特别用于微光刻的反射镜 |
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| 申请号 | CN202180036748.5 | 申请日 | 2021-04-23 | 公开(公告)号 | CN115698860A | 公开(公告)日 | 2023-02-03 |
| 申请人 | 卡尔蔡司SMT有限责任公司; | 发明人 | J.霍恩; M.阿瓦德; K.希尔德; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种反射镜，特别是用于微 光刻 的反射镜，包括反射镜衬底(110)、用于反射入射到光学有效表面(101)上的电磁 辐射 的反射层系统(120)和至少一个连续的压电层(130、230、330)，该压电层布置在反射镜衬底和反射层系统之间，并且能够通过位于压电层的面向反射层系统的一侧上的第一 电极 布置和位于压电层的面向反射镜衬底的一侧上的第二电极布置向其施加用于产生局部可变 变形 的 电场 ，其中，所述电极布置中的至少一个被分配有介体层(170)，用于设置沿着相应电极布置的至少局部连续的电势分布，其中分配有介体层的所述电极布置具有多个电极(160、260、460、560、660)，相对于相应的另一电极布置可以向每个电极施加 电压 ，并且其中介体层构造成使得，在分别耦合两个彼此相邻的电极的区域中，所述介体层被细分成彼此电绝缘的多个区域(171、271、471、571、671)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种反射镜，特别是用于微光刻的反射镜，其中该反射镜具有光学有效表面，该反射镜包括： |
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| 说明书全文 | 特别用于微光刻的反射镜[0001] 相关申请的交叉引用 技术领域[0003] 本发明涉及反射镜，特别是用于微光刻的反射镜。 背景技术[0004] 微光刻用于生产微结构部件，例如集成电路或LCD。微光刻过程在所谓的投射曝光设备中进行，该投射曝光设备包括照明装置和投射镜头。这里，通过照明装置照明的掩模(＝掩模母版)的图像通过投射镜头投射到涂有光敏层(＝光致抗蚀剂)并设置在投射镜头的像平面中的衬底(例如硅晶片)上，以便将掩模结构转印到衬底的光敏涂层上。 [0005] 在为EUV范围设计的投射镜头中，即在例如约13nm或约7nm的波长处，由于缺乏合适的透光折射材料，反射镜被用作成像过程的光学部件。 [0006] 在这种情况下，为了补偿光学像差，例如在EUV辐射入射到光学有效表面的情况下由于热变形引起的光学像差，还已知将EUV系统中的一个或多个反射镜配置为具有由压电材料构成的致动器层的自适应反射镜，其中通过将电压施加到相对于压电层布置在两侧的电极上，在该压电层上产生具有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系统也变形，从而例如成像像差(也可能是随时间变化的成像像差)可以通过电极的适当驱动至少部分地得到补偿。 [0007] 在这种情况下，还已知使用与电极布置之一的电极直接电接触的介体层，以在电极之间就电势而言“调解”。介体层本身仅具有低电导率，结果是相邻电极之间的电势差在介体层上显著下降。 [0008] 为了解释这种介体层的功能，图9中的示意图显示了等效电路图，其中用于产生局部可变变形的电场能够通过第一电极布置(其包括多个相互独立可驱动的电极960)和第二电极布置(其实施为连续电极940)施加到压电层930。在第一电极布置的电极960中，图9中仅示出了两个电极960，用于向电极960施加电压的驱动放大器用“966”表示。 [0009] 根据图9中的等效电路图，上述介体层可被建模为由多个欧姆电阻Rmed构成的连续分压器。例如，在图9的示意等效电路图的情况下，在简单的计算示例中，由介体层进行的欧姆分压具有这样的效果：在10V的电压被施加到左电极960而0V被施加到右电极960的情况下，2.5V的电压分别降在位于其间的四个欧姆电阻Rmed中的每个上，结果是，压电层930处的电压值总计为Vi1＝7.5V，Vi2＝5V，Vi3＝2.5V，也就是说，实现了电压插值(给定相应高数量的欧姆电阻Rmed，其是准连续的)。 [0010] 然而，在实践中出现的一个问题是，与上述电压分布相关，介体层中的电流(例如20mA‑100mA的数量级)导致显著的功率损耗，这可能在kW范围内，并进而导致不期望的热效应，特别是热致变形。此外，在介体层中流动的电流导致对驱动电子器件以及所需引线的苛刻要求。 [0011] 另一方面，设置介体层的相对高的薄层电阻(例如100kΩ)，该设置原则上是期望的，以便限制由于电流被施加到电极布置而在介体层中产生的电功率而导致的不期望的热释放，具有介体层中的电势传播在某些情况下(例如在考虑光刻过程中热致掩模变形时)会发生得太慢的效果。 [0012] 结果，当设置自适应反射镜的期望表面形状时(通过设置介体层的相应低电阻)，协调热问题的避免(通过设置介体层的最高可能电阻)与快速反应能力(例如在毫秒(ms)内)是一项艰巨的挑战。 [0013] 关于现有技术，仅作为示例参考DE 10 2013 219 583 A1和DE 10 2015 213 273 A1。 发明内容[0014] 本发明的目的是提供一种反射镜，特别是用于微光刻的反射镜，该反射镜基于压电层的局部变化变形的原理，使得光学系统中的像差尽可能最佳地被校正，同时至少在很大程度上避免了上述问题。 [0016] 根据本发明的反射镜，特别是用于微光刻投射曝光设备的反射镜，其中反射镜具有光学有效表面，包括： [0017] ‑反射镜衬底； [0018] ‑用于反射入射到光学有效表面上的电磁辐射的反射层系统；以及[0019] ‑至少一个连续的压电层，其布置在反射镜衬底和反射层系统之间，并且能够通过位于压电层的面向反射层系统的一侧上的第一电极布置和位于压电层的面向反射镜衬底的一侧上的第二电极布置向其施加用于产生局部可变变形的电场； [0020] ‑其中，所述电极布置中的至少一个被分配有介体层，用于设置沿着相应电极布置的至少局部连续的电势分布； [0021] ‑其中，分配有介体层的所述电极布置具有多个电极，相对于相应的另一电极布置，可以向每个电极施加电压；并且 [0022] ‑其中，所述介体层构造成使得，在分别耦合彼此相邻的两个电极的区域中，所述介体层被细分成多个彼此电绝缘的区域。 [0023] 在本申请的上下文中，术语“反射层系统”应被认为包括多层系统或反射层叠层和单层。 [0024] 特别地，本发明基于这样的概念，即用于平滑设置有压电层的自适应反射镜中的电压分布的介体层没有被实现为如引言中所述的电阻分压器，而是作为电容分压器，其结果是——如下面参考图3中的等效电路图更详细解释的那样——只有在电压分布或变形分布发生变化时，电流才在介体层中流动，也就是说，避免了引言中所述的介体层中的稳态电流和相关的电功率损耗。 [0025] 根据本发明的作为电容分压器的介体层的配置通过介体层被结构化来实现，只要其具有多个彼此电绝缘的区域。相对于由多个电极构成并分配给介体层的电极布置，这种结构化以这样的方式实现，即分别耦合所述电极布置的两个彼此相邻的电极的区域被细分成多个彼此电绝缘的区域。结果，如下所述，有效地实现了电容性分压，这带来了期望的电压内插，而没有引言中描述的自适应反射镜的稳态中的不期望的电流流动。 [0026] 根据本发明，在这种情况下，从生产工程的观点来看，关于介体层的结构化，故意接受增加的费用，以便反过来避免或至少减轻在引言中描述的问题，这些问题是由于在自适应反射镜的稳定状态下，在介体层中和/或在通向所分配的电极布置的电极的导线中流动的高电流引起的。 [0027] 根据一实施例，分别耦合彼此相邻的两个电极的介体层的区域中彼此电绝缘的区域的数量大于5，特别是大于10，更特别是大于20，更特别是大于50。 [0028] 根据一实施例，介体层中彼此电绝缘的区域的数量比介体层所分配到的电极布置中的电极数量大至少2倍，特别是至少5倍，更特别是至少10倍。 [0029] 根据一实施例，介体层的彼此电绝缘的区域形成六边形蜂窝结构。 [0030] 根据一实施例，介体层的彼此电绝缘的区域形成矩形结构。 [0032] 根据一实施例，所述电绝缘材料占介体层的总面积的比例小于75％，特别是小于90％。 [0033] 根据一实施例，反射镜被设计用于小于250nm、特别是小于200nm的工作波长。 [0034] 根据一实施例，反射镜被设计用于小于30nm、特别是小于15nm的工作波长。 [0035] 根据一实施例，反射镜是用于微光刻投射曝光设备的反射镜。 [0036] 本发明还涉及包括至少一个具有上述特征的反射镜的光学系统。 [0037] 根据一实施例，光学系统是微光刻投射曝光设备的投射镜头或照明装置。 [0038] 根据另一实施例，光学系统是检查镜头，尤其是晶片检查设备或掩模检查设备的检查镜头。 [0039] 本发明还涉及一种微光刻投射曝光设备。 附图说明[0042] 在附图中： [0043] 图1示出了用于说明根据本发明一实施例的自适应反射镜的结构的示意图； [0044] 图2示出了用于说明根据本发明的自适应反射镜的另一实施例的示意图； [0045] 图3示出了具有等效电路图的示意图，用于阐明本发明的基本概念； [0046] 图4‑6示出了用于说明根据本发明的自适应反射镜中的介体层的结构的可能配置的示意图； [0047] 图7示出了用于说明为在EUV中操作而设计的微光刻投射曝光设备的可能结构的示意图； [0048] 图8示出了用于说明为在VUV中操作而设计的微光刻投射曝光设备的可能结构的示意图；以及 [0049] 图9示出了具有等效电路图的示意图，用于说明传统自适应反射镜的可能结构。 具体实施方式[0050] 图1示出了用于说明在本发明一示例性实施例中根据本发明的反射镜的结构的示意图。反射镜100特别包括反射镜衬底110，其由任何期望的合适的反射镜衬底材料制成。合适的反射镜衬底材料是例如掺杂二氧化钛(TiO2)的石英玻璃，其中以商标 (来自Corning公司)出售的材料仅作为示例使用(且本发明不限于此)。其他合适的材料是例如以商标 (来自Schott AG)或 (来自Ohara公司)出售的锂铝硅酸盐玻璃陶瓷。特别是在EUV微光刻术之外的应用中，诸如硅(Si)的其他材料也是可能的。 [0051] 此外，反射镜100原则上以本身已知的方式具有反射层系统120，在所示的实施例中，该反射层系统120仅示例性地包括钼‑硅(Mo‑Si)层堆叠。本发明不限于所述反射层系统的特定配置，仅作为示例，一种合适的结构可以包括层系统的约50个层片或层包，该层系统包括在每种情况下层厚度为2.4nm的钼(Mo)层和在每种情况下层厚度为3.3nm的硅(Si)层。在进一步的实施例中，反射层系统也可以是单层。 [0052] 反射镜100尤其可以是光学系统的EUV反射镜，尤其是微光刻投射曝光设备的投射镜头或照明装置的反射镜。 [0053] 反射镜100具有压电层130，在该示例中，压电层130由锆钛酸铅(Pb(Zr,Ti)O3,PZT)制成。电极布置分别位于压电层130的上方和下方，通过该电极布置，用于产生局部可变变形的电场能够被施加到反射镜100。在所述电极布置中，面向衬底110的第二电极布置配置为恒定厚度的连续平面电极140，而第一电极布置具有多个电极160，可以通过引线165向每个电极施加相对于电极140的电压。电极160嵌入到共同的平滑层180中，该平滑层180例如由石英(SiO2)制成，并且用于调平由电极160形成的电极布置。此外，反射镜100在反射镜衬底110和面向反射镜衬底110的底部电极140之间具有粘合层150(例如由钛Ti构成)和缓冲层145(例如由LaNiO3构成)，缓冲层145布置在面向衬底110的电极布置140和压电层130之间，并且进一步支持PZT以最佳晶体结构生长，并且确保压电层在使用寿命期间的一致极化特性。 [0054] 在反射镜100或包括所述反射镜100的光学系统的操作期间，通过形成的电场向电极140和160施加电压，导致压电层130的偏转。以这种方式，例如为了补偿光学像差，例如在EUV辐射入射到光学有效表面101上的情况下由于热变形引起的光学像差，可以实现反射镜100的致动。 [0055] 根据图1，反射镜100还具有介体层170。