光刻系统的反射镜和光刻系统的制作方法

相关申请的交叉引用

优先权申请de102014224822的内容通过引用整体并入本文。

本发明涉及一种光刻设备的反射镜和一种光刻设备。

背景技术：

例如，光刻设备用于集成电路的生产中，用于将掩模中的掩模图案成像到基板上，比如硅晶片。在此，使用投射光学单元将掩模图案成像到基板上。这样的投射光学单元由多个反射镜构成。就其设计而言，存在对于反射镜关于其针对光学原因的理想设计与其针对动力学原因的理想设计的矛盾需求。投射光学单元规定位置，需要将每个反射镜设置在该位置处。如果在投射光学单元中的特定点处的可用空间很小，仅有的替代方案是以相应薄的方式实施反射镜。然而，对于动力学原因，更好的是将反射镜实施为具有大的厚度，以改善反射镜的刚度。例如因为过薄而机械不稳定的反射镜可能导致光学像差。

技术实现要素：

在此背景之上，本发明的目标是提供一种光刻设备的反射镜，其中可以减小光学像差。特别地，本发明的目标是提供一种包括这样的反射镜的光刻设备。

此目标由光刻设备的反射镜实现，其包括具有表面的反射镜体。表面包括光学有效区域和光学非有效区域，其中光学非有效区域至少部分位于光学有效区域内。反射镜还包括减小布置在光学非有效区域中的反射镜的光学像差的装置，其中减小光学像差的装置包括机械稳定装置。

有利地，提供减小反射镜的光学像差的装置。即，即使由于反射镜在束路径中的位置反射镜可实施为具有小的厚度，也避免或减小光学像差。由于反射镜的小的厚度可能发生的稳定性损失可以通过减小光学像差的装置补偿。因为布置在光学非有效区域中，反射镜的减小光学像差的装置不干扰投射光学单元中的束路径。此外，可能实现反射镜的紧凑构造。

减小光学像差的装置包括机械稳定装置。取决于反射镜布置在光刻设备或投射光学单元中的位置，反射镜可能仅实施为具有小的厚度，因为在光刻设备或投射光学单元中的对应点处没有用于具有更大厚度的反射镜的空间。具有小的厚度的反射镜具有比具有大的厚度的反射镜较低的机械稳定性。凭借机械稳定装置，可以增加反射镜的机械稳定性，并且因此甚至具有小的厚度的反射镜可以机械稳定。

反射镜体的表面的光学有效区域应理解为是指在光刻设备的操作期间其中可以存在辐射的反射的区域。反射镜体的表面的光学非有效区域应理解为是指由于光刻设备或投射光学单元的设计，在光刻设备的操作期间其上没有辐射照射的区域。

光学非有效区域至少部分位于光学有效区域内。特别地，光学非有效区域可以完全位于光学有效区域内。

此外，反射镜还可以例如通过减小光学像差的装置为热稳定的。这避免或减小反射镜的变形或振动。因此，不存在反射镜的光学像差或存在较小的反射镜的光学像差。例如，可以通过测量实际波前与理想波前的偏差来确定光学像差。

反射镜体和/或减小光学像差的装置可以由陶瓷或玻璃陶瓷材料(比如(制造商：肖特公司(schottag)))制造，其优选地具有小的膨胀系数。此外，碳化硅、反应键合硅渗透碳化硅(sisic)、碳纤维增强碳化硅(csic)、氮化硅(sin)和二氧化钛-硅酸盐玻璃(比如)可以用作材料。可能的材料在wo2010/028748a1的第16和17页上指定，其内容通过引用整体并入本文。

原则上，所描述的反射镜适用于任意波长的电磁辐射。特别地，反射镜适用于euv(极紫外)和duv(深紫外)范围。在此，euv范围是指0.1nm与30nm之间的波长范围，而duv范围是指30nm与200nm之间的波长范围。

根据反射镜的一个实施例，光学有效区域包括抛光区和/或反射镜涂层。有利地，这可以用来使用反射镜反射所需波长的辐射。

根据反射镜的其他实施例，光学非有效区域完全布置在光学有效区域内和/或在光学有效区域的中央。有利地，布置在光学非有效区域中的减小光学像差的装置那么可以同样完全布置在光学有效区域内和/或在光学有效区域的中央。

根据反射镜的其他实施例，反射镜包括光学有效区域和光学非有效区域之上的体积，并且减小光学像差的装置突出到体积的光学非使用部分体积中。由于减小光学像差的装置突出到光学非使用部分体积中，减小光学像差的装置可以具有对应的空间范围。减小光学像差的装置需要空间范围，以包括用来机械稳定或热稳定的装置。

根据反射镜的其他实施例，光学非使用部分体积渐缩到点和/或具有锥形平截体形状和/或椭圆基部区。原则上，光学非使用部分体积可以具有任意形状，其中应当考虑通过束路径中的光阑来产生光学非使用部分体积。

