尤其是用于微光刻投射曝光装置的反射镜
1.相关申请的交叉引用
2.本技术主张2019年6月19日申请的德国专利申请案de 10 2019 208 934.8的优先权。此申请案的内容以引用的方式并入本文。
技术领域
3.本发明关于反射镜，尤其是用于微光刻投射曝光装置的反射镜。


背景技术：

4.微光刻用于生产微结构部件，例如集成电路或lcd。微光刻制程在所谓的投射曝光装置中进行，该装置包含照明装置和投射镜头。在此处，由照明装置所照明的掩模(＝掩模母版)的像通过投射镜头投射到基板(例如硅晶片)上，基板涂布有光敏感层(＝光刻胶)并设置在投射镜头的像平面中，以将掩模结构转印到基板的光敏感涂层。
5.在针对euv范围而设计的投射镜头中，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，反射镜被使用作为用于成像制程的光学部件。
6.在此情况下，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组成的致动器层的自适应反射镜，其中通过将电压施加到配置于相对于压电层的两侧上的电极，在此压电层上产生具有局部可变强度的电场。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，其结果为，举例来说，成像像差(可能还随时间变化的成像像差)可至少部分地通过电极的适当驱动来补偿。
7.图8a仅以示意性图式显示了传统自适应反射镜80的结构，其原则上是可行的。反射镜80特别地包含了反射镜基板82以及反射层系统91，并具有压电层86，其在示例中由锆钛酸铅(pb(zr,ti)o3,pzt)制成。电极配置分别位于压电层86的上方和下方，通过该电极配置能够将用以产生局部可变变形的电场施加到反射镜80上。在该电极配置中，面对基板82的第二电极配置配置为具有恒定厚度的连续平面电极84，而第一电极配置具有多个电极90，其中相对于电极84的电压能够通过导线89施加到每个电极。电极90嵌入到一共同平滑层88中，其例如由石英(sio2)制成并用以使由电极90形成的电极配置平坦。此外，反射镜80具有在反射镜基板82和面对反射镜基板82的底部电极84之间的粘着层83(例如钛(ti)构成)，以及缓冲层85(例如由lanio3构成)，其中缓冲层85配置在面对基板82的电极配置84和压电层86之间且其进一步支持pzt以最佳的晶体结构生长并确保压电层在使用寿命内具有一致的偏振特性。
8.在反射镜80或包含该反射镜80的光学系统的操作期间，通过形成的电场将电压施加到电极84和90将导致压电层86的偏转。以此方式，有可能实现反射镜80的致动，举例来说，用于补偿例如由于在euv辐射入射到光学有效表面81上的情况中的热变形所导致的光学像差。
9.根据图8a-8b所示，反射镜80进一步具有中介层87。该中介层87与电极90直接电接触(仅出于说明目的在图8a中以平面图示出)。该中介层87用以在电极90之间对电位进行“调节”，其中其仅具有低电导率，结果为相邻电极90之间存在的电位差在整个中介层87上大幅地下降。
10.从图9中的图表可明显看出由于存在中介层87而获得的优点，在该图中，杂散光比例绘示为电极90的数量的函数。根据图9，为了落在杂散光比例的上限之下，该上限根据示例性规格被预先定义，在不存在中介层87的情况下，在所选择的示例中，在两个相互垂直的空间方向中的其中一个中需要六十个电极，也就是总共有60
×
60＝3600个电极，而如果存在中介层87，则在两个相互垂直的空间方向中的其中一个中，该数量可减少到少于10个电极，从而显著简化了由电极90形成的电极配置的可实现性。
11.然而，在上述自适应反射镜的操作过程中实际上出现的一个问题为，即使使用上述中介层，在各个情况下所需的变形轮廓通常也只能实现到不足的程度，因此也无法以足够的准确度来实现通过驱动电极而获得的成像像差的校正。