所述介体层170用于就电势而言在电极160之间“调解”，其中它仅具有低电导率(优选小于200西门子/米(S/m))，结果是在介体层170上，相邻电极160之间存在的电势差显著下降。 [0056] 然后，根据本发明，在自适应反射镜的情况下，介体层170不是以平面连续的方式实施为导电的层，而是被结构化，只要它具有多个彼此电绝缘的区域171。用于将介体层170的各个区域171彼此分开的电绝缘部分在图1中用“172”表示。 [0057] 这种结构化可以在示例性实施例中实现，通过在自适应反射镜100的生产期间相应地光刻结构化介体层170，但本发明不限于此，其中在所述结构化期间在彼此分离的区域171之间引入电绝缘材料，例如SiO2或Al2O3。在进一步的实施例中，具有彼此电绝缘的区域 171的介体层170的结构化也可以使用其他合适的材料去除处理过程来实现，例如原子层蚀刻(ALE＝“原子层蚀刻”)和材料添加(即增材)处理过程，例如原子层沉积(ALD＝“原子层沉积”)，其中这些处理技术也可以可选地集成到同一个处理头中。在自适应反射镜100的制造或介体层170的结构化期间，原则上制造过程的每个过程步骤可以包括沉积、去除、平滑、结构化的“基本过程”中的一个或多个，其中这些基本过程可以顺序或同时进行。此外，这些基本过程中的每个可以具有全局效果(即在整个被处理的表面上)和/或局部选择性效果。具有全局效果的方法的示例是光刻方法和自由形式涂覆(例如从DE102012215359A1中已知)。 具有局部选择性效果的方法的示例是IBF(“离子束加工”)或使用可移动“微型磁控管头”的磁控溅射(例如从US4533449A中已知)。 [0058] 为了沉积目的，可以使用任何合适的方法，例如物理气相沉积(PVD＝“物理气相沉积”)，特别是磁控溅射、离子束溅射或脉冲激光束蒸发(PLD＝“脉冲激光沉积”)、化学气相沉积(CVD＝“化学气相沉积”)或原子层沉积(ALD＝“原子层沉积”)，特别是空间原子层沉积(空间ALD)。在这种情况下，可以使用所有合适的衍生物(热辅助的、等离子体增强的、电子束辅助的和离子束辅助的)(例如从以下出版物中已知：M.Huth等人：“Focused electron beam induced deposition：A perspective”,Beilstein J.Nanotechnol.,3,597–619,2012和R.Cordoba：“Ultra‑fast direct growth of metallic micro‑and nano‑structures by focused ion beam irradiation”Scientific Reports 9,14076,2019)。 此外，还可以使用激光辅助方法(如从P.R.Chalker：“Photochemical atomic layer deposition and etching”Surface&Coatings Technology 291,258‑263,2016中已知)，或闪光(“闪光灯”)增强方法(如从T.Henke：“Flash‑Enhanced Atomic Layer Deposition”,ECS J.Solid State Sci.Technol.4,P277‑P287,2015中已知)。 [0059] 可以使用离子束、等离子体、反应性等离子体、反应性离子束、等离子体射流、远程等离子体方法、原子层蚀刻，特别是空间原子层蚀刻、电子束辅助蚀刻等来实现去除或平滑。在这种情况下，可以使用任何常规方法，例如离子平滑(例如从US6441963B2以及以下出版物中已知：A.Kloidt等人：“Smoothing of interfaces in ultrathin Mo/Si multilayers by ion bombardment”,Thin Solid Films 228 154‑157,1993和E.Chason等人：“Kinetics Of Surface Roughening And Smoothing During Ion Sputtering”,Mat.Res.Soc.Symp.Proceedings