特開 2024-125209 ペルチェモジュール、アセンブリ、マスク検査用の装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125209

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】ペルチェモジュール、アセンブリ、マスク検査用の装置

(51)【国際特許分類】

   G03F 1/84 20120101AFI20240906BHJP

   H10N 10/13 20230101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

G03F1/84

H10N10/13

【審査請求】有

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024030986

(22)【出願日】2024-03-01

(31)【優先権主張番号】10 2023 201 942.6

(32)【優先日】2023-03-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(71)【出願人】

【識別番号】503263355

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(74)【代理人】

【識別番号】100196612

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 慎也

(72)【発明者】

【氏名】ルッツ ブレーカーボーム

【テーマコード（参考）】

2H195

【Ｆターム（参考）】

2H195BD04

2H195BD15

(57)【要約】

【課題】ペルチェモジュール、アセンブリ、及びマスク検査用の装置を提供すること。
【解決手段】本発明に係るペルチェモジュールは複数のペルチェペレット（１２２）を有し、これらのペルチェペレットは、半導体材料から作製されるとともに、高温側を形成する第１のプレート（１２１）と低温側を形成する第２のプレート（１２３）との間に配置され、第１のプレート（１２１）及び第２のプレート（１２３）がそれぞれ金属材料から作製され、第２のプレート（１２３）には真空シール構成要素（１２６）が設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体材料から作製され、高温側を形成する第１のプレート（１２１）と低温側を形成する第２のプレート（１２３）との間に配置される複数のペルチェペレット（１２２）を備え、
前記第１のプレート（１２１）及び前記第２のプレート（１２３）がそれぞれ金属材料から作製され、
真空シール構成要素（１２６）が前記第２のプレート（１２３）上に設けられる、
ペルチェモジュール。

【請求項2】

前記第２のプレート（１２３）の材料は、１０^-5パスカル未満の分圧での動作に適した材料であることを特徴とする、請求項１に記載のペルチェモジュール。

【請求項3】

前記第２のプレート（１２３）は、イメージセンサ（１２５）又はイメージセンサキャリア（１２４）のための取り付けインタフェースとして設計されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のペルチェモジュール。

【請求項4】

前記第２のプレート（１２３）は、前記イメージセンサキャリア（１２４）を固定するための少なくとも１つの固定輪郭を有することを特徴とする、請求項３に記載のペルチェモジュール。

【請求項5】

前記第２のプレート（１２３）は、前記イメージセンサキャリア（１２４）を固定するための少なくとも１つの固定穴（１２８）を有することを特徴とする、請求項３に記載のペルチェモジュール。

【請求項6】

半導体材料から作製され、高温側を形成する第１のプレート（１２１）と低温側を形成する第２のプレート（１２３）との間に配置される複数のペルチェペレット（１２２）を有するペルチェモジュールであって、前記第１のプレート（１２１）及び前記第２のプレート（１２３）がそれぞれ金属材料から作製される、ペルチェモジュールと、
前記第２のプレート（１２３）に固定されるイメージセンサキャリア（１２４）及び／又はイメージセンサ（１２５）と、
を備えるアセンブリ（１００）。

【請求項7】

前記ペルチェモジュールが請求項１～５のいずれか１項にしたがって設計されることを特徴とする、請求項６に記載のアセンブリ。

【請求項8】

動作中に高温側で発生する熱を放散するための放熱ブロック（１２０）が前記第１のプレート（１２１）上に配置されることを特徴とする、請求項６又は７に記載のアセンブリ。

【請求項9】

前記イメージセンサ（１２５）の領域に存在する真空と、前記高温側の領域に存在する周囲雰囲気との間の真空シールが、前記第２のプレート（１２３）によってもたらされることを特徴とする、請求項６～８のいずれか１項に記載のアセンブリ。