12.实际上发生的另一个问题为，中介层的相对较高的电片电阻的设定(例如100kω)(该设定原则上是期望的，以限制由于将电流施加到电极配置上而在中介层87中产生的电功率所造成的不希望的热量散发)具有以下的效果：在某些情况下(例如，考虑到光刻制程中的热感应掩模变形)，中介层中的电位传播发生得太慢。结果，传统上在中介层的构造中，当设定自适应反射镜的所需表面形状时(通过设定中介层的相应低电阻)，避免热问题(通过设定中介层的最大可能电阻)与快速反应能力(例如，在毫秒(ms)内)需要互相协调，因此通常需要折衷。
13.关于现有技术，仅以示例的方式参考de 10 2013 219 583 a1和de 10 2015 213 273 a1。


技术实现要素：

14.本发明的目的为提供反射镜，特别是用于微光刻投射曝光装置的反射镜，其基于压电层的局部可变变形的原理，能够尽可能最佳地校正光学系统中的像差。
15.此目的根据独立权利要求的特征来实现。
16.根据本发明的反射镜包含：
[0017]-光学有效表面；
[0018]-反射镜基板；
[0019]-反射层系统，用以反射入射在光学有效表面上的电磁辐射；以及
[0020]-至少一个压电层，其布置在反射镜基板和反射层系统之间，且通过位于面向反射层系统的压电层的一侧上的第一电极配置，以及通过位于面向反射镜基板的压电层的一侧上的第二电极配置，能够施加用以产生局部可变变形的电场至压电层，
[0021]-其中所述电极配置中的一个分配有中介层，用于设定沿相应电极配置的电位的连续轮廓；以及
[0022]-其中该中介层具有至少两个相互电绝缘的区域。
[0023]
在本技术案的上下文中，术语“反射层系统”应被认为包含多层系统或反射层堆叠体和单层。
[0024]
在自适应反射镜包含压电层(其中可通过电极配置施加用以产生局部可变变形的电场至该压电层)的情况下，本发明所基于的概念尤其是以下的概念：不涉及在整个中介层
(其具有相对较低的电导率)中以平面方式进行构造，以对电极配置的相应电极之间的电位进行调节，而是涉及使用“结构化中介层”，只要通过中介层的各个区域之间彼此适当的电绝缘，在各个情况下分配给相关中介层的电极配置的仅部分数量的电极彼此电连接。
[0025]
换句话说，根据本发明，用于对相关电极配置的电极之间的电位进行调节的中介层构造成使得对电位的该调节仅发生在电极的子群组或“簇”之间(例如，仅在相邻电极之间或彼此之间以相对较小的距离布置的电极之间)，也就是说，在整个中介层上彼此相距较远的电极之间的“远程相互作用”被中断了。
[0026]
在此情况下，本发明基于以下的考虑：在相关电极配置的所有电极彼此之间的电连接的意义上，跨中介层的这种“远程交互作用”(例如存在于图8a-8b所示的传统自适应反射镜且在图4a中以示意性的等效电路图显示)产生以下不希望的结果：由于中介层的作用，在相应相邻的电极之间建立的电压也受到更远的电极的影响。这导致电压一般呈对数下降到所有电极的平均水准，这反过来导致了自适应反射镜对在各个情况下的期望变形轮廓的近似不足的问题(在引言中概述)。
[0027]
接着，为了克服此问题，本发明涉及中断在中介层上的电极之间的远程相互作用，其结果为，根据本发明结构化的中介层(如图4b中的等效电路图示意显示)仅对例如在相关电极配置中的相应相邻电极之间或在彼此以相对小的距离配置的电极之间的电位进行调节。因此，在相邻电极的情况下，与先前描述的对数电压下降相比，获得了电极之间的电压的多项式分布。因此，本发明有可能实现对自适应反射镜的所需变形轮廓的显著改善的近似。
[0028]
根据本发明，在这种情况下，关于中介层的结构化，从生产工程的观点，故意接受增加的支出，以作为回报(通过抑制对电极之间电位的调节中的远程相互作用)实现在各个情况下变形轮廓与所需目标轮廓的更佳近似。
[0029]
根据本发明的中介层的结构化的另一优点为，根据本发明对相对紧密相邻的电极(并且通常处于相似的电位)的电位方面的调节的限制导致了在中介层中流动的总电流的减少(相较于对以连续方式构造的中介层上的分配电极配置的所有电极之间的电位进行传统的调节)。这进而有利地具有如下效果：可减少热问题(同样在引言中提到)，并因此减少在一方面为自适应反射镜针对相应变形轮廓的“快速反应能力”与另一方面为避免不希望的热变形之间做出适当折衷的困难性。
