装置、光刻设备、用于引导辐射的方法以及装置制造方法.pdf

一种装置，具有由对于穿过波导的辐射为透明的材料的连续本体形成的波导，其中本体具有输入表面和输出表面，以及配置用于冷却输入表面和/或输出表面的冷却器。一种曝光设备，具有：包括多个辐射发射器的可编程图案形成装置，其配置用于提供多个辐射束；以及投射系统，包括固定部分和移动部分，投射系统配置用于将多个辐射束投射到基于图案而选择的目标上的位置上，其中至少一个辐射发射器包括配置用于输出包括非偏振和/或圆偏振辐射的辐射束的波导。

权利要求书
1.  一种装置，包括：
波导，由对于穿过所述波导的辐射为透明的材料的连续本体形成，其中所述本体具有输入表面和输出表面；以及
冷却器，配置用于冷却所述输入表面和/或所述输出表面。

2.  根据权利要求1所述的装置，其中所述波导包括光纤。

3.  根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中所述冷却器包括冷却所述输入表面和/或所述输出表面的液体的本体。

4.  根据权利要求3所述的装置，其中所述液体对于穿过所述波导的所述辐射为透明的。

5.  根据权利要求3至4中任一项所述的装置，其中所述液体具有的折射率大于1并且小于所述材料的折射率。

6.  根据权利要求3至5中任一项所述的装置，包括增压器，所述增压器配置用于在压力之下维持所述液体。

7.  根据权利要求3至6中任一项所述的装置，其中所述冷却器包括回路，使得所述液体流过所述输入表面和/或所述输出表面。

8.  根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述冷却器包括加热器，所述加热器配置用于加热至大于所述输入表面和/或所述输出表面的温度的温度。

9.  根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括辐射源，所述辐射源配置用于向所述波导供应非偏振和/或圆偏振辐射。

10.  根据前述权利要求中任一项所述的装置，配置用于引导具有约405nm的波长的辐射。

11.  一种曝光设备，具有辐射发射器，所述辐射发射器包括根据前述权利要求中任一项所述的装置。

12.  根据权利要求11所述的设备，包括投射系统，所述投射系统包括固定部分和移动部分，所述投射系统配置用于将多个辐射束投射到基于图案选择的目标上的位置上。

13.  一种曝光设备，包括：
可编程图案形成装置，其包括多个辐射发射器，所述可编程图案形成装置配置用于提供多个辐射束；以及
投射系统，包括固定部分和移动部分，所述投射系统配置用于将所述多个辐射束投射到基于图案选择的目标上的位置上，
其中至少一个所述辐射发射器包括波导，所述波导配置用于输出包括非偏振和/或圆偏振辐射的辐射束。

14.  一种用于引导辐射的方法，包括：
引导辐射穿过由对于所述辐射为透明的材料的连续本体形成的波导，其中所述本体具有输入表面和输出表面；以及
冷却所述输入表面和/或所述输出表面。

15.  一种装置制造方法，包括：
从可编程图案形成装置的多个辐射发射器提供多个辐射束；以及
将所述多个辐射束投射到基于图案选择的目标上的位置上，
其中至少一个所述辐射束包括波导，所述波导配置用于输出包括非偏振和/或圆偏振辐射的辐射束。

