CN115997170A - 反射镜、特别是用于微光刻投射曝光设备的反射镜 - Google Patents

Abstract

本发明关于反射镜，特别是用于微光刻投射曝光设备。本发明的反射镜具有光学有效表面(101,201,301)；反射镜基板(110,210,310,410)；反射层***(120,220,320)，其用以反射入射在光学有效表面(101,201,301)上的电磁辐射；至少一个致动器层，其配置为在反射层***(120,220,320)上传输可调整机械力，由此产生光学有效表面(101,201,301)的局部可变变形；以及至少一个冷却装置，其配置为至少部分地消散由该致动器层所产生的热。

Description

反射镜、特别是用于微光刻投射曝光设备的反射镜

技术领域

本发明关于反射镜，尤其是用于微光刻投射曝光设备的反射镜。

背景技术

微光刻技术用以生产微结构部件，例如集成电路或LCD。微光刻工艺在具有照明装置和投射镜头的所谓投射曝光设备中进行。在这种情况下，通过投射镜头，将由照明装置所照明的掩模(掩模母版)的像投射到涂有光敏层(光刻胶)且配置在投射镜头的像平面中的基板(例如硅晶片)上，以将掩模结构转印到基板的光敏涂层上。

在针对EUV范围(即波长为约13nm或约7nm)所设计的投射镜头中，由于缺乏可用的合适透光折射材料，反射镜被用作成像过程的光学部件。

在实践中出现的一个问题是，特别是由于对EUV光源所发射的辐射的吸收，EUV反射镜会发热并因此发生相关的变形，这反过来又会对光学***的成像特性产生负面的影响。如果使用具有相对较小的照明极的照明设置(例如，在偶极或四极照明设置中)，情况尤其如此，其中反射镜的升温或变形在反射镜的光学有效表面上强烈地变化。

举例来说，取决于***的放置地点或地理位置的重力变化是导致在投射曝光设备的像差过程中发生像差的另一个原因。

特别已知的是，为了至少部分地补偿上述问题，且通常也为了提高图像位置准确度和图像质量(皆沿光轴、或在光传播方向上，且也在横向方向上，或垂直于光轴或光传播方向)，将EUV***中的一个或多个反射镜设计为自适应(即主动变形)反射镜。这种自适应反射镜可特别地包含由压电材料制成的致动器层，其中通过施加电压至配置在压电层两侧上的电极，在该压电层上产生局部变化强度的电场。在压电层局部变形的情况下，自适应反射镜的反射层堆叠体也变形，其结果为可通过适当地控制施加至电极的电压来至少部分地补偿(可能也是时变的)成像像差。

尽管自适应反射镜的上述原理在一定程度上可结合反射镜的变形或致动进行有效的像差校正，但更大的致动或变形的要求带来的问题是，压电致动的高电压导致在反射镜的层结构中出现寄生热，这尤其可能导致不希望的反射镜变形，也可能导致所谓的“d₃₃系数”不受控制的变化，其中d₃₃系数为电压引起的压电层膨胀的特征，因此也使反射镜变形的致动效果发生了变化。d₃₃系数在这里定义为ΔD＝d₃₃*U，其中ΔD表示(绝对)厚度变化，U表示电压。

