EUV投射曝光设备的反射镜布置及其操作方法，及EUV投射曝光设备 |
|||||||
| 申请号 | CN201380039384.1 | 申请日 | 2013-07-16 | 公开(公告)号 | CN104487899A | 公开(公告)日 | 2015-04-01 |
| 申请人 | 卡尔蔡司SMT有限责任公司; | 发明人 | B.比特纳; N.韦伯拉; S.施奈德; R.施奈德; H.瓦格纳; R.伊利夫; W.保尔斯; | ||||
| 摘要 | 一种微 光刻 的EUV投射曝光设备的反射镜布置，包含多个反射镜，所述多个反射镜各具有在EUV 光谱 范围中为反射的层(32)及具有主体(34)，可对所述层施加EUV 辐射 。在此情况下，该多个反射镜的至少一个反射镜(32)具有包含具有负 热膨胀 系数的材料的至少一个层(36)。此外，还描述了一种操作反射镜布置及投射曝光设备的方法。布置至少一个热源，以便以有目标的方式局部施加热至该至少一个反射镜的具有负 热膨胀系数 的该至少一个层。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种微光刻的EUV投射曝光设备(200)的反射镜布置，包含多个反射镜(30；50； |
||||||
| 说明书全文 | EUV投射曝光设备的反射镜布置及其操作方法，及EUV投射曝光设备 [0001] 相关申请案的交叉引用 技术领域[0004] 本发明另外涉及一种微光刻的EUV投射曝光设备，其包含此类型的反射镜布置。 [0005] 最后，本发明涉及一种操作序言中所提类型的反射镜布置的方法。 背景技术[0006] 微光刻的投射曝光设备一般用于生产精细结构化的电子组件。利用投射曝光设备，将辐射源所产生的电磁辐射引导到设有精细结构的掩模母版上。掩模母版布置在投射曝光设备的投射镜头的物面中，其中利用投射镜头将掩模母版的结构成像于晶片上，该晶片通常包含半导体材料且布置在投射镜头的像面中。在此情况下，晶片涂覆有辐射敏感性光刻胶，其根据掩模母版结构由辐射曝光且随后显影。 [0007] 由于对于以此方式生产的电子组件的高集成的需求逐渐增加，对于掩模母版结构的微型化及投射曝光设备中所用投射镜头的分辨能力的需求也越来越严格。已知投射镜头的分辨能力随着使用辐射的波长减少而增加。目前用于大量生产的投射曝光设备以193nm或更高的波长范围中的电磁辐射进行操作。 [0008] 为了能够将甚至更精细的结构成像于晶片上，对应地需要使用甚至更短波长的辐射。 [0009] 因此本发明的出发点是微光刻的投射曝光设备，其以具有极短波长的辐射(更明确地说，极紫外光辐射，简称EUV辐射)进行操作，该辐射的波长例如在约5nm至约20nm(尤其约6.7nm或约13.5nm)的范围中。 [0010] 例如，文献US 7,977,651 B2的不同具体实施例中描述了EUV投射曝光设备。 [0011] 由于可用来生产折射光学组件(诸如透镜元件)的材料对EUV辐射为不透明的，因此以反射镜构造EUV投射曝光设备。 [0012] 在EUV投射曝光设备中出现的技术问题是，投射曝光设备的反射镜由于EUV辐射及在真空中操作设备的必要性而大幅加热。在操作期间，在EUV辐射的照射下，进入反射镜中的热输入会使反射层(通常实施为高度反射层堆叠)及下面的反射镜主体(布置于反射层背对EUV辐射的一侧上)可逆地变形。反射镜表面变形导致投射镜头产生不想要的成像像差，因而不利地影响掩模母版结构至晶片的成像质量。 [0013] 因此已针对EUV投射曝光设备中的反射镜提出许多冷却构思以解决上文所提的技术问题，例如，引入流体从中流进反射镜的冷却通道及冷却指状物。然而，这些冷却构思伴随有其它问题。这是因为将冷却指状物引入反射镜中造成寄生变形(parasitic deformation)。引入冷却液体从中流动的冷却通道造成反射镜因冷却液体的流动动力而产生振动，并造成反射镜与反射镜周围环境的联合(coupling)，因而干扰反射镜的成像行为。将冷却通道或冷却指状物引入反射镜的另一个问题是，因为在冷却通道或冷却指状物之间有的区域冷却程度与直接接近冷却通道或冷却指状物的区域不同，所以冷却通道或冷却指状物变得“压印”在反射层上。 [0014] 另一个问题是，很难特意地以局部定界的方式冷却反射镜以对反射层的表面轮廓造成局部定界的影响，且不让反射层的表面轮廓的相邻区域以不想要的方式同样受到冷却的影响。虽然可以上述冷却指状物或冷却通道达成局部定界冷却，但这附带产生上述问题，例如，将寄生变形引入反射镜。 [0015] 操作投射曝光设备时的另一方面在于能够在操作期间以有目标的方式影响投射曝光设备的投射镜头的成像行为，以例如消除在操作期间发生的成像像差。在包含至少部分折射光学组件的常规投射镜头中，提供所谓的操纵器，尤其是引起透镜元件的有目标的主动变形以利用透镜元件的主动变形影响辐射的波前轮廓的操纵器。在折射光学元件的情况中，可通过在透镜元件周边引入机械力而引起此主动变形。在透镜元件的情况中，透镜元件的前侧及后侧的光学效应大部分彼此互相补偿。相比之下，反射镜由于只有一个光学作用侧而更敏感。结果，可变形的反射镜遭受过大、可控制性不佳的寄生变形。此外，反射镜的高度反射层在机械变形的过程中很容易损坏。 [0016] 对于EUV反射镜，先前已经提出所谓的热操纵器，利用热操纵器，通过对反射层施加热分布，可特意引起反射镜的表面变形。因此可设定反射镜的所要表面轮廓(外形轮廓)，以例如补偿投射镜头的成像像差。然而，这种常规热操纵器在以下情况中证实是不利的：如果意在短时间范围内改变反射镜的现有表面轮廓，以例如在短时间内使投射镜头的成像行为适配于改变的操作模式(例如，投射曝光设备的不同的照明设定)。