【請求項10】

前記イメージセンサ（１２５）の温度を制御するための閉ループ制御ユニットが更に設けられることを特徴とする、請求項６～９のいずれか１項に記載のアセンブリ。

【請求項11】

マスク検査用の装置であって、前記マスク（２３０）は、ウェハを露光するための投影露光装置におけるリソグラフィプロセスにおいて照明されるようになっており、前記装置（２００）は、照明システム（２１０）と、投影レンズ（２２０）と、少なくとも１つのイメージセンサ（１２５）を伴うセンサ装置とを備え、この少なくとも１つのイメージセンサ（１２５）を冷却するために請求項１～５のいずれか１項に記載のペルチェモジュールが設けられる、マスク検査用の装置。

【請求項12】

前記マスク（２３０）は、３０ｎｍ未満の動作波長で反射動作するように設計されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２３年３月３日に出願されたドイツ特許出願第１０２０２３２０１９４２．６号の優先権を主張する。このドイツ出願の内容も参照により本出願本文に組み込まれる。

【0002】

本発明は、ペルチェモジュール、アセンブリ、及びマスク検査用の装置に関する。

【背景技術】

【0003】

実際には、例えばＥＵＶ範囲で動作するように設計されて１つ又は複数のイメージセンサを備える光学システムでは、動作中にイメージセンサで発生する熱を効率的に放散すると同時に、光学系内に存在する真空の損傷を回避する必要がある。既知の手法は、いずれの場合にも冷却流体が流通できる冷却チャネルの使用を含むが、これは、制限された冷却性能、指定された温度設定点の設定精度が不十分である可能性、及び所定の真空条件下での必要な冷却流体接続の複雑な取り扱いを伴う。

【0004】

構成要素又は構成要素部品を能動的に冷却するために、例えば２つのセラミックプレート間に複数のペレットとして配置されるペルチェモジュールの使用も原則として知られており、セラミックプレートの一方がペルチェモジュールの高温側を形成し、他方が低温側を形成する。しかしながら、真空（特にＥＵＶ）条件下では、そのようなペルチェモジュールの使用には汚染の態様に関して問題があり、効率や冷却性能も不十分になる場合があることが分かっている。しかし、イメージセンサの性能は、例えばマスク検査の適用シナリオでは動作温度によってほぼ決定されるため、冷却が不十分だとイメージセンサ又は関連する光学システムの性能が損なわれ、また、真空状態を維持しながら適切な動作を維持することは実際には非常に困難である。

【0005】

例えば集積回路やＬＣＤなどの微細構造構成要素を製造するためにマイクロリソグラフィが使用される。マイクロリソグラフィプロセスは、照明デバイスと投影レンズとを備える、投影露光装置と呼ばれるものの内部で実行される。照明デバイスによって照明されるマスク（＝レチクル）の像は、ここでは投影レンズによって基板（例えばシリコンウェハ）上に投影され、基板は、マスク構造を基板の感光性コーティング上に転写するために、感光層（フォトレジスト）でコーティングされて、投影レンズの像面に配置される。

【0006】

マスク上の望ましくない欠陥は、これらの欠陥が各露光ステップで再現される場合があると、リソグラフィプロセスにおいて特に不利な影響を及ぼし、そのため、最悪のシナリオでは、半導体構成要素の出力全体が使用できなくなるリスクがある。したがって、マスクを量産の範囲内で使用する前に、そのマスクが十分な結像能力を有することを確認することが非常に重要である。マスク検査装置は、可能であれば投影露光装置内に実際に存在する条件と同様の条件下でマスクを迅速かつ容易に確実にテストするために使用される。マスク検査装置は、照明システム及び投影レンズを備え、マスクの照明された領域が投影レンズによって例えばＣＣＤカメラなどのイメージセンサ装置上に結像（ｉｍａｇｅ）される。

【発明の概要】

【0007】

上記の背景に対して、本発明の目的は、前述の問題を少なくとも部分的に回避しながら、動作中に発生する熱の効率的な放散が可能となる、ペルチェモジュール、アセンブリ、及びマスク検査用の装置(apparatus)を提供することである。

【0008】

この目的は、独立請求項の特徴にしたがって達成される。

【0009】

一態様によれば、本発明は、
－半導体材料から作製され、高温側(hot side)を形成する第１のプレートと低温側(cold side)を形成する第２のプレートとの間に配置される複数のペルチェペレットを備え、
－第１のプレート及び第２のプレートがそれぞれ金属材料から作製され、
－真空シール構成要素(vacuum seal component)が第２のプレート上に設けられる、
ペルチェモジュールに関する。