高电压(例如超过20V)对压电致动可能产生的其他后果是对压电层的损害并导致使用寿命缩短。

关于现有技术，可例如仅参照WO 2018/177649 A1。

发明内容

本发明的一目的为提供一反射镜，特别是用于微光刻投射曝光设备的反射镜，其可通过例如像差校正所需的位移距离产生变形或致动，同时至少部分地避免了上述问题。

此目的可例如通过根据独立权利要求1的特征的反射镜来实现。

根据本发明，具有光学有效表面的反射镜具有：

反射镜基板；

反射层***，用以反射入射在光学有效表面上的电磁辐射；

至少一个致动器层，其配置为在反射层***上传输可调整机械力，由此产生光学有效表面的局部可变变形；以及

至少一个冷却装置，其配置为至少部分地消散由该致动器层所产生的热。

反射镜可特别地为用于微光刻投射曝光设备的反射镜。然而，本发明并不限于此。在其他应用中，例如在用于掩模计量的***中，也可采用或利用根据本发明的反射镜。

本发明实施例特别地基于以下概念：在具有致动器层(其配置为在反射层***上传输可调整机械力并由此产生光学有效表面的局部可变变形)的自适应反射镜中，提供配置用以至少部分地消散由该层所产生的热的冷却装置，以实现自适应反射镜的更稳定、更安全和更精确的操作，并因此改善自适应反射镜所提供的成像像差的校正。

利用本发明的冷却概念所实现的自适应反射镜的更精确操作的效果特别是由于更佳地定义了致动器层的功能性，因为与在反射层***上传输的机械力相关的致动器层的材料参数(特别是上述的压电层的d₃₃系数)可保持基本恒定(尽管这些参数原则上存在温度相依性)。

利用本发明的冷却概念所实现的自适应反射镜的更精确操作的效果也归因于以下事实：相较于简单的加热(没有冷却)，加热和冷却的组合(这是可实现的，例如，如果反射镜包含一分段加热配置，其配置为热诱导光学有效表面的局部可变变形)可使得自适应反射镜的反应明显更快。

此外，本发明的冷却概念允许提高引入到反射镜中的热，以进行致动(例如，为了实现压电层的更大位移距离)，同时通过该冷却有效地避免热致损坏，从而始终确保自适应反射镜的特别安全操作。

根据一实施例，该至少一个致动器层包含一压电或二阶电致伸缩层，其中电场可被施加到该压电或二阶电致伸缩层，以产生光学有效表面的该局部可变变形。

根据一实施例，该至少一个致动器层配置于反射镜基板与反射层***之间。

根据一实施例，该至少一个致动器层配置在与该反射层***相对的反射镜基板一侧上。

根据一实施例，该冷却装置包含配置在反射镜基板中的至少一个冷却通道。

根据一实施例，在垂直于光学有效表面的方向上，该至少一个冷却通道与界定反射镜基板的边界之间的距离小于20mm，特别是小于10mm。

如果反射镜包含以压电层形式配置在反射镜基板和反射层***之间的致动器层，则特别有利的情况为至少一个冷却通道配置在反射镜基板中靠近其面向反射层***的边界处，以便以特别有效的方式将热从压电层散出。如果反射镜包含配置在与该反射层***相对的反射镜基板的一侧上的形式为压电层或二阶电致伸缩层的致动器层，则特别有利的是，如果至少一个冷却通道配置在反射镜基板中靠近其远离反射层***的边界或面向反射镜背侧的边界，以便有效地将热从压电层散出。

