの温度を安定化するためのシステム５００を示す。システム５００は、光源制御モジュール（ＬＳＣＭ）５０２を含む。ＬＳＣＭ５０２は、赤外線センサモジュール５０４と、光源コントローラ（ＬＳＣ）５０６と、任意の赤外光路コントローラ５０８とを含む。

一実施形態では、システム５００は、光学レンズ系５１０等の光学レンズ系と連動して動作してもよい。光学レンズ系５１０は、図示のように、従来の半導体基板等の基板（例えば、ウェハ基板）に集積回路及び／又はデバイスを製造する際に使用されるものであるが、本開示の範囲は、一つ以上の光学レンズを利用するあらゆる産業分野で使用される全ての光学レンズ系を含む。光学レンズ系５１０は、露光光源５１２と、マスク５１４と、１つ以上の光学レンズ５１６と、ウェハ５１８又は任意の他の基板と、任意の水冷モジュール５２０とを含む。集積回路の製造における半導体ウェハの処理に使用される光学システム等の従来の光学システムは、本分野で周知であるため、詳細な説明は省略する。

ただし、ＬＳＣＭ５０２の説明を補足するために、集積回路の製造における一実施形態に係る光学レンズ系５１０の動作について簡単に説明する。ウェハ５１８は、感光性材料（例えば、フォトレジスト）でコーティングされ、露光光源５１２からの光は、１つ以上のレチクル（図示せず）を有する（すなわち、レチクルパターン密度を有するレチクルパターンを有する）マスク５１４を通過し、マスク５１４によって生成された光のパターンは、１つ以上の光学レンズ５１６を通して、ウェハ５１８のフォトレジスト層の所定の焦点（すなわち、イメージ）面５２２に集束される。露光されたフォトレジスト層をエッチング除去することにより、レチクルパターンに適合するウェハ５１８の表面を露光することができる。さらなる製造処理ステップは、ウェハ５１８上で行ってもよく（例えば、酸化、堆積、イオン注入、メタライゼーションなど）、ウェハ５１８をフォトレジストでコーティングし、異なるレチクルパターン及び／又はレチクルパターン密度を有する異なるマスクによってフォトレジストを露光光に露光し、追加の処理ステップを行うステップを繰り返すことができる。光学レンズ５１６に入射する露光光のエネルギー密度は、マスク５１４に入射する露光光のエネルギー密度及びマスク５１４のレチクルパターン密度にさらに依存する特定の製造処理ステップ、ならびにマスク５１４と光学レンズ５１６との間の距離に依存する。光学レンズ５１６に入射する光のエネルギー密度は、露光光源５１２のパワー及び露光光源５１２からの露光光のスペクトルにも依存する。

光学レンズ５１６に入射する露光光のエネルギー密度に基づいて、所与のエネルギー密度への光学レンズの露光時間、及び／又は光学レンズ５１６に入射する露光光のエネルギー密度の変化、光学レンズ５１６のうちの１つ以上の温度は、時間とともにドリフトする可能性があり、それにより、イメージ面５２２は時間とともにドリフトし、言い換えれば、歪んでウェハ５１８と非同一平面になる。

任意の水冷モジュール５２０は、光学レンズ５１６の一部を冷却するように構成されるが、上述したように、そのような冷却システムの効果は、マス５１４のレチクルパターンをウェハ５１８の焦点面５２２に集束させることを妨げることなしに十分に達成することはできない。

ＬＳＣＭ５０２に戻ると、赤外線（ＩＲ）センサモジュール５０４は、光学レンズ５１６から放出されたＩＲ放射線５２４を検出するように配置される。一実施形態では、ＩＲセンサモジュール５０４は、光学レンズ５１６から放出されたＩＲ放射線を検出するために、光学レンズ５１６に対して配置された１つ以上の従来のＩＲ検出器を含む。ＩＲ放射線の強度及びスペクトルは、各光学レンズ５１６の温度に依存し、より具体的には、各光学レンズ５１６の異なる部分の温度に依存する。ＩＲセンサモジュール５０４は、検出されたＩＲ放射線に基づいてＩＲセンサ信号を生成するように構成される。ＩＲセンサ信号は、光学レンズ５１６又は光学レンズ５１６の一部の温度を表す。一実施形態では、ＩＲセンサモジュール５０４は、光学レンズ５１６の平均温度を表すＩＲセンサ信号を生成するが、他の実施形態では、ＩＲセンサモジュール５０４は、ＩＲセンサ信号を生成し、各ＩＲセンサ信号は、対応するレンズ５１６の温度を表す。例えば、所与のレンズ５１６の最も近くに配置されたＩＲセンサモジュール５０４のＩＲ検出器によって検出されたＩＲ放射線は、その所与のレンズ５１６に対応するＩＲセンサ信号の基礎となる。このようにして、ＩＲセンサモジュール５０４は、ＩＲセンサ信号を生成し、各ＩＲセンサ信号は、個々のレンズ５１６の温度を表すことができる。