Vol.317,91,1994)、等离子体增强化学蚀刻(如从US6858537B2中已知)、等离子体浸没平滑(如从US9190239B2中已知)、偏压等离子体辅助平滑(如从S.Gerke等人：“Bias‑plasma assisted RF magnetron sputter deposition of hydrogen‑less amorphous silicon”,Energy Procedia 84,105‑109,2015中已知)或脉冲DC磁控溅射(如从Y.T.Pei：“Growth of nanocomposite films：From dynamic roughening to dynamic smoothening”,Acta Materialia,57,5156‑5164,2009中已知)。 [0060] 还可以使用可以同时用于多个基本过程的方法，比如沉积和/或去除和/或平滑，例如空间原子层处理(例如从F.Roozeboom：“Cyclic Etch‑Passivation‑Deposition as an All‑Spatial Concept toward High‑Rate Room Temperature Atomic Layer Etching”ECS J.Solid State Sci.Technol.4,N5067‑N5076,2015中已知)或聚焦电子束和离子束处理—FEBIP/FIBIP(如从S.J.Randolph等人：“Focused,Nanoscale Electron‑Beam‑Induced Deposition and Etching”Critical Reviews in Solid State and Materials Science 31,55‑89,2006或I.Utke等人：“Gas‑assisted focused electron beam and ion beam processing and fabrication”,J.of Vac.Sci.&Technol.B 26：4,1197‑1276,2008中已知)。 [0061] 从图1中可以明显看出，介体层170构造成使得在分别耦合彼此相邻的两个电极160的区域中，所述介体层170被细分成多个彼此电绝缘的区域171。换句话说，从一个电极 160经由介体层170通向相应的最接近的相邻电极160的路径经由多个电绝缘部分172延伸。 这种配置对应于根据图3的示意图中的等效电路图的电容分压器的实现。 [0062] 与参考图9在引言中描述的传统配置相比，在这种情况下，可以根据构成电容或电容器的串联电路的模型(而不是根据图9的欧姆电阻)来描述介体层。 [0063] 在根据本发明的作为电容分压器的介体层170的实现中，与作为电阻分压器的传统配置相比，以相同的方式实现了电极160之间的电压内插的实际目的，但避免了在电极160处的恒定电压的操作阶段中(即在自适应反射镜的稳态中)不期望的稳态电流。 [0064] 在简单的计算示例中，类似于图9的介绍性描述，为了设置自适应反射镜的期望变形分布，将10V的电压施加到左电极360和将0V的电压施加到右电极360，这将导致电压内插，其结果是压电层330处的电压值总计为Vi1＝7.5V，Vi2＝5V，Vi3＝2.5V。 [0065] 在这种情况下，经由通过电容Cmed的串联电路建模的介体层的电流仅在所述电容的电荷反转或通过驱动放大器366施加到电极360的电压改变时发生，而介体层在自适应反射镜的稳定状态下保持没有电流。 [0066] 图2示出了本发明的另一个可能的实施例的示意图，其中与图1相比类似或基本功能相同的部件用增加了“100”的附图标记来表示。根据图2的配置与根据图1的配置的不同之处在于，区域271通过专门为此目的提供的电极273的阵列电连接到压电层230。然而，这种电极273的阵列原则上是可选的，因此，如图1所示，为了构造介体层170而彼此电绝缘的区域171也可以直接耦合到压电层130。 [0067] 应该指出的是，对于根据本发明的介体层的结构化，彼此电绝缘的区域的数量原则上可以是所希望的，特别是明显高于图1‑3中的示意图所示的数量。