[实用新型]极紫外光刻反射式光学元件温控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种温控装置，特别是一种适用于极紫外光刻反射式光学元件的温控装置。

背景技术

极紫外光刻(EUVL)是目前国际上最具潜力、可以满足CD32/22/16nm等节点IC量产的光刻技术。由于大部分气体都吸收13.5nm的极紫外光，尤其是碳氢化合物、水蒸汽等对极紫外光具有强烈吸收作用，因此需要提供给光刻机清洁的真空环境。

图1显示了极紫外光刻系统的原理示意图。如图1所示，极紫外光刻系统包括真空腔10和在真空腔10内的专用的反射式光学元件11(掩模和光学系统)，反射式光学元件11依靠多层膜涂层技术在极紫外光波段可以获得60％以上的反射率，也即真空腔10内的反射式光学元件受到EUV辐照光12的幅照时，会吸收大约30％～40％的入射能量，从而产生加热效应。

一般光学材料的导热系数比较小，在散热时会产生一定的温度梯度，从而引起光学元件的热变形。极紫外(EUV)光学系统对光学元件11的反射面的形变要求极为苛刻，一般仅允许在0.1nm范围内。制造光学元件11的玻璃具有很低的热膨胀系数，其在某一温度时，热膨胀系数为零，该温度称为零膨胀温度，也即最佳工作温度。只要保证工作中的光学元件11温度在此温度，便不会发生形变。一般的，该温度与室温(22℃)相差无几。因此，必须对光学元件11进行高精度的温控，以使其工作在零膨胀温度，从而尽可能减小其热变形。

与此同时，光学元件11的振动也会对光刻精度产生极大影响，在进行温控时，不能引入振动源。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了保证极紫外光刻反射式光学元件的正常工作，必须解决以下几个问题：(1)在真空环境下进行有效、高精度温控，保证其工作温度尽可能接近零膨胀温度；(2)在进行温控时，不能给光学元件引入振动源；(3)在进行温控时，不能给真空环境引入污染性气体，如碳氢化合物、水蒸汽、溴化氢等。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种极紫外光刻反射式光学元件温控装置，包括测温单元、控制单元和冷却单元，测温单元用于检测极紫外光刻反射式光学元件的温度分布或热变形，为控制单元提供决策依据；控制单元用于接收测温单元传输的实时监测数据，将控制命令发送给冷却单元；冷却单元用于根据控制单元发出的控制命令可控地对极紫外光刻反射式光学元件进行冷却，所述冷却单元包括环路热管，所述环路热管包括用于传递所述光学元件产生的热量的柔性管路，该柔性管路还用于隔绝由液冷系统产生的振动传递至所述光学元件。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述柔性管路是细长而有柔性的光滑管道。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述环路热管还包括蒸发器和冷凝器，

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述冷却单元还包括扩热板，所述扩热板安装在所述光学元件的底部，用于均匀化所述光学元件的温度和强化导热，所述环路热管的蒸发器与该扩热板连接。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述冷却单元还包括半导体制冷器，所述半导体制冷器具有冷端和热端。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述冷却单元还包括冷却套和液冷系统。

根据本实用新型的一种具体实施方式，所述控制单元为控制器，所述半导体制冷器、控制器以及冷却套置于全金属密封的真空密封件内。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提出的温控装置能够在真空环境下对极紫外光学元件进行有效、高精度温控，并且不会引入振动源和污染性气体。

附图说明

图1为极紫外光刻系统的原理示意图；

图2为本实用新型极紫外光刻反射式光学元件的温控装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提出一种应用于极紫外光刻系统的极紫外光刻反射式光学元件的温控装置。总的来说，其包括测温单元、控制单元和冷却单元。测温单元通过各种传感器(红外热像仪、接触式温度传感器或者镜面形变传感器等)来检测极紫外光刻反射式光学元件的温度分布或热变形，从而为控制单元提供决策依据。控制单元接收测温单元传输的实时监测数据，根据控制策略做出决策，并将控制命令发送给冷却单元。冷却单元用于根据控制单元发出的控制命令可控地对极紫外光刻反射式光学元件进行冷却，其主要包括扩热板、环路热管、半导体制冷器和液冷系统。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。