図５に示す実施形態によれば、ＬＳＣ５０６は、処理ユニット５２６及び少なくとも１つの赤外光源５２８を含む。ＬＳＣ５０６は、赤外線センサ信号を受信するように構成され、処理ユニット５２６は、受信した赤外線センサ信号に基づいて、赤外光源５２８からの光の放出を指示及び／又は調整するように構成される。一実施形態では、赤外光源５２８は、ＩＲ光源５２８から放出されたＩＲ光５２９が、光学レンズ５１６の第１の光学レンズ５１６Ａの前面５３０を照射（すなわち、入射）するように誘導されるように構成される。しかしながら、他の実施形態では、システム５００は、赤外光源５２８からの赤外光５３１を誘導して、光学レンズ５１６の第１の光学レンズ５１６Ａの前面５３０を照射するように構成された任意のＩＲ光路コントローラ５０８を含む。他の実施形態では、赤外光源５２８は、ＩＲ光源５２８から放出されたＩＲ光５２９が、光学レンズ５１６の第１の光学レンズ５１６Ａの裏面５３２を照射（すなわち、入射）するように誘導されるように構成される。他の実施形態では、システム５００は、赤外光源５２８からの赤外光５３１を誘導して、光学レンズ５１６の第１の光学レンズ５１６Ａの裏面５３２を照射するように構成された任意のＩＲ光路コントローラ５０８を含む。

一実施形態では、処理ユニット５２６は、光学レンズ５１６の温度を調整又は制御するために、赤外光源５２８からの光の出射を調整するように構成される。例えば、本開示のいくつかの実施形態によれば、処理ユニットは、光学レンズの温度が上昇又は下降するように、赤外光源からの光の放出を調整するように構成されてもよい。一実施形態では、処理ユニット５２６は、赤外光源５２８からの光の放出を調整して、光学レンズ５１６の温度を実質的に一定に維持する。他の実施形態では、赤外光放出の調整は、光学レンズ５１６の温度を下げることが望ましい状況、例えば、赤外光放出への最初の露光がレンズ５１６の温度を所望の温度よりも高くする場合に減らすことができる。さらに他の実施形態では、処理ユニット５２６は、露光光源５１２、又は露光光源５１２のコントローラ（図示せず）に通信可能に接続されてもよい。そして、処理ユニット５２６は、光学レンズ５１６の温度を調整又は制御するために、赤外光源５２８及び／又は露光光源５１２からの光の放出を調整することができる。例えば、本開示のいくつかの実施形態によれば、処理ユニット５２６は、光学レンズの温度が上昇又は低下するように、赤外光源及び／又は露光光源５１２からの光の放出を調整するように構成される。一実施形態では、処理ユニット５２６は、赤外光源５２８及び／又は露光光源５１２からの光の放出を調整して、光学レンズ５１６の温度を実質的に一定に維持する。

例えば、１つ以上のレンズ５１６の温度が上昇及び低下するとき、言い換えれば、周囲温度に対して時間的にドリフトするとき、レンズ５１６の焦点面５２２（レンズ系の焦点面とも呼ばれる）もまた、時間とともにドリフトし、その結果、焦点面５２２は、ウェハ５１８の表面などのウェハ５１８の面に対して非同一平面になる（すなわち、歪む）。この歪みにより、業界標準で定義された制限である、限界寸法性能のＵＣＬ及び／又はオーバーレイ性能のＵＣＬを超える可能性があり、その結果、指定された性能基準に対して歩留まりが低下したウェハのバッチが発生する。たとえば、焦点面のドリフトにより、メタライゼーション、堆積、エッチング、及びイオン注入のパターンが明確ではないため、欠陥があるか又はパフォーマンス基準を満たさない回路を有するウェハとなる可能性があり、その結果、たとえば、短絡、開回路、又は回路の非動作構成要素をもたらす重複又は破線又はドープされた領域が生じる。