根据一实施例，反射镜更包含一控制器，其配置为根据该致动器层的操作来控制该冷却装置的操作。

根据一实施例，反射镜更包含一分段加热配置，其配置为热诱导光学有效表面的局部可变变形。

根据一实施例，控制器更配置为根据该分段加热配置的操作来控制该冷却装置的操作。

根据一实施例，分段加热配置包含一电极配置，其配置为被电驱动以由此热诱导光学有效表面的该变形。

根据一实施例，分段加热配置包含至少一个辐射源，其配置为使用电磁辐射来照射反射镜基板，从而热诱导光学有效表面的该变形。

根据一实施例，反射镜设计用于小于250nm、特别是小于200nm、更特别是小于160nm的操作波长。

根据一实施例，反射镜设计用于小于30nm、特别是小于15nm的操作波长。

本发明进一步关于包含具有上述特征的至少一个反射镜的微光刻投射曝光设备的光学***，特别是照明装置或投射镜头，并且也关于微光刻投射曝光设备。

本发明的进一步配置可从详细说明和从属权利要求中得知。

下文将基于附图中所示的示例性实施例来更详细地解释本发明。

附图说明

在图中：

图1显示了用以说明根据本发明实施例的自适应反射镜的构造的示意图，该反射镜包含形式为压电层的致动器层；

图2显示了用以说明根据本发明另一实施例的自适应反射镜的构造的示意图，该反射镜包含形式为压电或二阶电致伸缩层的致动器层；

图3a-3b显示了用以说明根据本发明另一实施例的自适应反射镜的构造的示意图，该反射镜包含具有电极配置的分段加热配置；

图4显示了用以说明根据本发明另一实施例的自适应反射镜的构造的示意图，该反射镜包含具有辐射源的分段加热配置；

图5显示了针对在EUV下操作而设计的微光刻投射曝光设备的可能构造的示意图；以及

图6显示了针对在DUV下操作而设计的微光刻投射曝光设备的可能构造的示意图。

具体实施方式

在下文中，描述了具有致动器层的自适应(adaptive)反射镜的不同实施例，其中致动器层配置为在反射层***上传输可调整机械力并由此产生光学有效表面的局部可变变形。这些实施例的共同点为提供一冷却装置，其配置为至少部分地消散由该致动器层所产生的热，以实现自适应反射镜的稳定、安全和准确的操作，并因此改善了自适应反射镜所提供的成像像差的校正。

图1显示了用以说明在本发明一实施例中的根据本发明的反射镜的构造的示意图。反射镜100可为光学***的EUV反射镜，特别是微光刻投射曝光设备的投射镜头或照明装置的EUV反射镜，但本发明并不限于此。

具有光学有效表面101的反射镜100特别地包含反射镜基板110，其由任何期望的合适反射镜基板材料所制成。合适的反射镜基板材料例如为掺杂二氧化钛(TiO₂)的石英玻璃，例如以商品名

(康宁公司)所贩售的材料。另一合适的反射镜基板材料例如为锂-铝-氧化硅-玻璃陶瓷，例如以商品名

(Schott AG)所贩售的材料。反射镜100更包含反射层堆叠体120(例如为由钼和硅层所制成的多层***)。

本发明不限于此层堆叠体的特定配置，仅作为示例的一种合适的构造可包含层***的约五十层或层组，其中层***包含层厚分别为为2.4nm的钼(Mo)层和为3.4nm的硅(Si)层。在进一步的实施例中，反射镜也可配置用于所谓的掠入射(grazing incidence)。在这种情况下，反射层***可包含例如特别是仅一个单独的层，该层由例如具有30nm的示例性厚度的钌(Ru)所构成。

在光学***操作期间，电磁EUV辐射(由图1中的箭头表示)在反射镜100的光学有效表面101上的撞击可能导致反射镜基板110的不均匀体积变化，这是由于吸收了不均匀地撞击在光学有效表面101上的辐射而产生的温度分布所造成。

反射镜100在反射镜基板110和反射层***120之间具有压电层130，其中压电层130由压电材料制成，例如锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O₃)。

压电层130配置在第一电极140和第二结构化电极160之间，其中第一电极140根据图1施加到设置在反射镜基板110上的粘着层150(其在示例中由TiO₂制成)，其中另外的粘着层151和152(在示例中由LaNiO₃制成)设置在电极140和160(其在示例中由铂(PT)制成)与压电层130之间。粘着层151和152用以为压电层提供尽可能最佳的晶体生长条件。

根据图1，但本发明不限于此，屏蔽层170(在该示例中，其与电极140、160一样由铂(PT)制成，且其原则上是选择性的)进一步设置在面向结构化电极160的反射层堆叠体120的底侧上。根据图1，SiO₂层165设置在压电层130和屏蔽层170之间。

通过施加局部变化的电压，可产生压电层130的局部变化偏转，这进而转换为反射层堆叠体120的变形，并因此转换为入射到光学有效表面101上的光的波前变化，且可用于像差校正。