说明书装置、光刻设备、用于引导辐射的方法以及装置制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2012年2月23日提交的美国临时申请61/602,491的优先权，该美国临时申请通过整体引用并入本文。
技术领域
本发明涉及装置、光刻或曝光设备、用于引导辐射的方法以及用于制造装置的方法。
背景技术
光刻或者曝光设备是在衬底或者衬底的一部分上施加所需图案的机器。设备可以例如用于集成电路(IC)、平板显示器和具有精细特征的其他装置或结构的制造。在传统的光刻或曝光设备中，可以称作掩模或者掩模版的图案形成装置可以用于产生对应于IC、平板显示器或其他装置的单层的电路图案。该图案可以转移至(部分)衬底(例如硅晶片或玻璃板)上，例如经由向设置于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上成像。
除了电路图案之外，图案形成装置可以用于产生其他图案，例如滤色片图案或者点阵。除了传统掩模之外，图案形成装置可以包括图案化阵列，该图案化阵列包括产生电路或其他可应用图案的个体可控元件的阵列。这种“无掩模”系统与传统的基于掩模的系统相比优点在于，可以更快速并且更低廉地提供和/或改变图案。
因此，无掩模系统包括可编程图案形成装置(例如空间光调制器、对比度装置等)。对可编程图案形成装置(例如电子地或者光地)编程以使用个体可控元件的阵列形成所需的图案化束。可编程图案形成装置的类型包括微镜阵列、液晶显示器(LCD)阵列、光 栅光阀阵列、自发射式对比度装置的阵列等。可编程图案形成装置也可以由电光偏转器形成，该电光偏转器例如配置用于将投射的辐射光斑移动至目标(例如衬底)上，或者间歇地引导辐射束远离目标(例如衬底)，例如引导至辐射束吸收器。在任何这种设置中，辐射束可以是连续的。
发明内容
无掩模光刻或曝光设备可以设置有例如能够在例如衬底的目标部分上形成图案的光学装置列。光学装置列可以设置有配置用于发射辐射束的自发射式对比度装置，以及配置用于将辐射束的至少一部分投射到目标部分上的投射系统。设备可以设置有致动器以相对于目标移动光学装置列或其一部分。因此，辐射束可以相对于目标移动。通过在移动期间切换“导通”或“关断”自发射式对比度装置，可以在衬底上形成图案。
根据本发明的实施例，提供了一种装置，包括：波导，由对于穿过波导的辐射为透明的材料的连续本体形成，其中本体具有输入表面和输出表面；以及冷却器，配置用于冷却输入表面和/或输出表面。
根据本发明的实施例，提供了一种光刻或曝光设备，包括：可编程图案形成装置，其包括多个辐射发射器，该可编程图案形成装置配置用于提供多个辐射束；以及投射系统，包括固定部分和移动部分，该投射系统配置用于将多个辐射束投射到基于图案而选择的目标上的位置上，其中至少一个辐射发射器包括波导，波导配置用于输出包括非偏振和/或圆偏振辐射的辐射束。
根据本发明的实施例，提供了一种用于引导辐射的方法，包括：引导辐射穿过由对于辐射为透明的材料的连续本体形成的波导，其中本体具有输入表面和输出表面；以及冷却输入表面和/或输出表面。
根据本发明的实施例，提供了一种装置制造方法，包括：从可编程图案形成装置的多个辐射发射器提供多个辐射束；以及将多个 辐射束投射到基于图案选择的目标上的位置上，其中至少一个辐射发射器包括波导，该波导配置用于输出包括非偏振和/或圆偏振辐射的辐射束。
附图说明
现在将仅借由示例的方式、参照所附示意图描述本发明的实施例，其中对应的附图标记表示对应的部件，以及其中：
图1示出了根据本发明实施例的光刻或曝光设备的一部分；
图2示出了根据本发明实施例的设备的一部分的顶视图；
图3示出了根据本发明实施例的光刻或曝光设备的一部分的高度示意性透视图；
图4示出了根据本发明实施例的由根据图3的设备向目标上的投射的示意性顶视图；
图5示出了本发明实施例的一部分的截面图；
图6示出了根据本发明实施例的装置的示意图；
图7示出了根据本发明实施例的装置的示意图；
图8示出了根据本发明实施例的装置的示意图；
图9示出了根据本发明实施例的装置的一部分的示意图；以及
图10示出了根据本发明实施例的装置的示意图。
具体实施方式
本发明的实施例涉及一种可以包括可编程图案形成装置的设备，可编程图案形成装置例如可以由自发射式对比度装置的阵列构成。关于这种设备的进一步信息可以在PCT专利申请公开案号WO2010/032224A2、美国专利申请公开案号US2011-0188016、美国专利申请案号US61/473636以及美国专利申请案号61/524190中找到，它们通过整体引用并入于此。然而，本发明的实施例可以用于包括例如如上所述那些的任何形式的可编程图案形成装置。
图1示意性示出了光刻或曝光设备的一部分的示意性截面侧面图。在该实施例中，设备具有基本上固定在X-Y平面中的个体可控 元件，如以下进一步详述的那样，但是其不必是该情形。设备1包括衬底台2以保持衬底，以及定位装置3以高达6度的自由度移动衬底台2。衬底可以是抗蚀剂涂覆的衬底。在实施例中，衬底是晶片。在实施例中，衬底是多边形(例如矩形)衬底。在实施例中，衬底是玻璃板。在实施例中，衬底是塑料衬底。在实施例中，衬底是箔片。在实施例中，设备适用于卷到卷制造。