一実施形態では、処理ユニット５２６は、レンズ５１６の温度を表す受信された赤外線センサ信号に基づいて、赤外光源５２８からの光の放出を調整する。一実施形態では、表されたレンズ５１６の温度は、レンズ５１６の平均温度、レンズ５１６の加重平均温度、レンズ５１６の移動平均温度、又はレンズ５１６の個々の温度から統計的に導き出すことができる任意の他の温度値であってもよい。一実施形態では、処理ユニット５２６は、受信した赤外線センサ信号に基づいて赤外光源５２８からの光の放出を調整して、レンズ５１６の温度を所定の基準温度に維持する。基準温度は、様々な処理ステップによるレンズ温度の変動が基準温度と比較して小さく、よって焦点面のドリフトも小さい（すなわち、光学レンズ系５１０がＬＣＳＭ５０２なしで使用される場合に生じる焦点面のドリフトと比較して小さいか又は実質的に存在しない）ように選択してもよい。

一実施形態では、処理ユニット５２６は、各レンズ５１６の温度を実質的に同じ基準温度に維持するために、赤外光源５２８からの光の放出を調整するが、他の実施形態では、処理ユニット５２６は、各レンズ５１６の温度を異なる一定温度に維持するために、赤外光源５２８からの光の放出を調整する。一実施形態では、処理ユニット５２６は、光源５２８のパワーと、放出された赤外光の構成要素の強度、波長、及び位相を含む、光源５２８から放出された光のスペクトルと、１つ以上の赤外光源５２８のどれをオンにするかの選択と、１つ以上の赤外光源５２８のオン時間の持続時間の選択、のうちの１つ以上を調整することによって、赤外光源５２８からの光の放出を調整する。

いくつかの実施形態では、光源５２８は、１つ以上の赤外光源、例えば、１つ以上の赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）と、放出された赤外光の構成要素の強度を増加又は減少させるために様々な電圧、周波数及びパルス幅レベルで電気信号を出力することによって１つ以上の赤外光源（例えば、１つ以上のＬＥＤ）を駆動するための電子電力管理回路５２７と、を含む。構成要素とは、赤外線スペクトルにおける様々な光の周波数領域を指す。各電気信号の電圧、周波数及び／又はパルス幅を増加させると、ＬＥＤから出力される光の強度が増加する可能性がある。各電気信号の電圧、周波数及び／又はパルス幅を減少させると、ＬＥＤから出力される光の強度が減少させる可能性がある。駆動される１つ以上のＬＥＤのＬＥＤ数を増加又は減少させることはまた、それぞれ、光源５２８の全体的な強度を増加又は減少させる可能性がある。

いくつかの実施形態では、電子電力管理回路５２７は、処理ユニット５２６から制御信号を受信するように構成される。処理ユニット５２６は、赤外線センサモジュール５０４から受信した赤外線センサ信号に基づいて制御信号を生成する。一実施形態では、電子電力管理回路５２７は、受信した制御信号に基づいて様々な電圧、周波数、及びパルス幅レベルで電気信号を生成することによって、１つ以上の赤外光源を駆動する。

いくつかの実施形態では、温度が所定の値を超える場合、電子電力管理回路は、ＬＥＤを駆動する電気信号の少なくとも１つの電圧、周波数、及び／又はパルス幅を、事前定義されたパーセンテージ又は事前定義された絶対値に基づくことができる所定の量だけ減少させる。いくつかの実施形態では、温度が所定の値を下回る場合、電子電力管理回路は、ＬＥＤを駆動する電気信号の少なくとも１つの電圧、周波数、及び／又はパルス幅を、パーセンテージ又は絶対値に基づくことができる所定の量だけ増加させる。いくつかの実施形態では、電子電力管理回路は、強度を低下させ、それによって温度を下げるために、特定の他のＬＥＤをオン（駆動）のままにしながら、特定のＬＥＤを所定の期間オフ（駆動しない）する。

一実施形態では、光学レンズ系５１０は、単一のレンズ、例えば、レンズ５１６Ａのみを含む。しかしながら、他の実施形態では、光学レンズ系は、ｎ個のレンズを有し、ここで、ｎは、１より大きい整数である。例えば、図５の光学レンズ系は、ｎ＝４枚の光学レンズを有する。図示するように、各レンズは、前面５３０及び前面の反対側の裏面５３２を有し、レンズ５１６は、長手方向軸５３４に沿って裏面から前面（裏から前とも言う）に配置される。一実施形態では、長手方向軸５３４は、レンズ５１６のそれぞれの光軸である。