上述反射镜基板材料表现出所谓的零交叉温度(zero crossing temperature)，其中热膨胀系数在其与温度的关系中具有零交叉，因此不发生或仅发生可忽略不计的热膨胀。因此，在特定情况下，可能希望将反射镜100保持在该零交叉温度。

根据图1，反射镜100包含多个冷却通道115，其配置在反射镜基板110中靠近其面向反射层***120的边界处，以便以特别有效的方式将热从压电层130散出。冷却介质(例如水)流过冷却通道115。在示例性实施例中，每一该冷却通道115与面向反射层***120的边界之间的距离可小于20mm，特别是小于10mm。此外，多个冷却通道115的冷却功率可至少为0.1W，特别是大于0.5W，且特别是大于1W。

图2显示了用以说明在本发明另一实施例中的根据本发明的反射镜200的构造的示意图。根据图2的反射镜200与前述图1的反射镜100的不同之处特别在于以下事实：压电或二阶电致伸缩层230配置在反射镜基板210的与该反射层***220相对的一侧上。

根据图2的实施例，利用表现出二阶电致伸缩效应的材料或利用压电材料的d₃₁系数，沿表面法线施加的电压(即，垂直于光学有效表面201，其使用图2中未示出的电极)在平行于光学有效表面201的方向(即，垂直于表面法线)上产生一机械应力。此机械应力影响垂直于光学有效表面201的变形。

相较之下，根据图1的实施例，利用d₃₃系数，沿表面法线施加的电压(即垂直于光学有效表面101)直接导致了垂直于光学有效表面101的方向的变形(即平行于表面法线)。

此外，根据图2的实施例，压电或二阶电致伸缩层230配置在反射镜基板210的与反射层***220相对的一侧上(即反射镜200的背侧)，而图1的实施例在基板和反射层***120之间具有压电层130。

可在反射镜200的层结构中设置图2中所未绘示的附加功能层(例如扩散阻挡层、粘着增强层等)。

由于图2仅用于对此实施例的简化说明，参照上述在图1中有关该压电或二阶电致伸缩层230的材料的描述以及有关可能存在于反射镜200中的其他可能功能层的材料和效果的描述。特别地，PZT(＝Pb(Zr_xTi_1-x)O₃)可用于层230。可用于层230的另一种材料为PMN(＝Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃)。

虽然反射镜200也包含多个冷却通道215，但这些冷却通道215配置在反射镜基板210中靠近其远离反射层***220的边界处或面向反射镜背侧的边界处，以便以特别有效的方式将热从压电层230散出。

图3a-3b和图4显示了用于阐明根据本发明进一步实施例的反射镜的构造的示意图。这些实施例的共同点为设置了分段加热配置，该分段加热配置配置为热诱导光学有效表面的局部可变变形。

为了校正不想要的体积变化或为了校正在微光刻投射曝光设备的操作期间由于对不均匀地撞击在光学有效表面301上的辐射的吸收而发生的其他像差，根据图3a的反射镜300包含具有多个电极381的电极配置380，这些电极381是可电驱动的或能够具有经由电引线382对其施加选择性的可设定电流。此外，反射镜300包含导电层385。类似于图2，反射镜300还可选择性地包含压电或二阶电致伸缩层330，其配置在与反射层***320相对的反射镜基板310的一侧上。

在图3a中，“365”表示一平滑和绝缘层，其特别地使电极配置380的电极381彼此电绝缘，且其可例如由石英玻璃(SiO₂)制成。

同样，图3a中未绘示的附加功能层(例如，例如扩散阻挡层、粘着增强层等)也可设置在反射镜300的层结构中。

在反射镜300的操作期间，可将不同的电位施加到电极配置380的个别电极381，其中由此而在电极381之间产生的电压通过导电层385产生电流。根据分别施加到各个电极381的电位，由该电流引起的热导致反射镜表面的局部变化加热。