设备1进一步包括配置用于发射多个束的多个个体可控自发射式对比度装置4。在实施例中，自发射式对比度装置4是辐射发射器，例如辐射发射二极管，诸如发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、聚合物LED(PLED)、光纤激光器或激光二极管(例如固态激光二极管)。在实施例中，每个个体可控元件4是蓝紫激光二极管(例如三洋Sanyo型号DL-3146-151)。这些二极管可以由诸如三洋Sanyo、日亚化学Nichia、欧司朗Osram和Nitride公司供应。在实施例中，二极管发射紫外辐射，例如具有约365nm或者约405nm的波长。在实施例中，二极管可以提供选自0.5～250mW范围的输出功率，以及可选地提供至少50mW的输出功率。在实施例中，可以包括自发射式对比度装置4的装置60的输出功率大于250mW。在实施例中，激光二极管(裸片)的尺寸选自100－800微米的范围。在实施例中，激光二极管具有选自0.5－5平方微米的范围的发射面积。在实施例中，激光二极管具有选自5－44度的范围的发散角。在实施例中，二极管具有配置(例如发射面积、发散角、输出功率等)以提供大于或者等于约6.4×108W/(m2.sr)的总亮度。
自发射式对比度装置4布置在框架5上，并且可以沿着Y方向和/或X方向延伸。尽管示出了一个框架5，但是设备可以如图2所示具有多个框架5。透镜12进一步布置在框架5上。框架5并且因此自发射式对比度装置4以及透镜12基本上固定在X-Y平面中。框架5、自发射式对比度装置4以及透镜12可以由致动器沿Z方向移动。备选地或者附加地，透镜12可以由致动器相对于该特定透镜而沿Z方向进行移动。可选地，每个透镜12可以设置有致动器。
自发射式对比度装置4可以配置用于发射辐射束，而投射系统 12、14和18可以配置用于将辐射束投射到例如衬底的目标部分上。自发射式对比度装置4和投射系统形成了光学装置列。设备1可以包括致动器(例如电动机)11以相对于衬底移动光学装置列或其一部分。具有布置在其上的场透镜14和成像透镜18的框架8可以采用致动器进行旋转。场透镜14和成像透镜18的组合形成了可移动光学系统9。使用中，框架8围绕其自身轴线10旋转，例如沿如图2中箭头所示方向。框架8使用致动器(例如电动机)11围绕轴线10进行旋转。此外，框架8可以由电动机7沿Z方向移动，以使得可移动光学系统9可以相对于衬底台2而位移。
其中具有孔径的孔径结构13在透镜12和自发射式对比度装置4之间位于透镜12之上。孔径结构13可以限制透镜12、相关联的自发射式对比度装置4、或者相邻透镜12以及自发射式对比度装置4的衍射效应。
可以通过旋转框架8并且同时移动在光学装置列下方的衬底台2上的衬底来使用所描绘的设备。当透镜基本上相互对准时，自发射式对比度装置4可以发射辐射束穿过透镜12、14和18。通过移动透镜14和18，例如衬底上的辐射束的成像在衬底的一部分之上被扫描。通过同时移动在光学装置列下方的衬底台2上的衬底，经受了自发射式对比度装置4的成像的一部分衬底17也移动。通过在控制器的控制下以高速切换自发射式对比度装置4“导通”和“关断”(例如当其“关断”时不具有输出或者输出低于阈值，以及当其“导通”时具有在阈值之上的输出)、控制光学装置列或其一部分的旋转、控制自发射式对比度装置4的亮度、以及控制衬底的速度，可以在衬底上的抗蚀剂层中成像所需的图案。
图1中所示控制器500控制光刻或曝光设备的整体操作并且特别地执行了以下进一步详述的优化方法。控制器500可以实施作为适合编程的通用计算机，包括中央处理单元以及易失性和非易失性存储器。可选地，控制器500可以包括诸如键盘和屏幕之类的一个或多个输入和输出装置，一个或多个网络连接和/或与光刻或曝光设备的各个部分的一个或多个接口。应该知晓的是，控制器和光刻或 曝光设备之间一对一的关系并非是必需的。在本发明的实施例中，一个控制器可以控制多个光刻或曝光设备。在本发明的实施例中，多个联网的计算机可以用于控制一个光刻或曝光设备。控制器500也可以配置用于控制光刻单元或簇中的一个或多个相关联的处理装置以及衬底处理装置，其中光刻或曝光设备形成光刻单元或簇的一部分。控制器500也可以配置用于从属于光刻单元或簇的管理控制系统和/或实验室的整体控制系统。
图2示出了具有自发射式对比度装置4的图1的设备的示意性顶视图。与如图1所示设备1类似，设备1包括衬底台2以保持衬底17，定位装置3以高达6度的自由度移动衬底台2，对准/水平传感器19以确定自发射式对比度装置4与衬底17之间的对准、以及确定衬底17相对于自发射式对比度装置4是否处于水平。如所示，衬底17具有矩形形状，然而也可以或者备选地处理圆形衬底。
自发射式对比度装置4布置在框架15上。自发射式对比度装置4可以是辐射发射二极管，例如激光二极管，例如蓝紫激光二极管。如图2所示，自发射式对比度装置4可以布置到在X-Y平面中延伸的阵列21中。
阵列21可以是细长的线。在实施例中，阵列21可以是自发射式对比度装置4的一维阵列。在实施例中，阵列21可以是自发射式对比度装置4的二维阵列。