一実施形態では、ＬＣＳＭ５０２は、任意の赤外光路コントローラ５０８を含む。光路コントローラ５０８は、赤外光源５２８から放出された赤外光の進行方向を変更するための１つ以上の光路方向デバイスを含む。一実施形態では、赤外光路コントローラ５０８は、赤外光源５２８から受信したＩＲ光を反射又は屈折又は回折するための第１の光路方向デバイス５３６と、第１の光路方向デバイス５３６から受信したＩＲ光を反射又は屈折又は回折するための第２の光路方向デバイス５３８と、を含む。一実施形態では、第２の光路方向デバイス５３８は、ＩＲ光を第１の光学レンズ５１６Ａの前面５３０を照射するように誘導し、露光光源５１２からの光を通過させて第１の光学レンズ５１６Ａの前面５２０を照射するように構成される。他の実施形態では、光路コントローラは、ＩＲ光を誘導して第１の光学レンズ５１６Ａ又は他の光学レンズ５１６の裏面５３２を照射するように協調する光路方向デバイスを含む。図５は、２つの光路方向デバイスを有する赤外光路コントローラ５０８を示すが、本開示は、赤外光源５２８から第１の光学レンズ５１６Ａの前面５３０に赤外線をルーティングするための任意の数の光路方向デバイスを有する、赤外光路コントローラ５０８を対象とする。

一実施形態では、光路方向デバイス５３６、５３８は、光反射体（双方向ミラーを含む）、プリズム等の光屈折器、例えば、高屈折率を有する光回折器光学レンズであってもよい。

図６は、本開示の一実施形態に係る、光学レンズの温度を安定化するためのシステム６００を示す。図５の要素と同じ要素は、図５と同じ参照番号を有し、これ以上詳細には説明しない。

図６に示すように、赤外線センサモジュール５０４は、赤外線センサ検出器６０２を含み、ここで、ｎは、１より大きい任意の整数である。この例示的な実施形態では、ｎ＝４であるが、本開示の範囲は、任意の整数ｎを含む。各赤外線センサ検出器６０２は、光学レンズ５１６の対応する光学レンズから放出された赤外線放射５２４を検出する（すなわち、赤外線放射信号を検出する）ように構成される。例えば、赤外線センサ検出器６０２Ａは、対応する光学レンズ５１６Ａから放出された赤外線放射信号５２４Ａ（赤外線放射５２４Ａとも呼ばれる）を検出するように構成され、赤外線センサ検出器６０２Ｂは、対応する光学レンズ５１６Ｂから放出された赤外線放射信号５２４Ｂを検出するように構成され、赤外線センサ検出器６０２Ｃは、対応する光学レンズ５１６Ｃから放出された赤外線放射信号５２４Ｃを検出するように構成され、赤外線センサ検出器６０２Ｄは、対応する光学レンズ５１６Ｄから放出された赤外線放射信号５２４Ｄを検出するように構成される。物体の温度が全体にわたって均一である場合、物体は等方性パターンで赤外線を放出するが、レンズ５１６から放出された赤外線信号は、例示の便宜上、光線として描かれている。

一実施形態では、赤外線センサモジュール５０４は、ｎ個の赤外線センサ信号を生成するように構成される。例えば、赤外線センサモジュール５０４は、各赤外線センサ信号が対応する光学レンズ５１６の温度を表すように、各赤外線センサ検出器６０２によって検出された各赤外線放射信号５３４に基づいて赤外線センサ信号を生成する。図６の実施形態では、赤外線センサモジュール５０４は、ｎ＝４の赤外線センサ信号を生成するが、各赤外線センサ信号は、４つの光学レンズ５１６のうちの１つの温度を表す。

一実施形態では、各赤外線センサ検出器６０２は、対応する光学レンズによって放出された赤外線放射を検出するために、対応する光学レンズに対して配向及び／又は構成される。任意の所与の赤外線センサ検出器、例えば、検出器６０２Ｂはまた、レンズ５１６Ａ、５１６Ｃ及び５１６Ｄ等の他の光学レンズから放出された赤外線放射を検出することができるが、任意の所与の検出器は、検出された赤外線放射の大部分がその対応する光学レンズ（例えば、レンズ５１６Ｂ）から受信されるように構成される。一実施形態では、赤外線センサ検出器６０２は、それらの対応する光学レンズ５１６の近くに配置される。他の実施形態では、赤外線センサ検出器６０２はアンテナであり、赤外線センサモジュール５０４は、各アンテナがレンズから対応するアンテナに定義された方向等の指定された方向から赤外線信号を受信するようにアンテナの位相を制御するための制御回路を含む。