根据图3a的实施例不限于电极配置380的特定几何构造。可以任何合适的分布(例如，笛卡尔网格、六边形配置等)来设置电极381。在进一步的实施例中，电极381也可仅定位在特定区域中。图3b中示例性地显示了电极配置380的几何构造的示例。

根据本发明，在反射镜300的情况下，电极配置380和导电层385的组合使用(尽管电极配置的结构比较粗糙)使得能够连续改变到反射镜中的功率输入，其中，在同一时间，热功率的耦入(例如，与使用红外线(IR)加热装置相比)仅限于反射镜本身。由于材料选择，在导电层385中存在相对高的电阻，使得电压在该处下降，而由于引线382中的相对显著更高的导电性，因此在引线382中没有电压或热量下降，且在这方面不需要精细结构来产生高电阻。

根据图3a，反射镜300包含多个冷却通道315，其配置在反射镜基板310中靠近其面向反射层***320的边界，以便以特别有效的方式将热从导电层385散出。

图4显示了用以说明根据本发明的另一实施例的反射镜的构造的示意图。根据图4的反射镜400(其仅以非常简化的方式示出)与前述的反射镜300的不同之处特别在于以下事实：分段加热配置480包含多个辐射源481，其配置为使用电磁辐射照射反射镜基板410，从而热诱导光学有效表面的该变形。根据个别辐射源481的操作(其可彼此独立地控制)，辐射导致反射镜表面的局部变化加热。电磁辐射(其可例如为红外线辐射)的波长使得反射镜基板410的材料在相应的波长范围内基本上是透明的。

根据图4，反射镜400包含多个冷却通道415，其配置在反射镜基板410中靠近其面向反射层***(图4中未示出)的边界处，以便以特别有效的方式将热从反射镜散出。

此外，辐射源481的设计和配置较佳使得该辐射不会(或至少在很大程度上不会)干扰冷却通道415

图5显示了一示例性投射曝光设备的示意图，其设计用于在EUV中的操作且本发明可实现于其中。根据图5，在设计用于EUV的投射曝光设备500中的照明装置包含场分面反射镜503和光瞳分面反射镜504。来自包含等离子体光源501和集光器反射镜502的光源单元的光被引导至场分面反射镜503上。第一望远镜反射镜(telescope mirror)505和第二望远镜反射镜506配置在光瞳分面反射镜504下游的光路中。偏转反射镜507配置在光路下游，该偏转反射镜将入射于其上的辐射引导到包含六个反射镜551-556的投射镜头的物平面中的物场上。掩模台520上的带有反射结构的掩模521配置在物场的位置处，该掩模借助于投射镜头被成像到像平面中，其中在晶片台560上的涂覆光敏层(光刻胶)的基板561设于像平面中。

图6显示了设计用于在DUV中操作且本发明可实现于其中的一示例性投射曝光设备的示意图。投射曝光设备600包含光束成形和照明***610和投射镜头620。在这种情况下，DUV代表“深紫外光”并表示工作光的波长在30nm和250nm之间。光束成形和照明***610和投射镜头620可配置在真空外壳中和/或由具有相应驱动装置的机房所包围。投射曝光设备600具有DUV光源601。举例来说，可提供发射在193nm的DUV范围内的辐射602的ArF准分子激光器作为DUV光源601。

图6所示的光束成形和照明***610将DUV辐射602引导至掩模605上。掩模605实施为透射光学元件且可配置在光束成形和照明***610和投射镜头620之外。掩模605具有一结构，其经由投射镜头620以缩小的方式成像到基板或晶片630上。投射镜头620具有多个透镜元件(图6示意性且示例性地显示了其中三个透镜元件621-623)以及至少一个反射镜(在图6中示意性且示例性地显示了两个反射镜624、625)，用以将掩模605成像到晶片630上。在这种情况下，投射镜头620的个别透镜元件621-623和/或反射镜624、625可相对于投射镜头620的光轴OA对称地配置。应注意到，DUV光刻设备600的透镜元件和反射镜的数量不限于图中所示的数量。也可设置更多或更少的透镜元件和/或反射镜。此外，反射镜的前侧通常是弯曲的，以进行光束成形。最后一个透镜元件623和晶片630之间的气隙可由折射率大于1的液体介质626来代替。举例来说，液体介质626可为高纯水。这种构造也称作浸没式微光刻且具有更高的光学光刻分辨率。