【0010】

本発明は、特に、とりわけ、マスク検査用の装置などの、対応する真空を伴うＥＵＶ波長範囲で動作するように設計される光学システムのための、イメージセンサ又はカメラチップを能動的に冷却するためにペルチェモジュールを使用するという概念に基づいており、例えば、この目的のために、ペルチェモジュールを「金属ベース」で設計し（つまり、ペルチェモジュールの低温側及び高温側を形成するプレートを金属材料から作製することにより）、更に、最終的にイメージセンサを受ける光学システムの（ＥＵＶ）真空のシールを可能にする「真空部分」として直接にペルチェモジュール又は対応するプレートの低温側を設計する。

【0011】

高温側及び低温側を形成する（これらの側の間にペルチェペレットを受ける）プレートを金属材料から作製することにより、冷却性能の向上（例えば、２０Ｗ／ｃｍ²超）が可能になり、また取り付け目的のため（特に、顧客固有の適用シナリオに的を絞って適応させるため）に直接に機械加工することも可能になる。

【0012】

「真空部分」として低温側を形成する第２のプレートの設計は、適切な真空に適した材料（例えば、アルミニウム、Ａｌ）を使用することによって、及び、真空シール構成要素（すなわち、例えばＯリングシール用の溝を組み込むことによる真空シールの調製）が低温側を形成する関連する第２のプレート上に既に設けられるという事実によって本発明にしたがって実現される。本発明の実施形態において、第２のプレートは、それぞれのイメージセンサ又はイメージセンサキャリア(image sensor carrier)用の取り付けインタフェースを既に形成し、この目的のために、例えばイメージセンサキャリアを固定するための１つ又は複数の固定穴(fastening holes)を伴って構成され得る。

【0013】

本発明に係るペルチェモジュールは、実施形態では、特に閉ループ温度制御の意味で、例えば周囲温度よりも低いイメージセンサの能動的冷却を達成するために使用することもできる。

【0014】

一実施形態によれば、第２のプレートの材料は、超高真空又は１０^-5パスカル未満の分圧での動作に適した材料である。

【0015】

実施形態において、第２のプレートの材料は、１０パスカル未満、好ましくは５パスカル未満の分圧での動作に適した材料であってもよい。更なる実施形態において、第２のプレートの材料は、１０^-7パスカル未満の分圧での動作に適した材料であってもよい。特に、第２のプレートの材料は、例えば、ＥＵＶに適したアルミニウム（Ａｌ）及び／又はステンレス鋼合金であってもよい。

【0016】

一実施形態によれば、第２のプレートは、イメージセンサ又はイメージセンサキャリア用の取り付けインタフェースとして設計される。

【0017】

一実施形態によれば、第２のプレートは、イメージセンサキャリアを固定するための少なくとも１つの固定輪郭(fastening contour)、特に少なくとも１つの固定穴を有する。

【0018】

また、本発明は、更に、
－半導体材料から作製され、高温側を形成する第１のプレートと低温側を形成する第２のプレートとの間に配置される複数のペルチェペレットを有するペルチェモジュールであって、第１のプレート及び第２のプレートがそれぞれ金属材料から作製される、ペルチェモジュールと、
－第２のプレートに固定されるイメージセンサキャリア及び／又はイメージセンサと、
を備えるアセンブリにも関連する。

【0019】

一実施形態によれば、ペルチェモジュールは前述の特徴を伴って設計される。

【0020】

一実施形態によれば、高温側での動作中に発生する熱を放散するための放熱ブロックが第１のプレート上に配置される。

【0021】

一実施形態によれば、イメージセンサの領域に存在する真空と高温側の領域に存在する周囲雰囲気との間の真空シールは、第２のプレートによってもたらされる。

【0022】

一実施形態によれば、イメージセンサの温度を制御するための閉ループ制御ユニットも設けられる。特に、周囲温度よりも低い温度を実現することもできる。

【0023】

本発明は、更に、マスク検査用の装置にも関連し、マスクは、ウェハを露光するための投影露光装置におけるリソグラフィプロセスにおいて照明されるようになっており、装置は、照明システムと、投影レンズと、少なくとも１つのイメージセンサを伴うセンサ装置(sensor arrangement)とを備え、この少なくとも１つのイメージセンサを冷却するために前述の特徴を伴うペルチェモジュールが設けられる。