由于相应反射镜的热松弛时间在没有高度冷却的情况下非常长，因此为了使表面轮廓能够在短时间范围内改变，必须利用以大面积的方式被大幅加热的整个反射镜“覆盖(overwritten)”先前的表面轮廓直到先前的表面轮廓变平为止。然后，随后可利用进入反射镜的进一步热输入产生新的表面轮廓。还可以一个步骤执行这两个概念上分开的步骤(“覆盖”及“轮廓设定”)。然而，此程序促成极高的热容量以“覆盖”现有的表面轮廓。如此高热输入可造成在投射曝光设备的寿命期间损坏和/或破坏反射层的层应力并造成不可控制的机械变形。如果反射镜位于其因EUV辐射而遭受高辐照度的光学位置中，则此问题变得更加严重。此外，可因而永久干扰投射镜头的安装侧的热预算(thermal budget)。 [0017] 此问题可通过实现局部起作用的冷却机构来避免，但这因构造边界条件仅在极少数情况中可达到充分的程度，如上文已经说明。 [0018] 因此，另外需要能够在短时范围内消除空间上的局部表面变形(外形变形)，及/或能够设定不同的空间上的局部外形变形而不用过度加热。 发明内容[0019] 因此，本发明基于以下目的：发展序言中所提类型的反射镜布置，以便能够以可能的最短时间延迟，利用与上述先前解决方案相比减少的热输入设定反射镜布置的至少之一的表面轮廓(外形)。 [0020] 本发明另外致力于提供一种包含这种反射镜布置的微光刻的EUV投射曝光设备。 [0021] 本发明另外基于以下目的：具体说明操作反射镜布置的方法。 [0022] 根据本发明，关于序言中所提反射镜布置，通过以下事实达成本发明所基于的目的：多个反射镜的至少一个反射镜具有包含具有负热膨胀系数的材料的至少一个层。 [0023] 因此，根据本发明用于微光刻的EUV投射曝光设备的反射镜布置包含至少一个反射镜，其包含具有负热膨胀系数的至少一个层。具有负热膨胀系数的材料是温度增加时不会膨胀却反而收缩的材料。这使得例如可通过以有目标的方式局部施加热至具有负热膨胀系数的层来逆转反射镜表面以表面峰(surface peak)为形式的外形变形。因此可抵消例如可因EUV辐射的供给输入而形成的表面峰。 [0024] 然而，还有可能通过以有目标的方式局部施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层，以所要方式改变反射镜的反射层的现有表面轮廓，而不必通过为抵消目的而大幅加热的整个反射镜来首先抵消先前的表面轮廓。明确地说，通过以有目标的方式局部施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层，首先可抵消表面峰及通过随后在反射层不同区域上的热输入来产生“新的”表面轮廓。由于在此不必等待反射镜的热松弛，这样提供的热操纵器首先可以较低热容量及其次以较短时间范围进行操作。 [0025] 在根据本发明的反射镜布置的情况中，由于至少一个反射镜包含具有负热膨胀系数的至少一个层，因为可通过施加热来实现所有热操纵，因此不需要提供技术上极难实现的目标局部冷却。 [0026] 为此目的，在优选构造中，反射镜布置包含至少一个热源，从而以有目标的方式局部施加热至至少一个反射镜的具有负热膨胀系数的至少一个层。 [0027] 有利地不需要用于设定至少一个反射镜的反射层的所要表面轮廓的冷却。但仍需要冷却(例如面积、非空间解析冷却)反射镜(例如在反射镜背对EUV辐射的那一侧上)，以稳定投射镜头的长期热预算。 [0028] 应明白，在本发明的范围中，以下优选构造还适用于不存在至少一个热源的情况，即，以下优选构造直接适用于本发明的以下构思：多个反射镜的至少一个反射镜具有至少一个层包含具有负热膨胀系数的材料。 [0029] 具有负热膨胀系数的至少一个层布置在反射层背对EUV辐射的那一侧，并可与该侧直接相邻或以由一个或多个层分开的方式间接相邻。具有负热膨胀系数的至少一个层可以是主体本身、主体的部分层或优选是反射层及主体之间的隔离层。 [0030] 在优选构造中，至少一个反射镜具有至少一个另外层，其包含具有正热膨胀系数的材料，该至少一个另外层与具有负热膨胀系数的至少一个层通过至少一个热绝缘层分开。 [0031] 在此情况下，有利的是可在同一反射镜的情况下提供热操纵器，其可用于通过彼此独立地施加热至具有正热膨胀系数的至少一个层及具有负热膨胀系数的至少一个层，在反射镜的反射层的表面产生表面峰及表面凹陷二者。所提供的至少一个热绝缘层防止具有正及负热膨胀系数的层之间的热传输，致使因此提供的热操纵器以容易可控的方式操作。举例而言，反射层本身或在反射层与主体之间的额外层可用作具有正热膨胀系数的层。 [0032] 在另一优选构造中，多个反射镜的至少一个另外反射镜具有包含具有负热膨胀系数的材料的至少一个层。 [0033] 因此，在此构造中，反射镜布置的多个反射镜的至少两个反射镜各包含具有负热膨胀系数的层，因此，在这两个反射镜用作热操纵器的情况中，目标的热输入分布在至少两个反射镜之间，因此，可减少进入每个个别反射镜的个别热输入。 [0034] 在另一优选构造中，多个反射镜的至少一个另外反射镜具有包含具有正热膨胀系数的材料的至少一个层。 [0035] 在此构造中，结合包含具有负热膨胀系数的至少一个层的至少一个反射镜提供热操纵器，在对应有目标地局部施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层及具有正热膨胀系数的至少一个层的情况中，利用该热操纵器可设定至少两个反射镜的总所得表面轮廓，从而获得对EUV辐射的波前的所要影响。而且在此情况下，再一次额外有利的是，用于操作热操纵器的热输入分布在至少两个反射镜之间，因此，减少个别反射镜的热负载。 [0036] 关于上述两个构造，优选将至少一个反射镜及至少一个另外反射镜布置在EUV辐射的光束路径中关于其光学效应为共轭或大约共轭的位置。 [0037] 该措施在至少一个另外反射镜包含具有正热膨胀系数的至少一个层时尤其有利。