一実施形態では、処理ユニット５２６は、ｎ個の光学レンズ５１６の各光学レンズの温度を実質的に一定に維持するために、赤外光源５２８からの光の放出を調整するように構成される。他の実施形態では、処理ユニット５２６は、ｎ個の光学レンズ５１６の各光学レンズの温度を実質的に一定かつ実質的に同じに、さらに他の実施形態では実質的に一定であるが異なる温度に維持するために、赤外光源５２８からの光の放出を調整するように構成される。さらに他の実施形態では、処理ユニット５２６は、赤外光源５２８からの光の放出を調整し、それによって、ｎ個の光学レンズ５１６の各光学レンズの温度を調整又は制御するように構成される。

さらに他の実施形態では、処理ユニット５２６は、露光光源５１２、又は露光光源５１２のコントローラ（図示せず）に通信可能に接続されてもよい。そして、処理ユニット５２６は、ｎ個の光学レンズ５１６の各光学レンズの温度を実質的に一定に維持するために、赤外光源５２８及び／又は露光光源５１２からの光の放出を調整することができる。他の実施形態では、処理ユニット５２６は、ｎ個の光学レンズ５１６の各光学レンズの温度を実質的に一定かつ実質的に同じに、さらに他の実施形態では実質的に一定であるが異なる温度に維持するために、赤外光源５２８及び／又は露光光源５１２からの光の放出を調整するように構成される。さらに他の実施形態では、処理ユニット５２６は、赤外光源５２８及び／又は露光光源５１２からの光の放出を調整し、それによって、ｎ個の光学レンズ５１６の各光学レンズの温度を調整又は制御するように構成される。

一実施形態では、赤外光源５２８は、ｎ個の赤外光源６０４を含み、処理ユニット５２６は、各光学レンズの温度を調整又は制御して、ｎ個の光学レンズ５１６の各光学レンズの温度を実質的に一定に、実質的に同じ又は実質的に異なる一定温度に維持するための、ｎ個の赤外光源６０４のそれぞれからの光の放出を調整するように構成される。。

一実施形態では、システム６００は、１つ以上の任意の光路コントローラ５０８を含む。具体的には示されないが、各光路コントローラ、例えば、光路コントローラ５０８Ａ及び５０８Ｂは、図５に示すように、光路方向デバイス５３６、５３８等の１つ以上の光路方向デバイスを含み得る。各光路コントローラ５０８は、赤外光源５２８から、あるいは、ｎ個の赤外光源６０４うちの１つから光を受信し、赤外光源（又はｎ個の赤外光源６０４のうちの１つ）からの光を、ｎ個の光学レンズ５１６の関連する光学レンズの前面５３０に誘導するように構成される。例えば、光路コントローラ５０８Ａは、赤外光源６０４Ａから光を受信し、光を光学レンズ５１６Ａの前面５３０に誘導するように構成される。他の実施形態では、赤外光源５２８（又は１つ以上の赤外光源６０４）は、光路コントローラ５０８を使用せずに、１つ以上の光学レンズ５１６の前面５３０に光を誘導するように構成及び／又は配置される。例えば、赤外光源５２８（又は赤外光源６０４Ｃ）は、光を光学レンズ５１６Ｃの前面５３０に誘導するように構成される。本開示の範囲は、赤外光源５２８から光学レンズ５１６の前面５３０に赤外線を誘導するための０個以上の光路コントローラ５０８を含むシステム６００を含む。

本発明の他の実施形態では、システム６００は、ｎ－１個の赤外線フィルタ６０６を含む。各赤外線フィルタ６０６は、長手方向軸５３４に沿ったｎ個の光学レンズ５１６間の赤外線の透過を防止するために、ｎ個の光学レンズ５１６の対応する一対の光学レンズ間の長手方向軸５３４に沿って配置される。また、各赤外線フィルタは、長手方向軸５３４の方向に沿って露光光源５１２からの光を通過させるように構成される。一実施形態では、処理ユニット５２６は、各レンズ５１６の温度を示す受信された赤外線センサ信号に基づいて、さらに他の光学レンズ５１６からの各光学レンズ５１６の赤外線アイソレーションに基づいて、各レンズ５１６に入射される赤外光の放出を調整する。換言すれば、赤外線フィルタ６０６は、任意の所与の光学レンズが他の光学レンズからの赤外線を受信することを防止し、よって任意の所与の光学レンズの温度は、赤外光源５２８から受信した赤外線のみに基づいて調整され得る。

さらに他の実施形態では、処理ユニット５２６は、赤外光源５２８から放出された光のスペクトルを調整し、赤外光源５２８から放出された光の強度を調整し、及び／又は赤外光源５２８がオンになる時間の長さを調整することによって、赤外光源５２８からの光の放出を調整するように構成される。