可以提供可以沿如箭头所示方向旋转的旋转框架8。旋转框架可以设置有透镜14、18(示出在图1中)以提供对每一个自发射式对比度装置4的成像。设备可以设置有致动器以相对于衬底而旋转包括框架8和透镜14、18的光学装置列。
图3示出了在其周缘设置有透镜14、18的旋转框架8的高度示意性透视图。多个辐射束(在该示例中10个辐射束)入射到一个透镜上，并且投射到例如由衬底台2保持的衬底17的目标部分上。在实施例中，多个辐射束沿直线布置。可旋转框架借由致动器(未示出)而可围绕轴线10旋转。作为可旋转框架8的旋转的结果，辐射束将入射在相继的透镜14、18(场透镜14和成像透镜18)上，并 且将入射在每个相继的透镜上而由此被偏转以便于沿着衬底17的表面的一部分行进，如参照图4详细所述。在实施例中，由相应的辐射源产生每个辐射束，辐射源也即自发射式对比度装置，例如激光二极管(图3中未示出)。在如图3所示布置中，辐射束被偏转并且由分段反射镜30聚合在一起以便于减小辐射束之间的距离，以由此使得更大数量的辐射束投射穿过相同透镜并且达到以下所述的分辨率需求。
当可旋转框架旋转时，辐射束入射在相继的透镜上。每当透镜受到辐射束辐射时，其中辐射束入射在透镜表面上的位置移动。取决于辐射束入射在透镜上的位置，辐射束不同地投射在目标上(具有例如不同的偏转)。因此辐射束(当到达目标时)将通过每次经过下一个透镜进行扫描移动。将参照附图4进一步解释该原理。
图4示出了可旋转框架8的一部分的高度示意性顶视图。第一组辐射束由B1标注。第二组辐射束由B2标注。第三组辐射束由B3标注。每组辐射束投射穿过可旋转框架8的相应的透镜组14、18。当可旋转框架8旋转时，辐射束B1以扫描移动投射到衬底17之上，由此扫描了区域A14。类似地，辐射束B2扫描了区域A24，而辐射束B3扫描了区域A34。在由对应的致动器使可旋转框架8旋转的同时，衬底17和衬底台沿方向D移动。方向D可以如图2所示沿着X轴线。方向D可以基本上垂直于区域A14、A24、A34中辐射束的扫描方向。
作为由第二致动器沿方向D移动(例如由对应的衬底台电动机使衬底台移动)的结果，当由可旋转框架8的相继的透镜投射时，辐射束的相继的扫描被投射以便基本上相互邻接。这导致了对于辐射束B1的每个相继的扫描使区域A11、A12、A13、A14(区域A11、A12、A13之前被扫描，而A14如图4所示当前被扫描)基本上邻接。区域A21、A22、A23和A24(区域A21、A22、A23之前被扫描，而A23如图4所示当前被扫描)针对辐射束B2。区域A31、A32、A33和A34(区域A31、A32、A33之前被扫描，而A34如图4所示当前被扫描)针对辐射束B3。因此，当旋转可旋转框架8时可以采 用衬底沿方向D的移动来覆盖衬底表面的区域A1、A2和A3。
多个辐射束投射穿过相同透镜允许了以更短的时间帧(在可旋转框架8的相同旋转速度下)处理整个衬底。这是因为对于每次穿过透镜，多个辐射束采用每个透镜扫描了衬底17。这允许对于相继的扫描增大了沿方向D的位移。换言之，对于给定处理时间，当多个辐射束经由相同透镜投射到衬底上时，可以减小可旋转框架的旋转速度。这能够减小由于高旋转速度引起的诸如可旋转框架的形变、磨损、振动、扰动等的影响。
在实施例中，多个辐射束布置为与如图4所示的透镜14、18的旋转的切线呈一定角度。在实施例中，多个辐射束被布置以使得每个辐射束重叠或者邻接相邻辐射束的扫描路径。
由相同透镜同时投射多个辐射束的方面的进一步效果可以在于减轻了容差。由于透镜的容差(定位、光学投射等)，相继的区域A11、A12、A13、A14(和/或区域A21、A22、A23和A24，和/或区域A31、A32、A33和A34)的位置可以相对于彼此而显示一定程度的定位不准确。因此，可能需要在相继的区域A11、A12、A13、A14之间的一定程度的重叠。在例如一个辐射束的10％作为重叠的情形下，处理速度将因此以比单个辐射束同时穿过相同透镜的情形10％的相同因子而减小。在其中有5个或者更多辐射束同时投射穿过相同透镜的情形下，对于每5个或更多投射线将提供10％(类似于参照如上的一个辐射束示例)的相同重叠，因此以接近5或者多至2％或更少的因子减小了整体重叠，因此对整体处理速度具有显著降低的影响。类似地，投射至少10个辐射束可以以接近10的因子减小整体重叠。因此，容差对于衬底的处理时间的影响可以通过多个辐射束同时投射穿过相同透镜的特征而减轻。此外或者备选地，当假设多个辐射束同时由相同透镜投射而使其对于处理的影响较低时，可以允许更多的重叠(因此更大的容差带)。
备选地或者附加地，除了经由相同透镜同时投射多个辐射束之外，可以使用交错技术，然而其可能需要在透镜之间相对更严格的匹配。因此，经由同一个透镜同时投射到衬底上的至少两个辐射束 具有相互间距，并且设备可以被布置用于操作第二致动器，以便于相对于光学装置列移动衬底，以使得下一个待投射的辐射束投射在间距中。
为了减小沿方向D群组中相继的辐射束之间的距离(因此例如实现沿方向D的更高分辨率)，辐射束可以相对于方向D而相对于彼此对角地布置。可以通过在光学路径中提供分段反射镜30而进一步减小间距，每个分段反射了相应的一个辐射束，分段被布置以便相对于入射在反射镜上的辐射束之间的间距而减小由反射镜所反射的辐射束之间的间距。也可以通过多个光纤获得这种效果。每个辐射束入射在相应的一个光纤上。光纤被布置以便于减小沿着光学路径的辐射束之间的间距。结果，在光纤下游的辐射束间距小于在光纤上游的辐射束间距。
