冷卻裝置、照明光學系統、曝光裝置和制造物品的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冷卻裝置、照明光學系統、曝光裝置和制造物品的方法。
【背景技術】
[0002]曝光裝置是在光刻過程中經由投影光學系統將原稿(光罩或掩模)的圖案轉印到感光基板(例如，在表面上形成抗蝕劑層的晶片或玻璃板)上的裝置，其中該光刻過程是半導體設備、液晶顯示設備等的制造過程。例如，近年來，要求將圖案轉印到液晶顯示設備上的投影曝光裝置將掩模上的更大面積圖案一次曝光到基板上。為了滿足這種要求，提出了能夠實現高分辨力并且曝光更大畫面的分步掃描型掃描投影曝光裝置。掃描曝光裝置通過經由投影光學系統的掃描操作將用狹縫光束照亮的圖案曝光和轉印到基板上。
[0003]在這種掃描曝光裝置中，使用諸如放電燈的高輸出光源以提高生產率。具有該光源的照明光學系統不僅包含電極線，而且還包含目標為冷卻卡口帽部分(發熱部分)的冷卻單元。為了導電和傳熱，將電極線和冷卻單元布置為接近光源單元，并因此在曝光上投下陰影并且不利地影響有效光源。有效光源分布是照亮掩模的照明光學系統的光瞳面上的光強度分布。由此，為了使對有效光源分布的不利影響最小化，需要使得電極線和冷卻單元小。日本專利公開N0.2008-262911公開了其中制冷劑流動通道被設置在放電燈的卡口帽部分(發熱部分)中而由此集成冷卻單元和光源單元的布置。
[0004]但是，在日本專利公開N0.2008-262911的技術中，據信，用于在放電燈的電極部分中設置制冷劑流動通道的機制使得電極部分大，并因此不能簡單地導致對有效光源分布的影響最小化。另外，放電燈的電極部分變得復雜，從而導致放電燈的成本高。
【發明內容】
[0005]例如，本發明提供有利于提高光源冷卻效率和抑制對有效光源分布的不利影響的技術。
[0006]根據本發明的一個方面，提供一種用于冷卻光源單元的冷卻裝置。該裝置包括:被設置在來自光源單元的光的路徑外面的冷卻單元;和被配置為連接光源單元的發熱部分與冷卻單元的熱導管，其中，熱導管還用作光源單元的電極線。
[0007]根據本發明的另一方面，提供一種照明光學系統。系統包括:多個光源單元；以及分別與該多個光源單元對應的多個冷卻裝置。這里，該多個冷卻裝置中的每一個包含:被設置在來自該多個光源單元中的相應光源單元的光的路徑外面的冷卻單元，以及被配置為連接該相應光源單元與該冷卻單元的熱導管，并且熱導管還用作光源單元的電極線。
[0008]根據本發明的又一方面，提供一種曝光裝置。該裝置包括:被配置為照亮在其上形成圖案的原稿的照明光學系統，以及被配置為將在原稿上形成的圖案投影到基板上的投影光學系統。照明光學系統包含:多個光源單元，以及分別與該多個光源單元對應的多個冷卻裝置。該多個冷卻裝置中的每一個包含:被設置在來自該多個光源單元中的相應光源單元的光的路徑外面的冷卻單元，以及被配置為連接該相應光源單元與該冷卻單元的熱導管。這里，熱導管還用作光源單元的電極線。
[0009]根據本發明的又一方面，提供一種制造物品的方法。該方法包括:使用曝光裝置曝光基板，以及顯影曝光后的基板，其中曝光裝置包括:被配置為照亮在其上形成圖案的原稿的照明光學系統，以及被配置為將在原稿上形成的圖案投影到基板上的投影光學系統，照明光學系統包含:多個光源單元；以及分別與該多個光源單元對應的多個冷卻裝置。該多個冷卻裝置中的每一個包含:被設置在來自該多個光源單元中的相應光源單元的光的路徑外面的冷卻單元，以及被配置為連接該相應光源單元與該冷卻單元的熱導管。熱導管還用作光源單元的電極線。
[0010]根據示例性實施例的以下描述(參照附圖)，本發明的其它特征將變得清晰。
【附圖說明】
[0011]圖1是表示根據實施例的照明光學系統的布置的視圖；
[0012]圖2是表示根據實施例的光源單元和冷卻裝置的布置的視圖；
[0013]圖3A和圖3B是用于解釋其中來自放電燈的光被熱導管阻擋的狀態的視圖；
[0014]圖4是用于解釋來自三個光源單元的光束的合并后的形狀的視圖；
[0015]圖5A和圖5B是用于解釋通過合并三個光源單元的能量分布而獲得的能量分布的示例的視圖；
[0016]圖6是用于解釋陽極側熱導管的布置的示例的視圖；
[0017]圖7是用于解釋陽極單元與陽極側熱導管之間的連接的示例的視圖；
[0018]圖8是用于解釋其中電源電纜與冷卻單元連接的示例的視圖；
[0019]圖9是用于解釋其中裸露絞線纏繞在熱導管周圍的示例的視圖；
[0020]圖10是用于解釋其中熱導管連接部分具有兩件式(two-piece)結構的示例的視圖；