一実施形態では、システム５００、６００は、露光光源５１２と第１の光学レンズ５１６Ａとの間の長手方向軸５３４に沿って配置されたマスク５１４を含む。マスク５１４は、ウェハ５１８の焦点面５２２又は任意の他の基板上にパターンを形成するためのパターンに配置された１つ以上のレチクルを備えてもよい。光学レンズ５１６に入射する露光光のエネルギー密度は、少なくとも部分的に、レチクルパターン密度に基づく。

他の実施形態では、赤外光源５２８は、約０．７６～１０００ミクロンの波長を有する光を放出するように構成されるが、本開示の範囲は、この範囲外の波長を含む。

図７は、本開示の一実施形態に係る、レンズの温度を調整及び／又は安定化するための方法７００を示すフローチャートである。

ステップ７０２において、赤外線センサモジュール５０４は、１つ以上の光学レンズ５１６から放出された赤外線放射５２４を検出する。一実施形態では、光学レンズ５１６は、露光光源５１２から放出された光を受信する。受信した光は、変化可能なエネルギー密度を有する可能性がある。レンズ５１６が熱定常状態にない場合、又はレンズ５１６に入射する露光光のエネルギー密度が変化する場合、レンズ５１６はが昇温又は冷却され、それによって不安定な焦点面（すなわち、過渡状態にある焦点面）をもたらす可能性がある。

ステップ７０４において、赤外線センサモジュール５０４は、検出された赤外線放射に基づいて１つ以上の赤外線センサ信号を生成する。一実施形態では、赤外線センサ信号は、１つ以上の光学レンズ５１６の平均温度を表すが、他の実施形態では、赤外線センサ信号は、１つ以上のレンズ５１６の温度の加重平均を表し、あるいは、赤外線センサ信号は、複数の赤外線センサ信号を含み、各赤外線センサ信号は、複数のレンズ５１６の関連するレンズの温度を表す。

ステップ７０６において、処理ユニット５２６は、１つ以上の赤外光源５２８からの光の放出を１つ以上の光学レンズ５１６に誘導する。

ステップ７０８において、処理ユニット５２６は、赤外線センサ信号に基づいて、１つ以上の光学レンズ５１６の温度を調整及び／又は制御するために、例えば、１つ以上の光学レンズ５１６の温度を上げ、１つ以上の光学レンズ５１６の温度を下げ、又は１つ以上の光学レンズ５１６の温度を実質的に一定に維持するために、１つ以上の赤外光源５２８及び／又は露光光源５１２からの光の放出を調整する。したがって、レンズ５１６は、例えば、異なるレチクルパターン密度を有する異なるマスク及び／又は異なる電力及び／又はスペクトル条件下で動作する露光光源によって、可変エネルギー密度の露光光を受信し得るが、本開示の方法７００は、赤外線センサ信号を介してレンズからの赤外線放射フィードバックを用いて、赤外光源からの赤外線の放出を誘導／調整し、及び／又は露光光源５１２からの放出を調整して、各レンズの温度を調整及び／又は安定化し、それによって、光学レンズの焦点面のドリフトを軽減する。

本開示は、光学レンズの温度を安定化するためのシステムを提供する。実施形態では、システムは、１つ以上の光学レンズによって放出された赤外線を検出し、検出された赤外線に基づいて赤外線センサ信号を生成するように配置された赤外線センサモジュールを有する光源制御モジュールを含む。赤外線センサ信号は、１つ以上の光学レンズの温度を表す。一実施形態では、１つ以上の光学レンズは、第１の（例えば、露光）光源からの光（フォトリソグラフィープロセスで用いられる光など）を受信する。第１の光源から１つ以上の光学レンズで受信した光のエネルギー密度は変化可能である。光源制御モジュールは、光源コントローラも含んでもよい。光源コントローラは、処理ユニット及び１つ以上の赤外光源を含んでもよい。一実施形態では、処理ユニットは、赤外線センサ信号を受信し、受信した赤外線センサ信号に基づいて、１つ以上の赤外光源からの光の放出を誘導及び／又は調整するように構成される。一実施形態では、光源制御モジュールは、１つ以上の光学レンズが１つ以上の赤外光源からの光を受信するように配置される。一実施形態では、処理ユニットは、１つ以上の光学レンズの温度を実質的に一定に維持するために、１つ以上の赤外光源からの光の放出を調整するように構成される。