此外，可以使用具有多个输入的集成光学波导电路实现这种效果，每个集成光学波导电路用于接收相应的一个辐射束。集成光学波导电路被布置以便于沿着光学路径相对于在集成光学波导电路上游的辐射束之间的间距而减小在集成光学波导电路下游的辐射束之间的间距。
可以提供系统以用于控制投射到衬底上的成像的聚焦。可以提供布置以调整由在如上所述布置中的部分或者全部光学装置列所投射的成像的焦点。
在实施例中，投射系统将至少一个辐射束投射到衬底上，该衬底由在衬底17之上的将要在其上形成装置的材料层形成，以便于通过激光诱导材料转移而引起材料(例如金属)滴的局部沉积。
参照图5，示出了激光诱导材料转移的物理机构。在实施例中，辐射束200穿过基本上透明的材料202(例如玻璃)以在材料202的等离子体击穿之下的强度而聚焦。表面热吸收发生在位于材料202之上的由施主材料层204(例如金属层)形成的衬底上。热吸收引起施主材料204的熔化。此外，热量引起沿正向方向的诱导压力梯度，导致施主材料滴206从施主材料层204并且因此从施主结构(例如板)208正向加速。因此，施主材料滴206从施主材料层204释放并 且朝向其上将要形成装置的衬底17移动(借助或者不借助于重力)并且移动至其之上。通过将辐射束200指向施主板208上合适的位置，施主材料图案可以沉积在衬底17上。在实施例中，辐射束聚焦在施主材料层204上。
在实施例中，一个或多个短脉冲用于引起施主材料的转移。在实施例中，脉冲可以是几皮秒或飞秒长以获得熔化材料的准一维正向热与质量的转移。这种短脉冲促进了少量或者没有在材料层204中的侧向热流，并且因此少量或者没有在施主结构208上的热负载。短脉冲使得能够快速熔化并且正向加速材料(例如，诸如金属之类的汽化材料将失去导致溅射沉积的其正向方向)。短脉冲使得能够加热材料至正好在加热温度之上但是低于汽化温度。例如，对于铝而言，需要约900至1000摄氏度的温度。
在实施例中，通过使用激光脉冲，一定量材料(例如金属)以100－1000nm的滴的形式从施主结构208转移至衬底17。在实施例中，施主材料包括金属或者基本由金属构成。在实施例中，金属是铝。在实施例中，材料层204是薄膜形式。在实施例中，薄膜附接至另一本体或层。如上所述，本体或层可以是玻璃。
图1示出了本发明的实施例。光刻或曝光设备1包括包含了固定部分和移动部分的投射系统50。投射系统可以包括例如如图1所示的透镜12、14和18。投射系统50配置用于将多个辐射束投射到目标(例如衬底17)上的位置上。可以基于图案而选择位置。图案将要形成在衬底17上。在实施例中，图案形成在光刻胶材料层中。在实施例中，图案形成在施主材料层中，其随后在装置的层中形成对应的图案。
参照图6，在实施例中，自发射式对比度装置4包括包含波导61的装置60。在实施例中，波导61包括光纤。由材料的连续本体形成的光纤和其他波导的寿命是受限的。已经观察到的是，在光纤或其他波导的端表面(也即输入表面和/或输出表面)处存在耦合效率的退化。已经观察到的是，波导对于有限的时间段以良好并且稳定的耦合效率工作，在此之后波导的输出遵循接近线性的退化。波 导的耦合效率与传输进入波导或者从波导传输出的辐射的比例相关。
增长光纤寿命的一种方式是在光纤的一个或两个端部上提供端部帽。已知的对光纤进行端部加帽的缺点是对于大约10％的光纤而言，即便使用了端部帽，光纤也不期望地快速退化。此外，端部帽的安装是困难的。这是因为在端部帽与光纤之间需要100％接触。如果接触小于100％，则导致如上所述的退化。
需要增长包括由材料的连续本体形成的波导的装置的寿命。在如上所述设备1中，可以有大约10,000量级的装置，每一个装置包括在设备中采用的波导。因此特别需要可靠地增长比90％这样的装置更高百分比的寿命。
图6示意性示出了根据本发明实施例的装置60。在实施例中，装置60包括由材料的连续本体形成的波导61。材料的连续本体对于穿过波导61的辐射是透明的。本体具有输入表面62和输出表面63。在实施例中，波导是诸如光纤的光学波导。在实施例中，光纤是单模光纤。在实施例中，光纤是偏振维持光纤。
在实施例中，波导61具有细长的形状。波导61可以具有纵向方向，其对应于波导61的轴线。然后，并非必需是该情形。例如，在实施例中，波导具有平面形状。在该情形下，波导61可以经由平面波导的任何边缘而接收辐射并且输出辐射。在实施例中，波导61并非中空的。波导61基本上是固体。在其中波导61具有细长形状的情形中，波导61的输入表面61和输出表面63在波导61的纵向端部处。
在实施例中，装置60包括冷却器70。冷却器70用于冷却输入表面62和/或输出表面63。
当使用装置60时，在输入表面62处接收的辐射加热输入表面62。穿过波导61并且从波导61输出的辐射加热输出表面63。通过向装置60提供冷却器70，与不具有这种冷却器的装置相比，减小了输入表面62和/或输出表面63处的温度。
对输入表面62和/或输出表面63的冷却具有增长装置60的寿命 的效果。这是因为波导的耦合效率的退化是由于波导的端表面变得形变。端表面的形变至少部分地由来自辐射的热量所引起。辐射部分地熔化或者软化了形变的端表面。