[0021]圖1lA和圖1lB是用于解釋其中熱導管連接部分具有兩件式結構的示例的視圖；
[0022]圖12是表示包含于掃描曝光裝置中的照明光學系統的布置的另一示例的視圖。
【具體實施方式】
[0023]以下參照附圖詳細描述本發明的各種示例性實施例、特征和方面。
[0024]現在將參照附圖詳細描述本發明的實施例。應當注意，本發明不限于以下的實施例，并且，這些實施例僅是有利于實現本發明的詳細示例。另外，并非在以下的實施例中描述的特征的所有組合都是本發明的解決手段所必需的。
[0025](第一實施例)
[0026]圖1表示應用根據本發明的冷卻裝置的照明光學系統的布置的示例。照明光學系統是可包含于例如諸如掃描曝光裝置的曝光裝置中并且被配置為將來自光源單元的光引導到原稿(掩模)的設備，其中原稿是在其上形成圖案的照射目標。
[0027]照明光學系統包括多個光源單元。例如，照明光學系統包括三個光源單元1A、1B和1C。光源單元1A、IB和IC中的每一個都包含放電燈51和橢圓鏡50。但是，本發明也適用于使用除放電燈之外的光源的布置。放電燈51的發光點被放置在橢圓鏡50的第一焦點處。
[0028]由光源單元1A、1B和IC發出的光束聚焦于橢圓鏡的第二焦點處，并然后分別穿過傅立葉變換光學系統11A、IlB和11C。已經穿過傅立葉變換光學系統IlA和IlC的光束分別通過相互垂直的兩個偏光鏡2a和2c而被彎曲。彎曲后的光束與已經穿過傅立葉變換光學系統IlB的光束合并。合并后的光束穿過傅立葉變換光學系統3并進入蠅眼透鏡組4。傅立葉變換光學系統3被布置為使得被布置于光源單元1A、IB和IC中的橢圓鏡50的第二焦點位置和蠅眼透鏡組4的入射表面形成傅立葉共軛面。然后，從蠅眼透鏡組4的出射表面出射的光束穿過傅立葉變換光學系統5并進入狹縫表面6。成像光學系統7和投影光學系統9被布置為使得狹縫表面6、掩模表面8和平板表面10形成光學共軛面。此時，蠅眼透鏡組4的出射表面(照明光學系統的光瞳面)上的光強度分布代表投影曝光裝置(照明光學系統)的有效光源分布。
[0029]如上所述，橢圓鏡50的第一焦點被布置為以便匹配放電燈51的發光點。當向放電燈51施加超高電壓時，放電燈51發光。放電燈51的發光熱量使環境溫度升高。如果近鄰溫度由于放電燈51的發熱而超過例如600°C，那么放電燈51的燈泡會爆裂，并且因此可能失去作為光源單元的功能。
[0030]為了防止這一點，在本實施例中，設置分別與光源單元1A、1B和IC對應的多個冷卻裝置。圖2表示光源單元和冷卻裝置的布置。光源單元的陰極單元52A經由陰極側熱導管53A而與陰極側冷卻單元54A連接，并且光源單元的陽極單元52B經由陽極側熱導管53B而與陽極側冷卻單元54B連接。如上所述，在本實施例中，使用多組的光源單元、冷卻單元和熱導管。陰極側冷卻單元54A和陽極側冷卻單元54B被布置于來自放電燈51的光的路徑外面。注意，作為熱導管，例如可以使用由具有相對較高的導熱效率的銅或鋁等制成并且包含密封于內部的工作流體的導熱導管。另外，作為冷卻單元，例如可以使用具有由銅或鋁等制成的輻射葉片的散熱器。由此，熱導管用作將熱從光源單元的發熱部分向冷卻單元移動的傳熱元件。由放電燈51產生的熱從陰極單元52A依次移動到陰極側熱導管53A和陰極側冷卻單元54A，并且以氣體或液體方式冷卻陰極側冷卻單元54A。熱由此從光源單元被排出到外面。類似地，由放電燈51產生的熱從陽極單元52B依次移動到陽極側熱導管53B和陽極側冷卻單元54B，并且以氣體或液體方式冷卻陽極側冷卻單元54B。熱也由此從光源單元被排出到外面。這可使放電燈51保持在希望的溫度。
[0031]要接通放電燈51，用于供給電力的路徑是必需的。為了確保該路徑，在本實施例中，陰極側熱導管53A和陽極側熱導管53B還用作電極線。陰極側熱導管53A和陽極側熱導管53B中的每一個一般由銅部件形成，并可因此作為電極線供給電力。由此，放電燈電源56和陰極側熱導管53A經由陰極側電源電纜55A被連接，并且放電燈電源56和陽極側熱導管53B經由陽極側電源電纜55B被連接。這使得能夠經由熱導管從放電燈電源56向放電燈51供給電力。
[0032]圖3A是沿圖2中的線A-A截取的視圖。由放電燈51發出的光束經過橢圓鏡50，并然后移動至傅立葉變換光學系統11A、IlB和11C。一些光分量在中途被陽極側熱導管53B阻擋。即，陽極側熱導管53B可被視為有效光源分布上的陰影。圖3B是示意性地表示這種狀態的視圖。如上所述，在本實施例中，由于陰極側熱導管53A和陽極側熱導管53B還用作電極線，因此，不需要單獨地布置電極線。因