这是因为在此情况中，一个反射镜的外形变形的光学效应可由另一反射镜的对应逆向外形变形抵消。因此可完全排除序言中说明的大幅加热整个反射镜以抵消现有外形轮廓的不利方法。而是，只需要以有目标的方式局部施加热至具有正或负热膨胀系数的层，以例如通过对应的表面凹陷抵消表面峰。 [0038] 两个位置或平面如果具有相同近轴子孔径比，便在上文提到的意义下称为彼此共轭。 [0039] 近轴子孔径比由(r/(|h|+|r|)sgn h给定，其中r表示近轴边缘光线高度，h表示近轴主光线高度，以及正负号函数sgn h表示h的正负号，其中同意sgn0＝1。近轴边缘光线及近轴主光线的定义如Michael J.Kidger的“Fundamental Optical Design，SPIE PRESS，Bellingham，Washington，USA”给定，通过引用将其并入本文中。关于近轴子孔径比，另外参考WO 2008/034636 A2(第41页及其后)，同样通过引用将其并入本文中。 [0040] 因此，如果光束路径中的位置或平面处的近轴子孔径比在绝对值上大约一样(彼此相差优选不超过0.3、更优选不超过0.2，更优选不超过0.1)，则这些位置或平面近似共轭。 [0041] 如果反射镜布置包含至少两个反射镜，其各包含具有负或正热膨胀系数的至少一个层，则优选存在至少一个另外热源，从而以有目标的方式局部施加热至至少一个另外反射镜的具有正或负热膨胀系数的至少一个层。 [0042] 如果至少一个反射镜包含具有正热膨胀系数的至少一个层及具有负热膨胀系数的至少一个层二者，则优选也是同样的道理。在此情况中，优选存在至少一个另外热源，以便以有目标的方式局部施加热至至少一个反射镜的具有正热膨胀系数的至少一个层。 [0043] 优选地，设计至少一个热源及/或至少一个另外热源以施加位置可变热分布至具有负热膨胀系数的至少一个层和/或具有正热膨胀系数的至少一个另外层。 [0044] 在此情况下，有利的是，可一次在短时间范围内通过位置可变热输入设定至少一个反射镜及/或至少一个另外反射镜的反射层的所要总表面轮廓。 [0045] 优选地，至少一个热源及/或至少一个另外热源为IR辐射源。 [0046] 红外线(IR)辐射源具有无接触热输入进入对应反射镜的优点，因此，不会因机械联结(例如在加热线的情况中)而出现寄生力。目前可使用IR像素二极管，其另外使得可有目标地局部(事实上以点的形式)将热引入具有正及/或负热膨胀系数的层上。红外线(IR)辐射源可针对光束成形的目的而附加设有合适的附接光学单元。热辐射的波长可在约500nm至约1200nm的范围中。 [0047] 在另一优选构造中，至少一个热源及/或至少一个另外热源通过反射层施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层及/或具有正热膨胀系数的至少一个层。 [0048] 另外，至少一个热源及/或至少一个另外热源优选从主体的侧面或从主体的后侧施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层及/或具有正热膨胀系数的至少一个层。 [0049] 实际上尤其优选的是，通过反射层施加热至具有正热膨胀系数的至少一个层，而从主体的侧面或从主体的后侧施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层。 [0050] 分开施加热至具有正热膨胀系数的至少一个层与施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层具有以下优点：因为热输入的互相影响不会发生或至少减少互相影响，因此提供的热操纵器以限定的方式且可控制地操作。 [0051] 在另一优选构造中，在具有负热膨胀系数的至少一个层及主体之间存在至少一个热绝缘层。 [0052] 此热绝缘层可由例如石英构成。应选择绝缘层的材料，使得绝缘层可透射IR辐射，尤其在意图通过主体施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层时亦如此。 [0053] 在此情况下，另外优选的是在热绝缘层及主体之间存在具有高导热性的层。 [0054] 在热绝缘层及主体之间之具有高导热性的层(该层可以由例如铜或镍形成)具有以下任务：将留在反射镜中的残余热尽可能均匀地引入主体中。应使具有高导热性的所述层的厚度适配于具有负热膨胀系数的至少一个层的厚度。 [0055] 如果主体本身不是具有负热膨胀系数的至少一个层或至少不包含所述层，则至少一个反射镜或至少一个另外反射镜的主体优选由对IR辐射为透明且具有非常低热膨胀的材料制成，例如，来自制造商Corning的材料 [0056] 具有负热膨胀系数的材料优选选自由以下项构成的组：ZrMo2O8、ZrW2O8、HfMo2O8、Zr2(MoO4)3、Zr2(WO4)3、Hf2(MoO4)3、ScF3、ZnC2N2、ZnF2、Y2W3O12、BiNiO3及上述材料的混合物。 [0057] 上述材料的特色是较高的负热膨胀系数。在选择具有负热膨胀系数的材料时，一般应考虑：可得到的所用温度范围中的热膨胀系数的精确知识、材料各向同性(因为否则将发生应力及微裂纹的风险)、可尽可能简单地进行生产、存在尽可能高的负热膨胀系数、在相对较低压力不会发生相变、以及可得到的所用材料是各向同性或各向异性收缩的知识。 [0058] 如关于以上一些构造所提的具有正热膨胀系数的材料优选选自由以下项构成的组：Zr、Y、Nb、Mo、Si、Ge、Ru、RuO2、RuSi、Ni及上述材料的混合物。 [0059] 尽管应考虑至少一个反射镜的反射层还具有正热膨胀系数，且因此就热操纵器而言原则上适于有目标地施加热，但在至少一个反射镜或至少一个另外反射镜中提供具有正热膨胀系数的额外层的情况中，上述材料是优选的。 [0061] 根据本发明的微光刻的EUV投射曝光设备包含根据本发明的反射镜布置。 [0062] 关于序言中所提的操作微光刻的EUV投射曝光设备的反射镜布置的方法，其中反射镜布置包含多个反射镜，其各具有在EUV光谱范围中为反射的且对其可施加EUV光线的层，并且具有布置在反射层背对EUV辐射的一侧上的主体；本发明所基于的目的通过以下事实达成：多个反射镜的至少一个反射镜设有包含具有负热膨胀系数的材料的至少一个层，及以有目标的方式局部施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层，从而设定至少一个反射镜的反射层的表面轮廓，以设定在多个反射镜处反射的EUV辐射的波前轮廓。 [0063] 本发明因此提供具有至少一个反射镜的热操纵器，该至少一个反射镜包含具有负热膨胀系数的至少一个层。由此形成的优点已在上文提出。 [0064] 优选地，设定反射层的表面轮廓以补偿成像像差，从而抵消EUV辐射所引起的表面变形，及/或改变投射曝光设备的波前。 [0065] 优选地，多个反射镜的至少一个另外反射镜设有包含具有负热膨胀系数的材料的至少一个层，其中以有目标的方式局部施加热至至少一个另外反射镜的具有负热膨胀系数的层，以设定该另外反射镜的反射层的表面轮廓，从而一起设定投射曝光设备的波前轮廓和至少一个反射镜的反射层的表面轮廓。 [0066] 进一步优选的是，至少一个反射镜设有包含具有正热膨胀系数的材料的至少一个另外层，并且该至少一个另外层与具有负热膨胀系数的至少一个层通过至少一个热绝缘层分开，其中同样以有目标的方式局部施加热至至少一个另外层，以设定反射层的表面轮廓。 [0067] 附加地或替代地，多个反射镜的至少一个另外反射镜优选设有包含具有正热膨胀系数的材料的至少一个层，其中以有目标的方式局部施加热至至少一个另外反射镜的具有正热膨胀系数的层，以设定另外反射镜的反射层的表面轮廓，从而一起设定在该多个反射镜处反射的EUV辐射的波前轮廓和至少一个反射镜的反射层的表面轮廓。 [0068] 关于上述两个构造，优选以有目标的方式局部施加热至具有正热膨胀系数的至少一个层，以补偿反射层的表面轮廓的表面凹陷，及/或优选以有目标的方式局部施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层，以补偿反射层的表面轮廓的表面峰。 [0069] 进一步优选的是，施加位置可变热分布至具有负热膨胀系数的至少一个层及/或具有正热膨胀系数的至少一个层。 [0070] 如上文已经提到，可通过反射层、或优选从主体的一侧(尤其通过主体)施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层。 [0071] 优选通过反射层施加热至具有正热膨胀系数的至少一个层，而从主体的一侧或通过主体施加热至具有负热膨胀系数的至少一个层。 [0072] 此分开施加热在反射层本身就热操纵器而言用作具有正热膨胀系数的层时尤其有利。 [0074] 不言而喻，在不脱离本发明范围的情况下，上述特征及将在下文解释的特征不仅可以分别指示的组合被使用，且还可以其它组合被使用或通过其自身而被使用。 附图说明[0075] 本发明的示例性实施例图解于示图中且在下文中参考示图加以更详细说明。图中： [0077] 图2以截面示意性显示反射镜的片段，EUV辐射施加至该反射镜，其中该反射镜包含具有负热膨胀系数的层； [0078] 图3以截面示意性显示另外反射镜的片段； [0079] 图4a)至c)显示图3的反射镜的表面，其中图4a)中的表面具有意在改变成根据图4b)的表面变形的表面变形，图4c)显示如何从根据图4a)的表面变形产生根据图4b)的表面变形的常规方法； [0080] 图5以截面示意性显示反射镜的片段，该反射镜包含具有负热膨胀系数的层； [0081] 图6a)及b)显示关于图4a)至c)的替代方法，以利用具有根据图5的至少一个反射镜的热操纵器获得相同的光学效应，从而从图4a)的表面变形的光学效应开始，产生依照根据图4b)的表面变形的光学效应，其中图6a)显示两个具有表面变形的表面轮廓，其所述表面变形产生的光学效应显示于图6b)； [0082] 图7示意性显示反射镜布置用于对EUV辐射的波前造成所要光学效应的所得表面轮廓； [0083] 图8a)至d)显示如何可以通过包含两个反射镜的反射镜布置实现对根据图7的波前轮廓的光学效应的基本示意图，其中图8a)以截面示意性显示第一反射镜的片段，其包含具有正热膨胀系数的层，图8b)显示在对具有正热膨胀系数的层的有目标的局部施加后的图8a)的反射镜的表面，图8c)以截面示意性显示另外反射镜的片段，其包含具有负热膨胀系数的层，图8d)显示在对具有负热膨胀系数的层的有目标的局部施加后的图8c)的反射镜的表面； [0084] 图9示意性显示反射镜用于对EUV辐射的波前造成所要光学效应的表面轮廓； [0085] 图10以截面示意性显示反射镜的片段，其包含具有正热膨胀系数的层及具有负热膨胀系数的层二者，其中通过对具有正热膨胀系数的层及具有负热膨胀系数的层的有目标的局部施加来设定根据图9的表面轮廓； [0086] 图11以截面示意性显示反射镜的片段，其具有根据第一示例实施例的层构造； [0087] 图12以截面示意性显示反射镜的片段，其具有根据另一示例实施例的层构造； [0088] 图13显示含有包含反射镜对的反射镜布置的EUV投射曝光设备，该反射镜对具有包含正热膨胀系数的层的反射镜，及包含负热膨胀系数的层的反射镜；及 [0089] 图14显示控制系统的基本示图，该控制系统以有目标的方式驱动热源以局部施加热至投射镜头的反射镜(其具有至少一个NTE或PTE层)，从而设定投射镜头的波前轮廓。 具体实施方式[0090] 参考图1至13，在下文更详细地说明本发明的原理。