在本领域中，之前已经想到的是，波导的耦合效率的退化是由于在波导的端表面处的污染物的建立。因此，该发现背离了传统想法。使用电子显微镜观察到的是，波导的端表面上的黑点并非是由于污染物，而实际上是形变表面。这种类型的表面形变可以称作激光诱导的周期性表面结构。这种类型形变可以发生在光纤中，甚至在无尘环境中，在无尘环境中光纤的端表面的大量污染是不可能的。
通过减小在输入表面62和/或输出表面63处的温度，至少减缓并且可能防止在输入表面62和/或输出表面63处产生周期性表面结构。
在实施例中，冷却器70包括冷却输入表面62和/或输出表面63的液体71的本体。波导61的端表面的一个或两个可以浸入在液体71的本体中。热量从输入表面62和/或输出表面63传输至液体71的本体。
液体71的本体提供了用于冷却输入表面62和/或输出表面63的简单方式。然而，可以使用配置用于冷却输入表面62和/或输出表面63的其他类型冷却器70。在实施例中，液体71并不与波导61的侧表面接触。
在实施例中，液体71对于穿过波导61的辐射是透明的。通过提供对于辐射为透明的液体71的本体，无需额外的机构以允许波导61接收和/或输出辐射，而同时避免了液体71的本体。因此，装置60可以具有简单构造。
液体71的本体无需对于辐射是完全透明的。对于液体71的本体需要的是对于配置波导61以引导的辐射的波长而言具有至少高水平的透明度。需要至少80％并且可选地需要至少90％的透明度。
在实施例中，液体71包括水。水是易于获得的、廉价并且非腐蚀性的。通过使用水用于冷却器70的液体71，可以便宜地并且安全地制造装置60。然而，其他类型的液体71可以适用于冷却器70。 液体71的类型并非特别限定。例如，液体71可以是乙醇。液体71可以是对于405nm波长的辐射具有高透明度的任何液体。
在实施例中，液体71具有如下折射率，其数值在波导61的折射率与装置60向其中发射辐射的媒介的折射率之间。在实施例中，装置60配置用于例如向空气中发射辐射。在实施例中，液体71的折射率大于1。
在实施例中，液体71具有的折射率小于形成波导61的材料的折射率。例如，波导61可以由具有在约1.5附近的折射率的玻璃材料形成。在实施例中，液体具有从约1至约1.5的范围内的折射率，并且更需要地在从约1.2至约1.4的范围内。在实施例中，液体71具有的折射率与形成波导61材料的折射率相同。该优点在于减小了来自表面形变的光学效应。在实施例中，液体71具有的折射率大于形成波导61材料的折射率。
在实施例中，液体71的本体减小了波导61和外部环境之间的折射率步长。液体71的本体提供了居中的折射率步长。这改进了波导61至外部媒介(例如空气或真空)的耦合效率。此外，由液体71的本体所提供的居中的折射率步长可以降低从波导61输出的波前的失真。液体71的本体减小了可以形成在波导61的端表面处的周期性表面结构的负面影响。此外，由液体71的本体匹配的该指数对于在波导61的输入表面62和/或输出表面63处导致不期望的表面结构的不均匀能量沉积具有有益效果。指数匹配减小了在波导61的输入表面62和/或输出表面63处的加热。在实施例中，反射涂层设置在波导61的侧边上。
在实施例中，冷却器70包括帽72。帽72配置用于在输入表面62处和/或在输出表面63处保持液体71。波导61通过液体71接收辐射或/者输出辐射。帽72由对于液体71不渗透的材料形成。液体71被包含在帽72内。
通过提供帽72，冷却器70可以具有简单构造以冷却波导61的输入表面72和/或输出表面63。帽72的容积并非特别受限。在实施例中，帽的容积至少50ml并且可选地至少100ml。在实施例中，帽 72的容积在约1ml附近。在实施例中，冷却器70由多个波导61所共用。例如，在实施例中，多个光纤均具有在相同帽72中的端表面。帽72可以具有约1ml至约10ml的体积。来自输入表面62和/或输出表面63的热量由帽72内的液体71的本体吸收。液体71的本体的体积越大，由于吸收辐射使得液体本体71的平均温度升高越低。这有助于冷却波导61的输入表面62和/或输出表面63。
帽72具有配置用于接收波导61的端口73。在实施例中，端口73包括配置用于在帽72和波导61之间形成液紧密封的密封件。密封件至少减小了从波导61的外表面周围的帽72的液体损失。
帽72的形状并非特别限定。在实施例中，帽72具有细长形状。在实施例中，帽72的平均直径大于波导61的平均直径。在实施例中，帽72具有纵向方向。在实施例中，帽72的纵向方向与波导61的纵向方向相同。
在实施例中，帽72包括窗口74。波导61通过液体71和窗口74接收辐射和/或输出辐射。窗口74由基本上对于配置波导61以引导的辐射是透明的材料形成。窗口74对于液体71是不渗透的。
通过提供窗口74，形成保持液体71的帽72的剩余材料可以具有任何光学特性。这减轻了帽72的需求。例如，除了窗口74之外，帽72的剩余部分可以对于波导61所引导的辐射是不透明的。然而，帽72并非必需需要窗口74。例如，帽72可以由对于波导61所引导的辐射是透明的材料形成。在该情形下，无需附加的窗口。此外，在实施例中，帽72中的窗口74配置用于限定从装置60输出的辐射束的形状。在实施例中，帽72中的窗口74配置用于用作针孔或透镜。