【0024】

一実施形態によれば、マスクは、３０ｎｍ未満の動作波長での反射で動作するように設計される。

【0025】

本発明の更なる構成は、明細書本文及び従属請求項から明らかである。

【0026】

以下、添付図面を参照しながら、好ましい典型的な実施形態に基づいて本発明をより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】原理的に可能なペルチェモジュールを伴う本発明に係るアセンブリの構成の概略図を示す。

【図2】本発明の可能な適用シナリオとして原理的に可能なマスク検査用の装置の構造の概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図１は、本発明の一実施形態における本発明に係るペルチェモジュールを有するアセンブリ１００の可能な構成を単に概略的に示している。

【0029】

図１によれば、本発明に係るペルチェモジュールは、最初に、それ自体公知の態様で、複数のペルチェペレット１２２を備え、これらのペルチェペレットは、半導体材料（例えばテルル化ビスマス、Ｂｉ₂Ｔｅ₃）から作製されるとともに、ペルチェモジュールの高温側を形成する第１のプレート１２１とペルチェモジュールの低温側を形成する第２のプレート１２３との間に配置される。本発明によれば、第１のプレート１２１及び第２のプレート１２３は、金属材料、特にアルミニウム（Ａｌ）から作製される。

【0030】

「１２０」は、高温側を形成する第１のプレート１２１に機械的に結合される放熱ブロックを指し、該放熱ブロックを通じて、高温側の動作中に発生する熱が外部に放散される。低温側を形成する第２のプレート１２３は、本発明によれば、イメージセンサキャリア１２４用の取り付けインタフェースとして設計され、この目的のために、図示の実施形態の適切な位置に対応する固定穴１２８を有する。「１２５」は、イメージセンサキャリア１２４によって支持されるイメージセンサ、又は特定の適用シナリオにおいて光学システムの（ＥＵＶ）真空内に位置されるカメラチップを指す。

【0031】

本発明に係るアセンブリにおいて、ペルチェモジュールの低温側をもたらす第２のプレート１２３は、イメージセンサ１２５の領域に存在するＥＵＶ真空と高温側に存在する周囲雰囲気との間の必要なシールが実現される「真空部分」として機能する。更に、ペルチェモジュールの低温側をもたらす第２のプレート１２３は取り付けインタフェースとしても機能し、該取り付けインタフェースには、イメージセンサ１２５又は関連するイメージセンサキャリア１２４が（例えば、締結ネジ及び／又は接着剤を使用して）機械的に直接に固定される。

【0032】

その結果、イメージセンサ１２５は、このようにして関連する光学システムの動作中に能動的に冷却され、同時に光学システム内又はイメージセンサの側に存在する（ＥＵＶ）真空の損傷が回避される。

【0033】

光学システムは特にマスク検査用の装置であり、その構成は、原理的に可能なものが図２の単なる概略図を参照して以下の本文で説明される。

【0034】

図２によれば、マスク検査用の装置２００は、照明システム２１０及び投影レンズ２２０を備え、光源（図２には示されない）からの光は、照明システム２１０に入って、投影レンズ２２０の物体面内に配置されたマスク２３０に入射し、マスク２３０の照明領域は、投影レンズによってセンサ装置２４０上に結像（ｉｍａｇｅ）される。センサ装置２４０は、特に、図１を参照して前述したように、熱放散又は能動閉ループ温度制御のためのペルチェモジュールが本発明にしたがって設けられるイメージセンサを有することができる。

【0035】

投影露光装置でリソグラフィプロセスが実行される際にマスクで得られる結像結果を予測するには、最初に、図２のマスク検査用の装置内のマスクに関して又はセンサ装置で得られる強度分布の測定が行なわれる。ここで、投影露光装置におけるリソグラフィプロセス中にも使用されるマスク検査システムで同じ波長が使用されることが好ましい。