本開示は、レンズの温度を安定化するための方法を提供する。実施形態では、方法は、１つ以上の光学レンズから放出された赤外線を検出することを含み、１つ以上の光学レンズは、第１の（例えば、露光）光源から放出された光を受信する。露光光源から受信した光は、変化可能なエネルギー密度を有する可能性がある。この方法はさらに、検出された赤外線放射に基づいて赤外線センサ信号を生成することと、１つ以上の赤外光源からの光の放出を１つ以上の光学レンズに誘導することと、１つ以上の光学レンズの温度を実質的に一定に維持するために、赤外線センサ信号に基づいて１つ以上の赤外光源からの光の放出を調整することと、を含む。一実施形態では、赤外線センサ信号は、１つ以上の光学レンズの温度を表す。

前述は、当業者が本開示の態様をよりよく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴を概説する。当業者であれば、本明細書に導入された実施形態の同じ目的を実行し、及び／又は同じ利点を達成するための他のプロセス及び構造を設計又は修正するための基礎として本開示を容易に使用できることを理解できる。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、置換例及び修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims

光学レンズの温度を安定化するためのシステムであって、
光源制御モジュールを含み、前記光源制御モジュールは、
少なくとも１つの光学レンズによって放出された赤外線放射を検出し、少なくとも１つの光学レンズの温度を表す赤外線センサ信号を生成するように配置される赤外線センサモジュールであって、前記少なくとも１つの光学レンズが、第１の光源から光を受信し、第１の光源から少なくとも１つの光学レンズで受信された光のエネルギー密度は可変エネルギー密度を有する、赤外線センサモジュールと、
処理ユニット及び少なくとも１つの赤外光源を含む光源コントローラであって、前記少なくとも１つの赤外光源が、電子電力管理回路を含み、前記処理ユニットが、赤外線センサ信号を受信して制御信号を生成するように構成され、前記電子電力管理回路が、制御信号を受信し、少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を調整するように構成され、前記赤外光源が、少なくとも１つの光学レンズに光を誘導するように構成された、光源コントローラと、
を備える、システム。
前記少なくとも１つの光学レンズに接続された水冷モジュールと、前記少なくとも１つの光学レンズの少なくとも一部の周りに水を循環させるように適合された水冷モジュールとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも１つの光学レンズをさらに備え、前記少なくとも１つの光学レンズの各光学レンズは、前面とその反対側の裏面とを有し、ここで、前記少なくとも１つの光学レンズが２つ以上の光学レンズを含む場合、前記２つ以上の光学レンズは、長手方向軸に沿って裏面から前面に配置され、ここで、前記システムは、前記赤外光源からの前記光を前記少なくとも１つの光学レンズの第１の光学レンズの前面又は裏面に誘導するための光路コントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
前記光路コントローラは、１つ以上の光路方向デバイスと、光反射器、光屈折器、光回折器及び第２の光学レンズの群から選択される１つ以上の光路方向デバイスとを含む、請求項３に記載のシステム。
前記１つ以上の光路方向デバイスの第１の光路方向デバイスは、前記第１の光源によって放出された光を第１の光学レンズの前面に通過させるために、前記第１の光学レンズと前記第１の光源との間の長手方向軸に沿って配置され、ここで、前記少なくとも１つの光学レンズの他の光学レンズは、前記第１の光源から前記第１の光学レンズを通過した光を受信するために長手方向軸に沿って配置され、前記第１の光路方向デバイスは、前記赤外光源から放出された光を前記第１の光学レンズの前面に誘導するように構成される、請求項４に記載のシステム。
前記赤外線センサモジュールは、前記少なくとも１つの光学レンズのすべての前記光学レンズによって放出された前記赤外線放射を単一の赤外線放射信号として検出し、前記少なくとも１つの光学レンズのすべての前記光学レンズの平均温度を表す前記赤外線センサ信号を生成するように構成される、前記請求項５に記載のシステム。
前記処理ユニットは、前記少なくとも１つの赤外光源から放出された光のスペクトルを調整し、前記赤外光源から放出された光の強度を調整し、前記赤外光源がオンになる時間の長さを調整することの少なくとも１つによって、前記赤外光源からの光の放出を調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記システムは、前記第１の光源と前記第１の光学レンズとの間の長手方向軸に沿って配置されたマスクをさらに含み、前記マスクは、パターンに配置された１つ以上のレチクルを有し、ここで、可変エネルギー密度は、レチクルパターン密度及び前記第１の光源の電力に基づく、請求項１に記載のシステム。
前記少なくとも１つの赤外光源からの光の波長は、約０．７６～１０００ミクロンである、請求項１に記載のシステム。