特别地，结构化可以配置成使得分别耦合分配给介体层的电极布置的两个相互相邻的电极的区域被细分成多于50个、更特别地多于100个彼此电绝缘的区域。 [0068] 此外，本发明决不限制介体层的彼此电绝缘的所述区域的几何布置。原则上，关于这种几何形状，可以选择一种配置，这种配置对于最佳可能的电容耦合和/或彼此绝缘的区域的最紧密可能的封装是有利的。 [0069] 图4a‑4b仅以示意性图示和平面图示出了一种示例性构型，该构型具有介体层的六边形蜂窝结构。在这种情况下，根据图4a‑4b，由“471”表示的彼此电绝缘的区域具有六边形几何形状。保留在所述区域471之间并由电绝缘材料形成的区域用“472”表示。分配给该结构化介体层的电极布置的电极由“460”表示，介体层的直接耦合到电极460的那些区域在图4b中被单独突出显示并由“473”表示。图4b同样在平面图中示意性地示出了分别在区域471和473之间实现的电容耦合。 [0070] 图5和图6在类似于图4a的示意平面图中示出了根据本发明的介体层的结构化的进一步可能的几何构型，其中与图4a类似或功能上基本相同的部件在图5中用增加“100”的附图标记表示，在图6中用增加“200”的附图标记表示。仅举例来说，介体层的彼此电绝缘的区域具有根据图5的“+形”几何形状和图6中的矩形或方形几何形状。 [0071] 图7示出了示例性投射曝光设备的示意图，该投射曝光设备被设计用于在EUV中操作，并且其中可以实现本发明。 [0072] 根据图7，为EUV设计的投射曝光设备700中的照明装置包括场分面镜703和光瞳分面镜704。来自包括等离子体光源701和收集器反射镜702的光源单元的光被导向场分面镜703。第一望远镜反射镜705和第二望远镜反射镜706布置在光路中的光瞳分面镜704的下游。布置在光路下游的是偏转镜707，其将入射到其上的辐射引导到包括六个反射镜751‑ 756的投射镜头的物平面中的物场上。在物场的位置，带有反射结构的掩模721布置在掩模台720上，并且借助于投射镜头作为图像投射到像平面中，在该像平面中，涂覆有光敏层(光致抗蚀剂)的衬底761位于晶片台760上。 [0073] 图8示出了设计用于在VUV中操作的微光刻投射曝光设备800的原理上可能的结构。投射曝光设备800包括照明装置810和投射镜头820。照明装置810用于用来自光源单元801的光照射承载结构的掩模(掩模母版)830，光源单元801例如包括用于193nm工作波长的ArF准分子激光器和产生平行光束的光束成形光学单元。照明装置810包括光学单元811，在所示示例中，该光学单元尤其包括偏转镜812。光学单元811可以包括例如衍射光学元件(DOE)和变焦轴锥体系统，用于产生不同的照明设置(即照明装置810的光瞳平面中的强度分布)。光混合装置(未示出)在光传播方向上位于光学单元811下游的光路，该光混合装置可以例如以本身已知的方式具有由适于实现光混合的微光学元件和透镜元件组813构成的布置，透镜元件组813的下游是具有掩模母版遮蔽系统(REMA)的场平面，其由设置在光传播方向下游的REMA镜头814成像到布置在另一场平面中的承载结构的掩模(掩模母版)830上，并且由此在掩模母版上限定照明区域。 [0074] 借助于投射镜头820，承载结构的掩模830被成像到设置有光敏层(光致抗蚀剂)的衬底上或晶片840上。特别地，投射镜头820可被设计用于浸没操作，在这种情况下，浸没介质相对于光传播方向位于晶片或其光敏层的上游。此外，它可以具有例如大于0.85、特别是大于1.1的数值孔径NA。 [0075] 原则上，分别参考图7和图8描述的投射曝光设备700和800的任何期望的反射镜可以按照根据本发明的方式配置为自适应反射镜。 [0076] 尽管本发明已经基于具体实施例进行了描述，但对于本领域技术人员来说，许多变化和替代实施例将是显而易见的，例如通过各个实施例的特征的组合和/或交换。因此，对于本领域技术人员来说，不言而喻的是，这种变型和替代实施例同时包含在本发明中，并且本发明的范围仅限制在所附专利权利要求及其等同物的含义内。 |
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