[0030]
根据一实施例，分配有中介层的电极配置具有多个电极，通过导线能够施加相对于相应另一电极配置的电压到每个电极上。
[0031]
根据一实施例，中介层被结构化用以提供多个相互电绝缘的区域，其中该区域分配给不同电极或不同电极簇。
[0032]
根据一实施例，此结构化使得有可能电流仅在直接相邻的电极之间流过中介层。
[0033]
根据一实施例，此结构化使得有可能电流仅在分别与同一簇相关联的电极之间流过中介层。
[0034]
根据一实施例，在各个簇中的电极的数量在中介层之间变化。
[0035]
根据一实施例，中介层的相互电绝缘区域通过位于该区域之间的电绝缘材料(特别是二氧化硅(sio2)或al2o3)而彼此分开。
[0036]
根据一实施例，中介层的相互电绝缘区域通过具有大于1000的介电常数εr的材料
而彼此分开。
[0037]
根据一实施例，由于压电层在所述区域之间延伸的事实，中介层的相互电绝缘区域彼此分开。
[0038]
根据一实施例，在平行于压电层的平面中，用于将相互电绝缘区域分开的电绝缘部分的最大尺寸小于10μm，特别是小于2μm。
[0039]
根据一实施例，用于至少部分地屏蔽相应电位的屏蔽电极在各个情况下配置于不同电极或不同的电极簇之间。
[0040]
根据一实施例，可选择性地将定义的电压施加到该屏蔽电极，或是该屏蔽电极可在零电压下操作。
[0041]
本发明进一步关于反射镜，尤其是用于微光刻投射曝光装置的反射镜，其中反射镜具有光学有效表面，包含：
[0042]-反射镜基板；
[0043]-反射层系统，用以反射入射在光学有效表面上的电磁辐射；以及
[0044]-至少一个压电层，其布置在反射镜基板和反射层系统之间，且通过位于面向反射层系统的压电层的一侧上的第一电极配置，以及通过位于面向反射镜基板的压电层的一侧上的第二电极配置，能够施加用以产生局部可变变形的电场至压电层，
[0045]-其中电极配置中的一个分配有中介层，用于设定沿相应电极配置的电位元的至少区域性连续的轮廓；
[0046]-其中分配了中介层的电极配置具有多个电极，可通过导线施加相对于相应另一电极配置的电压到每一电极；以及
[0047]-其中用于至少部分地屏蔽相应电位的屏蔽电极在各个情况下布置于不同电极或不同电极簇之间。
[0048]
根据一实施例，中介层的材料选自包含以下的群组：氧化钛、氮化镓、氧化镓、氮化铝、氧化铝以及包含镧(la)、锰(mn)、钴(co)、钙(ca)、锶(sr)、铁(fe)、铜(cu)或镍(ni)的混合氧化物。中介层的材料可为化学计量的或非化学计量的、掺杂的或非掺杂的化合物。特别地，示例性的合适化合物或混合氧化物为二氧化钛(tio2)、lacoo3、lamno3、lacamno3、lanio3、la
0.7
sr
0.3
feo3、lacu
0.4
(mn
0.5
co
0.5
)
0.6
o3、la
0.7
sr
0.3
mno3、gan、ga2o3、aln、srcoo3或camno3。
[0049]
根据一实施例，反射镜设计为用于小于30nm、别是小于15nm的操作波长。
[0050]
根据一实施例，通过施加到压电层上的电场能够产生局部可变变形，使得与预定义的期望轮廓的最大偏差小于2％。
[0051]
根据一实施例，反射镜的光学使用表面与反射镜边缘之间的距离小于10mm，特别是小于3mm。在反射镜具有在反射镜边缘附近延伸的光学使用表面的这类构造中，与包含未结构化的中介层的反射镜相比，根据本发明可能实现的“边缘锐利(edge-sharp)”变形轮廓的设定特别地表现出优势。
[0052]
根据一实施例，中介层的平均电片电阻小于10kω，特别是小于5kω。因此，就相应的变形轮廓而言，有可能获得自适应反射镜的快速反应能力，其利用了以下情况：如前述，由于减少了在根据本发明结构化的中介层中流动的总电流(相较于对在以连续方式构造的中介层上的分配电极配置的所有电极之间的电位进行传统调节)，因此不需给予太多考虑