前記電子電力管理回路は、前記少なくとも１つの光学レンズの温度を実質的に一定に維持するために、前記少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
光学レンズの温度を安定化するためのシステムであって、
少なくとも１つの光学レンズと、光源制御モジュールと、を備え、
前記光源制御モジュールは、
前記少なくとも１つの光学レンズによって放出された赤外線放射を検出し、少なくとも１つの光学レンズの温度を表す赤外線センサ信号を生成するように配置される赤外線センサモジュールであって、前記少なくとも１つの光学レンズが、第１の光源から光を受信し、第１の光源から少なくとも１つの光学レンズで受信された光のエネルギー密度は可変エネルギー密度を有する、赤外線センサモジュールと、
処理ユニット及び少なくとも１つの赤外光源を含む光源コントローラであって、前記少なくとも１つの赤外光源が、電子電力管理回路を含み、前記処理ユニットが、赤外線センサ信号を受信して制御信号を生成するように構成され、前記電子電力管理回路が、制御信号を受信し、少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を調整するように構成された、光源コントローラと、を含み、
前記少なくとも１つの光学レンズは、ｎ個の光学レンズを含み、ここで、ｎは、１より大きい整数であり、前記ｎ個の光学レンズの各光学レンズは、前面とその反対側の裏面とを有し、ｎ個の光学レンズは、長手方向軸に沿って裏面から前面に配置され、
さらに、ｎ個の光路コントローラを備え、各光路コントローラは、前記ｎ個の光学レンズの光学レンズに関連付けられ、前記赤外光源からの光を、前記ｎ個の光学レンズの関連する光学レンズの前面又は裏面に誘導するように構成される、システム。
各光路コントローラが１つ以上の光路方向デバイスを含み、各光路コントローラのための前記１つ以上の光路方向デバイスの第１の光路方向デバイスは、前記光源から放出された光を前記関連する光学レンズの前面に通過させ、前記赤外光源から放出された光を前記関連する光学レンズの前面に誘導するために、前記関連する光学レンズの裏面に隣接する長手方向軸に沿って配置される、請求項１１に記載のシステム。
前記赤外線センサモジュールは、前記ｎ個の光学レンズによって放出された赤外線放射をｎ個の赤外線放射信号として検出するように構成され、各赤外線放射信号は、ｎ個の光学レンズの対応する光学レンズに関連付けられ、前記赤外線センサモジュールは、前記ｎ個の赤外線放射信号に基づいてｎ個の赤外線センサ信号を生成するようにさらに構成され、各赤外線センサ信号は、対応する光学レンズの温度を表す、請求項１２に記載のシステム。
前記赤外線センサモジュールは、ｎ個の赤外線センサ検出器を含み、各赤外線センサ検出器は、前記対応する光学レンズによって放出された前記赤外線放射を検出するために、前記対応する光学レンズに対して配向される、請求項１３に記載のシステム。
前記少なくとも１つの赤外光源が、ｎ個の赤外光源を含み、前記ｎ個の光路コントローラのそれぞれは、対応する赤外光源からの光を受信し、前記対応する赤外光源からの光を、前記ｎ個の光学レンズの関連する光学レンズの前面に方向付けるように構成される、請求項１１に記載のシステム。
各赤外線フィルタは、長手方向軸に沿ったｎ個の光学レンズ間の赤外線の透過を防止するために、ｎ個の光学レンズの対応する一対の光学レンズ間の長手方向軸に沿って配置される、ｎ－１個の赤外線フィルタをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
レンズの温度を安定化するための方法であって、
少なくとも１つの光学レンズは、第１の光源から放出された光を受信し、前記第１の光源から受信した光は、可変エネルギー密度を有する、少なくとも１つの光学レンズから放出された赤外線放射を検出することと、
赤外線センサ信号は、前記少なくとも１つの光学レンズの温度を表す、前記検出された赤外線放射に基づいて赤外線センサ信号を生成することと、
赤外線センサ信号に基づいて制御信号を生成することと、
前記制御信号に基づいて、少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を調整することと、
前記少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を前記少なくとも１つの光学レンズに誘導することと、を含む方法。
前記制御信号に基づいて前記少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を調整する前記ことは、前記少なくとも１つの光学レンズの温度を実質的に一定に維持するために、前記制御信号に基づいて前記少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を調整することを含む、請求項１７に記載の方法。
前記少なくとも１つの光学レンズの少なくとも一部の周りに水を循環させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
前記制御信号に基づいて前記少なくとも１つの赤外光源からの光の放出を調整する前記ことは、前記処理ユニットは、前記少なくとも１つの赤外光源から放出された光のスペクトルを調整し、前記赤外光源から放出された光の強度を調整し、前記赤外光源がオンになる時間の長さを調整することの少なくとも１つによって、前記赤外光源からの光の放出を調整することを含む、請求項１７に記載の方法。