如图6所示，冷却器70可以配置用于冷却波导61的输出表面63。图7示意性示出了根据本发明实施例的装置60，其中冷却器70配置用于冷却波导61的输入表面62。
图8示出了其中装置60包括两个冷却器70的实施例。一个冷却器配置用于冷却输入表面62。另一个冷却器70配置用于冷却输出表面63。
在实施例中，辐射发射器包括根据本发明实施例的装置60。在实施例中，光纤激光器包括根据本发明实施例的装置60。例如，一个或多个自发射式对比度装置4可以包括光纤激光器，该光纤激光器包括根据本发明实施例的装置60。
如图6所示，在实施例中，装置60包括辐射源65。辐射源65配置用于向波导61供应辐射。例如，辐射源65可以包括激光二极管，或者另一光纤激光器。激光二极管可以是半导体激光二极管。在实施例中，装置60包括由辐射源所泵浦的光纤激光器的一部分。
在实施例中，辐射源65配置用于向波导61供应非偏振和/或圆偏振辐射。在实施例中，辐射源65配置用于向波导61供应完全非偏振辐射。在实施例中，辐射源65配置用于向波导61供应完全圆偏振辐射。在实施例中，辐射源65配置用于向波导61供应非偏振和圆偏振辐射的混合。在实施例中，辐射源65配置用于供应包括最大10％、5％或1％线性偏振辐射的辐射。然而，这并非必需是该情形。例如，在实施例中，装置60的辐射源65配置用于向波导61供应至少一些线性偏振辐射并且可选地供应全部线性偏振辐射。装置60可以用于任何偏振的辐射。冷却器70的效果可以减少不希望表面结构的产生，以使得可以使用线性偏振辐射而不用减少装置60的寿命。
在实施例中，装置60被配置为具有至少50mW的输出。在实施例中，装置被配置为具有至多250mW的输出功率。在实施例中，装置60配置用于引导具有约405nm波长的辐射。然而，由波导61引导的辐射的波长并非特别限定。装置60可以例如包括蓝光激光器、蓝紫激光器或紫光激光器的一部分。然而，可以使用其他辐射波长。这是因为任何波长的辐射可以具有对波导61的输入表面62和/或输出表面63加热的效果，这可以导致输入表面62和/或输出表面63的形变。因此，包括波导以引导任何波长的辐射的装置可以受益于根据本发明实施例而制造。
在实施例中，波导61配置用于经由冷却器70从输出表面63将辐射输出到气体中。在装置60用于光刻或曝光设备1的上下文中， 装置60可以包括配置用于将辐射输出到空气中或者可选地输出到真空中的自发射式对比度装置4的一部分。装置60的冷却器70增大了从波导61至气体或真空的耦合效率，特别是在其中波导61的耦合效率在任何情形下均稳定的时间段之后。
图9示意性示出了根据本发明实施例的装置60的冷却器70。如图9所示，在实施例中，冷却器70包括增压器80。增压器80配置用于在压力下维持液体71。在使用中，由增压器80对液体71增压。
在使用压力下维持液体71的优点在于，有效地提高了液体71的沸点。这减小了当使用装置60时液体71沸腾的可能性。液体71从使用中的波导61的输入表面62和/或输出表面63吸收热量。不希望液体71沸腾，因为这将减小液体71的冷却效果。特别地，如果气泡与将要冷却的表面接触，液体71的冷却效果将减少。此外，气泡可以用作透镜，这将在波导61的端表面处降低耦合。
增压器80的类型并非特别限定。仅仅借由示例的方式，在实施例中，增压器80可以包括在冷却器70的帽72内的气窝81。采用诸如空气之类的气体填充气窝81。气窝81由至少部分地为柔性的隔膜与液体的本体分离。增压器80进一步包括配置用于对气窝81中气体增压的压缩机82。通过对气窝81中的气体压缩，可以对冷却器70中的液体71增压。
在实施例中，冷却器70包括回路以使得液体71流过输入表面62和/或输出表面63。这种回路在图9中由箭头示出，指示了液体71穿过冷却器70的移动。通过提供经过输入表面62和/或输出表面63的液体71的流，与输入表面62和/或输出表面63接触的液体71的平均温度可以维持在较低水平。这使得液体71持续冷却输入表面62和/或输出表面63。一旦液体71已经吸收了热量，其可以排出冷却器70的帽72。在较低温度下的新液体流入帽72以替换流出的液体71。
在实施例中，冷却器70包括液体供应开口75和液体流出开口76。液体71经由液体供应开口75流入冷却器70的帽72中。液体71通过液体流出开口76从冷却器70的帽72流出。
提供流过冷却器70的液体71的流的优点在于，液体71的流可以有助于清除存在于输入表面62和/或输出表面63处的污染物。例如，这些污染物可以另外地由于光学镊子效应(optical tweezer effect)而沉积表面62、63处，导致污染物特别地在光纤的光学核心上。液体71的流减小了在辐射束焦点处发生的沉积。可以垂直于表面的流移动了颗粒，颗粒在已经有效地移动至表面之前由于光束之外的光学镊子效应而可以被“捕获”。附加地，如果污染物沉积在表面处，则液体71的流减少了污染物。因此，液体71的流有助于在波导61的端表面处减小污染物的负面影响。
在实施例中，冷却器70包括加热器77。加热器77配置用于将温度加热至大于输入表面62和/或输出表面63的温度。加热器77的目的在于为冷却器70中的液体71除气。该除气有助于减少在波导61的输入表面62和/或输出表面63处形成气泡。这提高了冷却器70的效率。