即使已经基于特定实施例描述了本发明，但是许多变化和替代实施例对于本领域技术人员将是显而易见的，例如通过各个实施例的特征的组合和/或交换。因此，毫无疑问地，对于本领域技术人员而言，本发明也包含这样的变化和替代实施例，且本发明的范围仅受限于所附的专利权利要求及其等同物的含义内。

Claims (16)

1.一种反射镜，其中该反射镜具有光学有效表面，具有：

反射镜基板(110,210,310,410)；

反射层***(120,220,320)，用以反射入射在该光学有效表面(101,201,301)上的电磁辐射；

至少一个致动器层，其配置为在该反射层***(120,220,320)上传输可调整机械力，由此产生该光学有效表面(101,201,301)的局部可变变形；以及

至少一个冷却装置，其配置为至少部分地消散由该致动器层所产生的热。

2.如权利要求1所述的反射镜，其特征在于，该至少一个致动器层包含压电或二阶电致伸缩层(130,230,330)，其中电场能够被施加到该压电或二阶电致伸缩层，以产生该光学有效表面(101,201,301)的该局部可变变形。

3.如权利要求1或2所述的反射镜，其特征在于，该至少一个致动器层配置于该反射镜基板(110)与该反射层***(120)之间。

4.如权利要求1或2所述的反射镜，其特征在于，该至少一个致动器层配置在该反射镜基板(210,310)的与该反射层***(220,320)相对的一侧上。

5.如前述权利要求中的一项所述的反射镜，其特征在于，该冷却装置包含配置在该反射镜基板(110,210,310,410)中的至少一个冷却通道(115,215,315,415)。

6.如权利要求5所述的反射镜，其特征在于，在垂直于该光学有效表面的方向上，该至少一个冷却通道(115,215,315,415)与界定该反射镜基板(110,210,310,410)的边界之间的距离小于20mm，特别是小于10mm。

7.如前述权利要求中的一项所述的反射镜，其特征在于，该反射镜更包含一控制器，其配置为根据该致动器层的操作来控制该冷却装置的操作。

8.如前述权利要求中的一项所述的反射镜，其特征在于，该反射镜更包含一分段加热配置，其配置为热诱导该光学有效表面(301)的局部可变变形。

9.如权利要求7或8所述的反射镜，其特征在于，该控制器更配置为根据该分段加热配置的操作来控制该冷却装置的操作。

10.如权利要求8或9所述的反射镜，其特征在于，该分段加热配置包含一电极配置(380)，其配置为被电驱动以由此热诱导该光学有效表面(301)的该变形。

11.如权利要求8或9所述的反射镜，其特征在于，该分段加热配置包含至少一个辐射源(481)，其配置为使用电磁辐射来照射该反射镜基板(410)，从而热诱导该光学有效表面的该变形。

12.如前述权利要求中的一项所述的反射镜，其特征在于，该反射镜设计用于小于250nm、特别是小于200nm、更特别是小于160nm的操作波长。

13.如前述权利要求中的一项所述的反射镜，其特征在于，该反射镜设计用于小于30nm、特别是小于15nm的操作波长。

14.如前述权利要求中的一项所述的反射镜，其特征在于，该反射镜为用于微光刻投射曝光设备的反射镜。

15.一种光学***，特别是微光刻投射曝光设备的照明装置或投射镜头，其特征在于，该光学***具有如前述权利要求中的一项所述的反射镜。

16.一种具有照明装置和投射镜头的微光刻投射曝光设备(500,600)，其特征在于，该投射曝光设备具有如权利要求15所述的光学***。

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