来避免不想要的热变形(例如，由于在中介层中设定了高电阻)。
[0053]
根据一实施例，反射镜是用于微光刻投射曝光装置的反射镜。
[0054]
此外，本发明关于微光刻投射曝光装置的光学系统，特别是照明装置或投射镜头，其包含至少一个具有上述特征的反射镜，且本发明也关于微光刻投射曝光装置。
[0055]
本发明进一步关于用于制造反射镜的方法，其中该方法包含以下步骤：
[0056]-提供反射镜基板；
[0057]-在反射镜基板上施加压电层以及第一电极配置和第二电极配置，其中通过位于远离反射镜基板的压电层的一侧上的第一电极配置，以及通过位于面向反射镜基板的压电层的一侧上的第二电极配置，能够施加用以产生局部可变变形的电场至压电层；
[0058]-施加中介层，用于设定沿该电极配置中的一个的电位的至少区域性连续的轮廓，使得该中介层具有至少两个相互电绝缘的区域；以及
[0059]-施加反射层堆叠体，以反射入射在光学有效表面上具有一操作波长的电磁辐射。
[0060]
根据一实施例，施加中介层的步骤包含结构化中介层，其中该结构化是通过微光刻或使用激光剥蚀进行的。
[0061]
本发明的其他构造可从详细描述和从属权利要求中得出。
[0062]
下文基于附图中所示的示例性实施例更详细地解释本发明。
附图说明
[0063]
在图中：
[0064]
图1显示用以说明根据本发明一实施例的自适应反射镜的构造的示意图；
[0065]
图2-图5显示了用以说明根据本发明其他实施例的自适应反射镜的构造的示意图；
[0066]
图6显示了用以说明设计用于在euv中操作的微光刻投射曝光装置的可能构造的示意图；
[0067]
图7显示了用以说明设计用于在vuv中操作的微光刻投射曝光装置的可能构造的示意图；
[0068]
图8a-8b显示了用以说明传统自适应反射镜的可能构造的示意图；以及
[0069]
图9显示一图表，用以说明根据图8a-8b的传统自适应反射镜中的中介层的影响。
具体实施方式
[0070]
图1显示了在本发明一示例性实施例中用于阐明根据本发明的反射镜的构造的示意图。反射镜10特别地包含反射镜基板12，其由任何期望的合适反射镜基板材料制成。合适的反射镜基板材料为例如掺杂二氧化钛(tio2)的石英玻璃，其中仅作为示例，可使用以商标(购自corning inc.)出售的材料(但本发明不限于此)。其他合适的材料为例如以商标(购自schott ag)或(购自ohara inc.)出售的硅铝酸锂玻璃陶瓷。特别是在euv微光刻以外的应用中，其他材料(例如硅(si))也是可能的。
[0071]
此外，反射镜10原则上以本身已知的方式具有反射层系统21，其在所示的实施例中仅包含例如钼硅(mo-si)层堆叠体。在不将本发明限制于该反射层系统的特定构造的情况下，仅作为示例的一合适构造可包含层系统的大约50个层或层包，其包含层厚度在各个
情况下为2.4nm的钼(mo)层以及层厚度在各个情况下为3.3nm的硅(si)层。在其他实施例中，反射层系统也可为单层。
[0072]
特别地，反射镜10可为光学系统的euv反射镜，特别是在投射镜头或微光刻投射曝光装置的照明装置中。
[0073]
反射镜10具有压电层16，其在示例中由锆钛酸铅(pb(zr,ti)o3,pzt)制成。电极配置分别位于压电层16的上方和下方，通过该电极配置能够将用以产生局部可变变形的电场施加到反射镜10上。在该电极配置中，面对基板12的第二电极配置构造为具有恒定厚度的连续平面电极14，而第一电极配置具有多个电极20，通过导线19能够将相对于电极14的电压施加到每个电极20上。电极20被嵌入到一共同平滑层18中，其例如由石英(sio2)制成并用以使由电极20形成的电极配置变平坦。此外，反射镜10具有在反射镜基板12和面对反射镜基板12的底部电极14之间的粘着层13(例如由钛(ti)制成)、并具有缓冲层15(例如由lanio3构成)，其中缓冲层15布置在面对基板12的电极配置14和压电层16之间并进一步支持pzt以最佳的晶体结构生长并确保压电层在使用寿命内具有一致的偏振特性。