加热器77的类型并非特别限定。加热器77包括加热元件。在实施例中，加热器77包括附接至冷却器70的帽72的外表面或内表面的薄膜加热器。可以使用其他合适类型的加热器77。
附加地或者备选地，冷却器70中的液体77可以通过减小液体的压力而至少部分地进行除气。例如，可以通过在使用装置60中的液体71之前减小液体71的压力而对液体71除气。在该情形下，一旦使用了装置60，例如可以通过使用增压器80提高压力以便于提高液体71的沸点。
在实施例中，光刻或曝光设备1包括根据本发明实施例的装置60。在实施例中，光刻或曝光设备包括可编程图案形成装置，可编程图案形成装置包括配置用于提供多个辐射束的多个装置60。在实施例中，光刻或曝光设备包括投射系统50，投射系统50包括固定部分和移动部分，投射系统50配置用于将多个辐射束投射在基于图案选择的目标(例如衬底17)上的位置上。
在实施例中，提供了一种光刻或曝光设备1，包括：包含多个自发射式对比度装置4的可编程图案形成装置，以及包括固定部分和 移动部分的投射系统50。在实施例中，自发射式对比度装置4的至少一个包括配置用于输出包括非偏振和/或圆偏振辐射的辐射束的波导61。至少一个自发射式对比度装置4包括配置用于仅输出非偏振和/或圆偏振辐射的波导61。波导61被配置为不输出线性偏振辐射。
通过仅使用非偏振和/或圆偏振辐射，可以增长自发射式对比度装置4的寿命。减小了波导61的端表面的退化和形变。这是因为已经观察到可能在波导61的输入表面62和/或输出表面63发生的周期性表面结构相对于线性偏振方向而形成。特别地，已经观察到形变的波纹垂直于辐射的偏振。换言之，波纹具有优先的方向。通过使用圆偏振辐射或者非偏振辐射，非线性偏振方向不形成形变波纹。这减小了端表面的形变。
已经使用具有浸入在水中的端表面的光纤而执行了试验。这些试验已经显示由光纤输出的辐射束的形状基本上不失真或者不是动态的，而是保持相对稳定。此外，试验显示使用光纤的端表面进入水中有助于减小在光纤与外部媒介之间的耦合效率随着时间的退化。
图10示出了其中装置60包括平板波导91的实施例。平板波导可以称作平面波导。平板波导91具有输入表面92和输出表面93。冷却器70配置用于冷却平板波导91的输入表面92和/或输出表面93。
在实施例中，平板波导包括具有不同介电常数的至少三个材料层。中间层95在顶层94和底层96之间。中间层95的不同电介质不同于顶层94的介电常数以及底层96的介电常数。至少三层94、95、96中的每一个层沿基本上平行于他们界面的方向延伸。
在实施例中，装置60包括至少两个波导。例如，如图10所示，在实施例中装置60包括平板波导91以及另一个波导61。在实施例中，另一个波导61是光纤。在实施例中，由平板波导91在界面处从另一个波导61接收辐射，界面对应于平板波导的输入表面92和/或另一波导61的输出表面63。在实施例中，辐射从另一波导61注入到平板波导91的中间层95中。在实施例中，平板波导91的输入 表面92与另一波导61的输出表面63接触。在实施例中，平板波导91的输入表面与另一波导61的输出表面63间隔开。
冷却器70配置用于冷却选自以下的一个或多个表面：另一波导的输入表面62，另一波导的输出表面63，平板波导91的输入表面92，和/或平板波导91的输出表面93。在实施例中，另一波导61的输入表面62、另一波导61的输出表面63、平板波导91的输入表面92以及平板波导91的输出表面93均由冷却器70冷却。
根据本发明实施例的装置60可以用于光刻或曝光设备。然而，装置60除了光刻之外具有许多应用。例如，这种装置60可以用于生物科学，特别是用于或采用405nm激光器。装置60的应用的其他领域例如包括医疗诊断、环境监控、显微投影器和显示器、远程通信和其他电子设备。装置60可以特别地用于涉及高功率蓝光或紫光激光器的应用。
根据装置制造方法，诸如显示器、集成电路或任何其他物体之类的装置可以从其上已经投射了图案的衬底而制造。
尽管在该文本中对于IC制造中光刻或曝光设备的使用可以进行具体参考，但是应该理解的是在本文中所述的光刻或曝光设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员将知晓的是，在这种备选性应用的上下文中，在本文中任何使用术语“晶片”或“裸片”可以视作分别与更常用的术语“衬底”或“目标部分”是同义的。可以在曝光之前或之后，在例如追踪工具(通常施加抗蚀剂层至衬底并且对已曝光的抗蚀剂显影的工具)、度量工具和/或检查工具中，处理在本文中涉及的衬底。其中可适用的，在本文中的公开内容可以适用于这种和其他衬底处理工具。此外，衬底可以处理多于一次，例如以便于形成多层IC，以使得在本文中使用的术语衬底也可以涉及已经包含了多个经处理的层的衬底。
其中上下文允许的术语“透镜”可以涉及各种类型的光学部件中的任何一个，包括折射、衍射、反射、磁性、电磁和静电光学部 件或其组合。
以上说明书意在为示意性而并非限定性的。因此，对于本领域技术人员而言明显的是，可以不脱离如下列出的权利要求的范围而对所述本发明做出修改。