【0036】

本発明を特定の実施形態に基づいて説明してきたが、例えば個々の実施形態の特徴の組み合わせ及び／又は交換によって、当業者には多数の変形及び代替実施形態が明らかである。したがって、そのような変形例や代替実施形態も本発明に含まれることは当業者には明らかであり、本発明の範囲は特許請求の範囲とその均等物の意味内にのみ限定される。

【符号の説明】

【0037】

１２０ 放熱ブロック
１２１ 第１のプレート
１２２ ペルチェペレット
１２３ 第２のプレート
１２４ イメージセンサキャリア
１２５ イメージセンサ又はカメラチップ
１２８ 固定穴
２００ マスク検査用の装置
２１０ 照明システム
２２０ 投影レンズ
２３０ マスク
２４０ センサ装置

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-03

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体材料から作製され、高温側を形成する第１のプレート（１２１）と低温側を形成する第２のプレート（１２３）との間に配置される複数のペルチェペレット（１２２）を備え、
前記第１のプレート（１２１）及び前記第２のプレート（１２３）がそれぞれ金属材料から作製され、
真空シール構成要素（１２６）が前記第２のプレート（１２３）上に設けられる、
ペルチェモジュール。

【請求項2】

前記第２のプレート（１２３）の材料は、１０^-5パスカル未満の分圧での動作に適した材料であることを特徴とする、請求項１に記載のペルチェモジュール。

【請求項3】

前記第２のプレート（１２３）は、イメージセンサ（１２５）又はイメージセンサキャリア（１２４）のための取り付けインタフェースとして設計されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のペルチェモジュール。

【請求項4】

前記第２のプレート（１２３）は、前記イメージセンサキャリア（１２４）を固定するための少なくとも１つの固定輪郭を有することを特徴とする、請求項３に記載のペルチェモジュール。

【請求項5】

前記第２のプレート（１２３）は、前記イメージセンサキャリア（１２４）を固定するための少なくとも１つの固定穴（１２８）を有することを特徴とする、請求項３に記載のペルチェモジュール。

【請求項6】

半導体材料から作製され、高温側を形成する第１のプレート（１２１）と低温側を形成する第２のプレート（１２３）との間に配置される複数のペルチェペレット（１２２）を有するペルチェモジュールであって、前記第１のプレート（１２１）及び前記第２のプレート（１２３）がそれぞれ金属材料から作製される、ペルチェモジュールと、
前記第２のプレート（１２３）に固定されるイメージセンサキャリア（１２４）及び／又はイメージセンサ（１２５）と、
を備えるアセンブリ（１００）。

【請求項7】

前記ペルチェモジュールが請求項１又は２にしたがって設計されることを特徴とする、請求項６に記載のアセンブリ。

【請求項8】

動作中に高温側で発生する熱を放散するための放熱ブロック（１２０）が前記第１のプレート（１２１）上に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のアセンブリ。

【請求項9】

前記イメージセンサ（１２５）の領域に存在する真空と、前記高温側の領域に存在する周囲雰囲気との間の真空シールが、前記第２のプレート（１２３）によってもたらされることを特徴とする、請求項６に記載のアセンブリ。

【請求項10】

前記イメージセンサ（１２５）の温度を制御するための閉ループ制御ユニットが更に設けられることを特徴とする、請求項６に記載のアセンブリ。

【請求項11】

マスク検査用の装置であって、前記マスク（２３０）は、ウェハを露光するための投影露光装置におけるリソグラフィプロセスにおいて照明されるようになっており、前記装置（２００）は、照明システム（２１０）と、投影レンズ（２２０）と、少なくとも１つのイメージセンサ（１２５）を伴うセンサ装置とを備え、この少なくとも１つのイメージセンサ（１２５）を冷却するために請求項１又は２に記載のペルチェモジュールが設けられる、マスク検査用の装置。

【請求項12】

前記マスク（２３０）は、３０ｎｍ未満の動作波長で反射動作するように設計されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。

【外国語明細書】