[0074]
在反射镜10或包含该反射镜10的光学系统的操作期间，通过形成的电场将电压施加到电极14和20将导致压电层16的偏转。以此方式，有可能(举例来说，用于补偿例如由于在euv辐射入射到光学有效表面11上的情况中的热变形所导致的光学像差)实现反射镜10的致动。
[0075]
根据图1，反射镜10更具有中介层17。该中介层17与电极20直接电接触(仅出于说明目的在图1中以平面图示出)，并用以在电极20之间对电位进行“调节”，其中其仅具有低电导率(较佳低于200西门子/米(s/m))，使得相邻电极20之间存在的电位差在整个中介层17上大幅地下降。
[0076]
因此，根据本发明，在图1的示例性实施例中的自适应反射镜10的情况下，中介层17并不实施为以平面连续方式导电的层，而是结构化使得它具有多个相互电绝缘的区域17a、17b、17c、
…
。此结构化在示例性实施例中通过在制造自适应反射镜10的过程中相应光刻地结构化中介层17而实现(但本发明不限于此)，其中电绝缘材料(例如为sio2或al2o3)被引入至区域17a、17b、17c、
…
之间，所述区域在该结构化过程中彼此分开。用以将中介层17的各个区域17a、17b、17c、
…
彼此分开的电绝缘部分在图1中用“25”表示。在进一步的实施例中，中介层17的该结构化也可使用例如激光剥蚀来进行。
[0077]
根据本发明，中介层17的上述结构因此具有特别是以下的效果：在所有的电极20之间不再进行通过流过中介层17的电流而对分配给该中介层17的电极配置的电极20之间的电位的调节，而是仅在被分配给中介层17的同一个区域17a、17b、17c、
…
的那些电极20之间成组地进行调节。在这种情况下，根据中介层17的结构化的特定配置，电极20的相关群组或簇可各自包含具有任何期望大小的部分数量的电极20。
[0078]
特别地，结构化可进行为使得仅在直接相邻的电极20之间进行对电位的调节。在进一步的实施例中，也可在更大数量的电极20(也包含相应的下一邻居但一个或多个甚至更远的电极)上进行该调节。此外，在实施例中，每组或每簇包含的电极20的数量(且在上述意义上对电位进行调节或分配给中介层17的同一个区域17a、17b、17c、
…
)可以在整个中介层17上变化，以根据特定的应用，以使由自适应反射镜10所设定的变形轮廓尽可能最佳地近似于相应的目标轮廓，以及特别是尽可能“边缘清晰”的变形轮廓的设定。
[0079]
表格1
[0080][0081][0082]
图3a-3c仅以示意性和简化的图式显示了根据本发明的结构化的示例性实现，其中相关的中介层分别由“51”、“52”、和“53”表示，且其中分别分配给该中介层的电极配置的电极分别由“41”、“42”和“43”表示。图3a-3c中的黑色实线在各个情况下对应电绝缘部分(例如，如上所述由sio2形成)。根据图3a和图3b，在中介层的相应区域之间产生电耦合的电极数量在各个情况下为四个，而根据图3c，该数量为五个。根据上面的解释，在进一步的实施例中，该数量也可选择为更高或更低(例如，在三角形单元的情况下为三个)且原则上可任意选择。
[0083]
图2显示了另一实施例，其中与图1类似或功能基本上相同的部件以增加了“20”的元件符号来表示。与图1相反，在图2的实施例的情况下，中介层37的结构化是通过在彼此电绝缘的中介层37的区域37a、37b、37c、
…
之间延伸的压电层36实现的，也就是说，压电层36本身的材料用作电绝缘体。这可例如通过以下事实在生产自适应反射镜30的过程中实现：在施加压电层36之后，该压电层的材料例如借助于激光剥蚀被部分地移除，且中介层37的材料沉积在相应的中间区域中。
[0084]
在根据图2的实施例中以及在根据图1的实施例中，在中介层17和37的上述结构化之后，可进行cmp步骤(cmp＝化学机械抛光)，以确保在施加其他层序列之前尽可能平滑或平坦的几何形状。