尽管在示图中将反射镜显示为平面反射镜，但应明白，示图只是示意性的且本发明当然还可应用于具有凹面曲率及具有凸面曲率的反射镜。另外，应注意，图中显示的层厚度就其本身或相对于彼此而言并未按比例绘制。 [0091] 图1示出根据现有技术的微光刻的投射曝光设备的反射镜10。反射镜10具有反射层(HR)12及主体(GK)14。通常，另外的层存在于主体14及反射层12中，为了简明之故，在此以中断线16表示所述另外的层。 [0092] 反射(HR)层12例如是钼-硅层系统，其具有例如由钌(Ru)或铑(Rh)构成的最上保护层(未示出)。主体14由没有热膨胀或具有极低热膨胀的材料制成，例如，诸如由制造商Corning提供的ULE(超低膨胀)玻璃陶瓷。 [0093] 反射层12具有在反射镜10操作期间对其施加EUV辐射20的表面18。主体因此位于反射层12背对EUV辐射的一侧上。可将EUV辐射20施加至整个表面18，或如图1所示，仅施加至表面18的一个区段22。 [0094] EUV辐射20在反射层12的表面18大部分被反射，但部分EUV辐射被反射层12吸收，因此使反射层12加热。反射层12的加热具有以下效应：反射层12在施加有EUV辐射的区域中膨胀，因此，反射层12的表面18变形，如图1中的表面峰24所示。反射层12的表面18的这种不期望的表面变形是以下事实的结果：反射镜10的层构造仅含有具有正热膨胀系数的材料(还包括反射层12的材料)。 [0095] 相比之下，图2显示反射镜30，其具有：反射(HR)层32、主体(GK)34、及在反射层32及主体34之间的包含具有负热膨胀系数的材料的层36(NTE，负热膨胀)。一个这种材料例如是ZrW2O8。稍后将提到具有负热膨胀系数的其它材料。负热膨胀系数是指材料在温度增加时不会膨胀，而是相反地会收缩。相反地，具有负热膨胀系数的材料在热从材料中排出或温度下降时会膨胀。 [0096] 层36还可形成主体34本身或其一部分，但在显示的示例实施例中，层36体现为隔离层。 [0097] 如果在操作期间施加EUV辐射38至反射镜30，则反射层32的热吸收具有如下效应：如箭头40所示，热传播至具有负热膨胀系数的层36，层36因此吸收此热并收缩。层36的收缩精确补偿反射层32的膨胀，致使反射层32的表面42不会变形。为实现该效应，层36的厚度及层36的材料应适配于层32的厚度及材料，以及适配于主体34的热膨胀。 [0098] 下文将反射镜包含具有负热膨胀系数的材料的层简称为NTE层。NTE层在反射镜中不仅可用于避免反射层的表面变形，而且NTE层尤其还可用于以有目标的方式在反射层的表面中引起表面变形，如下文所说明，结果提供了热操纵器。 [0099] 图3首先显示反射镜50，其具有反射(HR)层52、主体54及包含具有正热膨胀系数的材料的层56(PTE，正温度膨胀、正热膨胀)。 [0100] 具有正热膨胀系数的层在下文称为PTE层。 [0101] 在显示的示例实施例中，PTE层56是例如通常用在EUV反射镜中的所谓表面保护层(SPL)，以例如保护主体54免于因EUV辐射而老化。HR层一般也是PTE层。 [0102] 图4a)以截面描绘反射镜50的反射层52的表面58本身。由于以有目标的方式局部施加热至反射镜50，表面58具有空间局部化的表面或外形变形60。在通过施加热至反射镜50以有目标的方式设定表面变形60的情况中，这例如可因以下事实而造成：预计表面变形60要对EUV辐射的波前导致特定光学效应，以例如补偿EUV投射曝光设备中出现的成像像差。因此可通过以有目标的方式局部施加热至反射镜50来引起表面变形60。由于反射镜50仅包含具有正热膨胀系数的材料，表面变形60因此是表面峰。 [0103] 那么，可能需要在例如EUV投射曝光设备的操作模式改变时消除表面变形60，并且进而在表面58上的其它地方产生不同的表面变形62。表面变形62继而是表面峰。 [0104] 在反射镜的情况中，诸如仅包含PTE层的反射镜50的情况中，在如图4c)显示的常规方法中，首先需要施加热至整个反射镜50直到表面58因热膨胀而变成“覆盖”表面变形60的表面水平58′。以箭头64指示表面58的水平上升至表面水平58′。 [0105] 为获得根据图4b)的表面变形62，从表面水平58′开始，以有目标的方式局部施加热至反射镜50，以在现在设定的表面水平58′形成表面变形62，如箭头66所示。然而，此程序具有明显的缺点是，反射镜50整个负载有非常高的热输入，可造成破坏反射层52的层应力。此外，额外热输入干扰投射曝光设备的热预算，这导致波前改变或损伤，并可因此造成在生产期间的产量减少。另外，如果反射镜50布置在EUV投射曝光设备中无论如何将因EUV辐射而经受高辐照度的位置，则此问题变得甚至更严重。 [0106] 另一方面，可考虑在引入表面变形62之前，首先消除表面变形60。然而，由于热松弛非常缓慢，必须在表面变形60的位置以有目标的方式使反射镜50局部冷却，但实际上这么做会带来额外缺点，如本说明书序言部分所讨论。 [0107] 现将在下文说明如何可在短时间范围内，在无过度热输入且无主动冷却的情况下，从表面58具有表面变形60的表面轮廓开始，设定表面58具有表面变形62的表面轮廓。 [0108] 为此目的，根据本发明，在EUV投射曝光设备的反射镜布置中提供具有至少一个NTE层的至少一个反射镜。这种反射镜在图5中以反射镜70的形式示意性显示。 [0109] 反射镜70具有反射(HR)层72、主体74及NTE层76。层70可在反射层72与NTE层76之间及在NTE层76与主体74之间具有另外层。如将于稍后所说明，除了NTE层76之外，这种反射镜同样还可设有额外PTE层。此外，NTE层76还可形成主体74本身或其一部分。 [0110] 如果可在EUV投射曝光设备的反射镜布置中使用反射镜70，则可在无过度热输入且无目标局部冷却的情况下，从图4a)的表面58的表面轮廓开始，设定根据图4b)的表面58的表面轮廓，如图6a)及b)所示。 [0111] 图6a)的上部显示，由于在图3中以有目标的方式局部施加热至反射镜50，除了根据图4a)的表面变形60之外，设定根据图4b)的表面变形62。因此，与图4c)显示的图解相比，表面变形60未被反射镜50的全局加热所覆盖。 [0112] 图6a)的下部图解：通过对反射镜70(更精确地说，NTE层76)的有目标的局部施加，将波变形80引入反射镜70的反射层72的表面78，此波变形关于其光学效应定位为与表面变形60齐平且与表面变形60的反向，即，为表面凹陷。如果在EUV辐射的光束路径中将两个反射镜70及50布置在其对EUV辐射的波前具有相似或甚至一样的光学效应的位置，也就是说，如果将两个反射镜50及70布置在尽可能关于彼此光学共轭的位置，则这可对EUV辐射的波前导致所得光学效应，其对应于图4b)的表面58的表面轮廓的所得光学效应。此表面轮廓显示在图6b)中，其中仅表面变形62对EUV辐射的波前具有所得光学效应。 [0113] 因此，在上述方法的情况中，不需要使反射镜50整个大幅加热以就其光学效应而言消除表面变形60，而是可利用完全有目标的局部(且因此较低)热输入，因为表面变形80本身可通过有目标地局部施加热来设定并就其光学效应而言抵消表面变形60。 [0114] 尽管刚说明的示例实施例提供其中一个反射镜设有至少一个NTE层且至少一个其它反射镜设有至少一个PTE层的反射镜布置，但还可以单一反射镜实现NTE层及PTE层的组合，如将于稍后所述。 [0115] 图7举例显示在投射曝光设备中，反射镜布置对EUV辐射的波前的所得光学效应的所要轮廓。光学效应的轮廓具有三个表面峰82、84、86及两个表面凹陷88及90，如见于截面。如果可以有目标的方式局部冷却反射镜，采用具有仅PTE层的常规反射镜，最多可实现这种光学效应，然而，这与序言中所提的技术问题相关联。 [0116] 相比之下，通过包含根据图3的反射镜50及根据图5的反射镜70的反射镜布置，可很容易实现光学效应的所要表面轮廓，如下文参考图8a)至d)所说明。 [0117] 图8a)显示额外具有热源92的反射镜50，该热源实施为红外线(IR)辐射源。此IR辐射源可通过IR像素二极管布置形成。利用热源92，以有目标的方式局部施加热至PTE层56，如箭头93a、93b及93c所示。在此情况下，IR射线照在反射层52上，且通过反射层52在期望PTE层膨胀以产生表面峰82、84及86的位置95a、95b及95c处加热实际的PTE层56。为了以不同的振幅产生如图7所示的表面峰82、84及86，在位置95、95b及95c的热输入绝对值对应地彼此不同。这在图8a)中以不同长度的热箭头97a、97b及97c指示。 为此目的，热源92尤其可设计成使得可施加位置可变热分布至PTE层。 [0118] 由于根据图8a)施加热至PTE层56，设定如图8b)所示的表面58的表面轮廓。所述表面轮廓相应地具有表面峰82、84及86。 [0119] 作为隔离层56的替代或补充，还可使用反射层52作为PTE层。 [0120] 图8c)显示反射镜70，其被指派有另外的热源96(形式为IR辐射源98)，以便以有目标的方式局部施加热至NTE层76。在此情况下，从主体74的一侧或其后侧(尤其通过主体74)施加热至NTE层76，为此目的，该主体由可透射IR辐射的材料制成。尤其可针对此目使用ULE玻璃陶瓷体作为主体74的材料。此外，所述主体可以合适的透明形式抛光。 [0121] 施加热至NTE层76在此以箭头99a及99b图解，其中热以有目标的方式局部辐射在位置101a及101b，其对应于要在图7中产生的表面凹陷88、90的所要位置。在此为了同样以不同振幅产生表面凹陷88、90，来自热源96的热以不同的热绝对值辐射在位置101a及101b，如不同长度的热箭头103a及103b所图解。在此同样设计热源96以施加位置可变热分布至NTE层。 [0122] 由于在位置101a及101b施加热至NTE层76，NTE层相应地收缩，因此，产生表面凹陷88、90，如图8d)中所图解。 [0123] 在包含根据图8a)至d)的反射镜50及70的反射镜布置的情况下，因此提供热操纵器，其使得可以表面58及78的表面轮廓的组合设定所得表面轮廓，其对EUV辐射的波前产生特定的所要光学效应，如图7中显示。 [0124] 此时应该指出的是，代替仅一个反射镜50及仅一个反射镜70，可在EUV辐射的光束路径中布置两个或三个反射镜50类型的反射镜及/或两个反射镜70类型的反射镜，表面峰82、84、86的产生那么分布在两个或三个反射镜50类型的反射镜之间，及/或表面凹陷88及90的产生则分布在两个反射镜70类型的反射镜之间。结果，热输入可沿着多个反射镜分布，因而进一步减少个别反射镜的热负载并可增加操纵器的自由度数目。 [0125] 特别地，有利的是，EUV投射曝光设备的反射镜布置包含至少两个反射镜，它们各具有至少一个NTE层。 [0126] 参考图9及10，将说明反射镜布置的另一示例实施例，该反射镜布置使用具有至少一个PTE层及至少一个NTE层的反射镜。 [0127] 图9首先显示对EUV辐射的波前的光学效应的所要轮廓102，其具有表面峰104及表面凹陷106。 [0128] 图10显示用于EUV投射曝光设备的反射镜110，该反射镜通过其本身可用来设定对EUV辐射的波前的光学效应的轮廓102。反射镜110具有反射(HR)层112、主体114、PTE层116、NTE层118及在PTE层116与NTE层118之间的热绝缘(ISO)层120。在此情况下，PTE层116还可以是HR层112的一部分。 [0129] 将热源122(实施为IR辐射源124)及另外的热源126(同样地实施为IR辐射源128)指派给反射镜110。 [0130] 利用热源124，以有目标的方式(更精确地说，在位于与反射层112的表面134的位置132齐平的位置130)局部施加热至PTE层116。由于在位置130以通过反射层112的热传输施加热至PTE层，如以热箭头136指示，PTE层在位置130的区域中膨胀，并且形式为表面峰104的表面变形对应地在反射层112的表面134上形成。明确地说，因为在此通过反射层112施加热至PTE层116，位置130处的热输入的大小(dimensioned)应考虑反射层112的任何可能额外的热控膨胀。 [0131] 同样施加热至NTE层118，更精确地说，利用热源126，通过主体114，在位于与反射层112的表面134的预计要产生波凹陷106的位置140齐平的位置138，施加热至NTE层118。进入NTE层118的热输入以热箭头142指示。由于在位置138施加热至NTE层，NTE层在位置138的区域中收缩，其中NTE层因此引起的变形传播通过热绝缘层120、PTE层116及反射层112，致使表面凹陷106在反射层112的表面134出现。 [0132] 热绝缘层120防止或减少PTE层116及NTE层118之间的热传输，致使在位置130施加热至PTE层116也没有造成施加热至NTE层118，反之亦然。 [0133] 通过具有PTE层及NTE层二者的反射镜110的构造及由于独立于PTE层有目标地局部施加热至NTE层，因此可用仅一个反射镜设定表面134具有表面峰及表面凹陷的表面轮廓。 [0134] 图11显示根据本发明原理的反射镜150的层构造的示例。 [0135] 反射镜150具有反射(HR)层152、主体154及在反射层152与主体154之间的NTE层156。热绝缘(ISO)层158可选地位于反射层152及NTE层156之间，所述热绝缘层优选没有或仅有非常低的热膨胀系数。另外，反射镜150可选地在NTE层156背对反射层152的一侧具有热绝缘(ISO)层160，该热绝缘层优选包含没有或仅有非常低热膨胀系数的材料。绝缘层160的材料可由例如石英制成。具有高导热性(HC)的层162可选地位于NTE层156与主体154之间，并用以将留在反射镜150中的残余热尽可能均匀地引入主体154中。在此情况下，层162的厚度及材料应适配于NTE层156的厚度及材料。HC层162理想上具有低热膨胀系数。绝缘(ISO)层，尤其是ISO层160，优选以透明形式实施，从而使IR射线尤其能够穿透至NTE层156中。具有高导热性的HC层162同样优选以透明形式体现，从而使IR射线能够穿透至ISO层160中。 [0136] 主体154优选由ULE陶瓷构成。反射层152可为钼-硅层堆叠。具有高导热性的层162例如可由铜或镍制成，或在上述优选透明的情况中，由CaF2制成。 [0137] 以下表1列出具有负热膨胀系数的多种材料，其可用作NTE层156的材料。在表1中，CTE代表热膨胀系数，K代表单位开氏温标，d代表NTE层的示例性厚度，delta t代表假设的温差，及delta d代表NTE层在假设温差delta t下的收缩。公式n＝(1-δ)+iβ中的δ及β代表相应材料在波长13.5nm的复折射率n的实部δ(不等于1)及虚部β。这些变量指示相应材料可用在HR层中或甚至在HR层上方的程度。值β越低，在HR层中或上方通过NTE层的传输损失越少。相应材料适合性由效率比CTE/β决定。该效率比越是负数，相应材料的使用效率越高。 [0138] [0139] 表1 [0140] 在选择用于至少一个NTE层的材料时，应考虑以下标准： [0141] -在所用温度范围中的膨胀系数的精确知识， [0142] -材料各向同性(否则将发生应力及微裂纹的风险)， [0143] -生产尽可能简单，包括在生产反射镜期间的应用， [0144] -尽可能高的负热膨胀系数， [0145] -在相对较低压力下没有相变， [0146] -所用材料的各向同性或各向异性收缩。 [0147] 通过NTE层补偿HR层的示例： [0148] 材料ZrW2O8用于NTE层。反射层应为包含50层由2.4nm钼及3.3nmSi构成的层系统的钼-硅层堆叠，此层堆叠常在文献中提及。反射层因此出现120nm钼及165nm硅的-6 -6 -6总厚度。反射层的平均热膨胀系数是3.61x10 /K，由钼约5x 10 /K及硅约2.6x 10 /K的热膨胀系数决定。反射层的热膨胀可用约118nm厚的NTE层(由ZrW2O8构成)补偿。因此，考虑NTE层(由ZrW2O8构成)的层厚度大于118nm，即使两个层的热输入相同，NTE层的收缩可大于反射层的热膨胀，以因此例如在反射层的表面中产生表面凹陷，或补偿材料ULE的其它膨胀效应。 [0149] 图12显示根据本发明原理的反射镜170的另一示例实施例。 [0150] 反射镜170具有反射(HR)层172、主体174、在反射层172与主体174之间的PTE层176及NTE层178。PTE层176及NTE层178还可互换。反射层172、NTE层178及主体174的构造可与图11的反射镜150的情况一样。 [0151] 例如，PTE层176是诸如常用在EUV反射镜中的所谓表面保护层。 [0152] 热绝缘层180位在PTE层176与NTE层178之间，所述热绝缘层的任务是最小化PTE层176与NTE层178之间的热传输，尤其如果(如上文已经说明)从反射镜170的相对侧施加热至PTE层176及NTE层178时更是如此。举例而言，可使用石英作为层180的材料。 [0153] 热绝缘层182及具有高导热性的层184位于NTE层178与主体174之间，如已参考图11的反射镜150所说明。 [0154] 最后，盖层(CAP)186还施加在反射层172上，以保护反射层172不受环境影响。 [0155] 图13显示可应用本发明原理的微光刻的EUV投射曝光设备，该设备设有参考数字200。EUV投射曝光设备包含照明系统202及投射镜头204。照明系统202具有EUV辐射源 206，包含聚光反射镜208、及另外的反射镜210、212、214、216及218的反射镜布置。EUV辐射源206产生的EUV辐射经由聚光反射镜208、反射镜210、212、214、216及218引入物面 220(其中布置掩模母版222)中。 [0156] 物面220形成投射镜头204的物面，该投射镜头在EUV辐射的传播方向上具有包含以下项的反射镜布置：反射镜224、反射镜226、反射镜228、反射镜230、反射镜232及反射镜234。反射镜224与234将掩模母版222的图案(在此未示出)成像于像面236(其中布置晶片238)中。 [0157] 由反射镜224至234形成的投射镜头204的反射镜布置根据本发明原理因而可包含具有至少一个NTE层的至少一个反射镜，及/或具有至少一个NTE层及至少一个PTE层的至少一个反射镜。特别地，两个反射镜224及226在此适合用于投射镜头204的反射镜布置的反射镜224至234的此种构造。因此，反射镜224可具有至少一个PTE层，如图3的反射镜50、或图10的反射镜110、或图12的反射镜170的情况。反射镜226可具有至少一个NTE层，诸如图2的反射镜30、图5的反射镜70、图10的反射镜110、及图11的反射镜150或图12的反射镜170。 [0158] 尤其因为两个反射镜224及226在投射镜头204中布置在它们对EUV辐射的波前具有相似光学效应的位置，两个反射镜224及226在此适合作为PTE和NTE反射镜对。明确地说，两个反射镜224及226布置为接近位在两个反射镜224与226之间的光瞳平面。 [0159] 反射镜224及226被指派有对应的热源，以便以有目标的方式局部施加热至反射镜224的至少一个PTE层及反射镜226的至少一个NTE层，在图13中未示出热源，但关于该点，请参考图8a)及c)及图10。 [0160] 因此，在包含反射镜224及226的反射镜对的情况中，提供热操纵器，其可用于通过对反射镜224的至少一个PTE层及/或反射镜226的至少一个NTE层的有目标的局部施加，设定相应反射镜的表面轮廓，致使包含两个反射镜224及226的反射镜布置的所得表面轮廓以两个表面轮廓的组合出现，以便以所要方式设定在反射镜224至234处反射的EUV辐射的波前轮廓。可执行此设定以补偿成像像差，以抵消EUV辐射引起的表面变形，及/或以取决于投射曝光设备200的操作模式的方式改变波前。 [0161] 在该意义上适合用于热操纵器的另外的反射镜对构成反射镜232及234。 [0162] 参考图13说明根据本发明原理的投射镜头204可包含：至少一个反射镜，其具有至少一个NTE层；及/或至少一个反射镜，其具有至少一个NTE层及至少一个PTE层。 [0163] 上文另外说明可利用有目标地局部施加热至这种反射镜(如，图13的投射镜头204的反射镜224及226)来影响EUV辐射的波前。 [0164] 图14接着显示控制系统300的基本示图，该控制系统能够以合适方式驱动热操纵器以获得所要的EUV辐射波前轮廓。 [0165] 图14显示投射镜头302，其例如可以是图13的投射镜头204。投射镜头302利用EUV辐射304将布置在掩模母版平面306中的掩模母版(未示出)成像于布置在晶片平面308中的晶片(未示出)上。 [0166] 投射镜头302在此包含例如两个热源310及312，如上所述，这两个热源尤其可实施为红外线辐射源，尤其实施为IR像素二极管布置。热源310及312能够以有目标的方式局部施加热(尤其是热强度分布)至投射镜头302的个别反射镜(图14中未示出)，如上文已经说明。反射镜例如可以是图13的投射镜头204的反射镜224及226。 [0167] 波前测量装置314用来测量投射镜头302在晶片平面308中的波前。可在投射镜头302操作之前及/或期间测量波前。 [0168] 波前测量装置314连接至具有脉波发射器的计算及波前测量控制单元316，该控制单元启动波前测量装置314对波前的测量，然后执行波前的评估及调节。替代启动波前的测量，还可基于外推或预测模型通过计算及波前测量控制单元316产生波前。 [0169] 控制系统300另外包含计算单元318及存储器320。 [0170] 存储器320储存反射镜(如图13的投射镜头204的反射镜224及226)因有目标地局部施加热而变化的光学敏感性。在此假设热源310及312分别提供不同的热施加构造，如在热源310、312实施为IR像素二极管阵列的情况中。在此情况中提供不同的热强度分布。另外，决定所谓基本构造(其代表驱动IR像素阵列的特定基本模式)的光学效应。 [0171] 计算单元318用以计算波前校正，其借助存储器320中储存的光学敏感性，针对利用计算及波前测量控制单元316提供的要校正的波前，确定上述基本构造的校正(以致动路径为形式)。计算单元318利用迭加从该基本构造确定施加至反射镜(如，图13的投射镜头204的反射镜224及226)的热的强度分布，致使以依赖于位置的方式施加有热的反射镜以此方式按照计算方式改变投射镜头302的波前。 [0172] 由计算单元318针对基本构造确定的致动路径由计算单元318分别传达至指派给热源310及312的对应控制单元322、324，其中控制单元322及324将上述基本构造的致动路径分别转译成用于热源310及312的致动命令，热源310及312接着以有目标的方式局部施加热(优选具有对应的热强度分布)至要被施加热的反射镜(未示出)。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