[0085]
根据本发明，关于中介层的结构化，从生产工程的观点，故意接受增加的支出，以作为回报(通过制抑对电极之间电位的调节的远程相互作用)实现在各个情况下变形轮廓与所需目标轮廓的更佳近似。
[0086]
在另外的实施例中，(附加地或替代地)也可使用一个或多个屏蔽电极来实现在分配给中介层的电极配置的电极之间的电位方面的调节中的该远程相互作用的抑制，如图5中仅以示意性且大幅简化的方式所示。在这种情况下，分配给中介层71(此处以平面连续的
方式配置，即未构造化)的电极配置的电极以符号“70”表示且相应的屏蔽电极由“72”表示。选择性地，可将定义的电压施加到该屏蔽电极72上，或是屏蔽电极72可在零电压下操作。如图5中的横切水平箭头所示，屏蔽电极72的作用特别是抑制电流在布置在屏蔽电极72的不同侧上的电极70之间流动。在这种情况下，屏蔽电极72位于与电极70相同的平面中(即，与分别参照图1和图2描述的电绝缘部分25和45相反，不在中介层的平面中)。
[0087]
特别地，屏蔽电极也可实施为几乎闭合的曲线(“几乎”以仍使内部电极能够被接触)，从而在内部电极和外部电极之间获得非常高的电阻。
[0088]
图6显示了示例性的投射曝光装置的示意图，其设计用于在euv中操作且可在其中实现本发明。
[0089]
根据图6，为euv设计的投射曝光装置600中的照明装置包含场分面反射镜603和光瞳分面反射镜604。来自包含等离子体光源601和集光器反射镜602的光源单元的光被引导至场分面反射镜630。在光瞳分面反射镜604下游的光路中配置有第一望远镜反射镜605和第二望远镜反射镜606。在光路的下游布置有偏转反射镜607，该偏转反射镜607将入射到其上的辐射导引至包含六个反射镜651-656的投射镜头的物平面中的物场上。在物场的位置处，在掩模台620上布置带有反射结构的掩模621，该掩模在投射镜头的协助下被成像到像平面中，在该像平面中涂覆有光敏感层(光刻胶)的基板661位于晶片台660上。
[0090]
图7显示了设计用于在vuv中操作的微光刻投射曝光装置700的原理上可能的构造。投射曝光装置700包含照明装置710和投射镜头720。照明装置710用以使用来自光源单元701的光照明带有结构的掩模(掩模母版)730，其中光源单元701例如包含操作波长在193nm的arf准分子激光器以及用以产生平行光束的光束成形光学单元。照明装置710包含光学单元711，其在所描绘的示例中尤其包含偏转反射镜712。光学单元711可包含例如衍射光学元件(doe)和用于产生不同照明设定(即，照明装置710的光瞳平面中的强度分布)的变焦轴锥系统。在光传播方向上，光混合装置(在此未示出)位于光学单元711下游的光束路径中，该光混合装置可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构成的配置，以及透镜元件组713，在其下游有一个带有掩模母版遮蔽系统(rema)的场平面，其由在光传播方向上设置于下游的rema透镜714成像至布置在另一场平面中的带有结构的掩模(掩模母版)730上，从而限定掩模母版上的照明区域。
[0091]
通过投射镜头720，将带有结构的掩模730成像到设置有光敏感层(光刻胶)的基板上或晶片740上。特别地，投射镜头720可设计为用于浸没操作，在这种情况下，相对于光传播方向，浸没介质位于晶片或其光敏感层的上游。此外，它可具有例如大于0.85、特别是大于1.1的数值孔径na。
[0092]
原则上，分别参照图6和图7描述的投射曝光装置600和700的任何期望的反射镜都可以根据本发明的方式构造为自适应反射镜。
[0093]
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而言将是显而易见的，例如通过各个实施例的特征的组合及/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专利权利要求及其等同物的含义内。