根据反射镜的其他实施例，机械稳定装置包括振动阻尼器。振动阻尼器可以用来主动或被动地衰减反射镜的可能的振动。

根据反射镜的其他实施例，机械稳定装置包括调谐质量阻尼器。调谐质量阻尼器包括调谐质量阻尼器质量体和调谐质量阻尼器弹簧。调谐质量阻尼器质量体与调谐质量阻尼器弹簧一起形成摆锤，其固有频率设定为待消除的振动频率，即，设定为反射镜的可能的振动。在此频率下，调谐质量阻尼器为其固有振动运动的目的从反射镜取走振动能量。因此，一个或多个调谐质量阻尼器优选地用来衰减特定频率下或多个特定频率下的反射镜的振动。

根据反射镜的其他实施例，反射镜包括支架，支架在一侧上连接到机械稳定装置，并且在另一侧上连接到反射镜体。有利地，机械稳定装置和支架允许增加反射镜的刚度。从而减小反射镜的变形和/或振动。此外，这还允许使用具有小的厚度的反射镜。支架分别紧固到机械稳定装置和反射镜体，其中取决于支架的设计，支架可以经受拉伸和/或压缩负载。支架可以实施为刚性、不弯曲的元件。在此情况下，支架可以经受压缩和/或拉伸负载。然而，支架也可以实施为绳、线或缆的类型。在此情况下，支架仅可以经受拉伸负载。

根据反射镜的其他实施例，各支架延伸部分穿过体积的光学使用的部分体积。支架可突出光学非使用部分体积外。在此情况下，支架实施为使得它们的尽可能少地干扰光刻设备中的束路径或投射光学单元的光学成像。这是支架可能具有薄的实施例的原因。

根据反射镜的其他实施例，支架中的每一个具有第一端和第二端，其中支架在远离反射镜体的点处用其第一端紧固到机械稳定装置，并且其中支架用其第二端附接到反射镜的边缘。以此方式，可以有利地紧固支架，以确保反射镜的增强和因此的稳定。在第一端处，支架优选地紧固到机械稳定装置的尖端或上部部分。在第二端处，支架紧固到反射镜的边缘，优选地在光学有效区域之外。以此方式，可以在反射镜的边缘与机械稳定装置的尖端之间产生拉力。此拉力可以有助于反射镜的增强且因此有助于反射镜的稳定性。

根据反射镜的其他实施例，支架主动地可致动，用于补偿光学像差。特别地，支架可以为拉伸的。反射镜可以由单独支架上的拉伸和/或压缩负载变形。反射镜的这样的变形可以用来补偿光学像差。

根据反射镜的其他实施例，为了支架的主动致动，支架通过致动器在其第二端处连接到反射镜的边缘。有利地，可以通过致动器来致动支架。因此，支架可以施加拉伸和/或压缩力。

根据反射镜的其他实施例，反射镜包括支撑柱，其在一侧上连接到机械稳定装置，并且在另一侧上在光学有效区域中或在光学非有效区域中连接到反射镜体。

支撑柱为用于稳定机械稳定装置和反射镜的附加元件。在此，支撑柱在一端处紧固到机械稳定装置，并且在另一端处紧固到反射镜体，其中紧固到反射镜体可以在光学有效区域中或在光学非有效区域中进行。

支撑柱可突出光学非使用部分体积外。在此情况下，支撑柱实施为其不干扰光刻设备中的束路径或投射光学单元的光学成像。

根据反射镜的其他实施例，反射镜体在光学非有效区域之下的区域包括与反射镜体的邻近区域不同的材料。有利地，这可以增加反射镜的稳定性。

根据反射镜的其他实施例，反射镜包括控制反射镜体的温度的装置。因为反射镜包括控制反射镜体的温度的装置，可以避免或减小反射镜由热效应造成的变形和/或不稳定性。控制反射镜体的温度的装置使得可以保持反射镜的温度不变或近似不变。可以通过控制反射镜体的温度的装置来冷却或加热反射镜。

根据反射镜的其他实施例，减小光学像差的装置包括控制反射镜体的温度的装置。有利地，从而能够以有意义的方式来使用光学非有效区域。

根据反射镜的其他实施例，控制反射镜体的温度的装置提供在反射镜体中，尤其在减小光学像差的装置之下。那么，控制反射镜体的温度的装置有利地已经位于温度应尽可能保持不变的元件中(即，在反射镜体中)。

根据反射镜的其他实施例，控制反射镜体的温度的装置包括多个加热元件。使用多个加热元件确保尽可能均匀且不变的温度分布。

根据反射镜的其他实施例，加热元件分布在反射镜体之上和/或减小光学像差的装置之上。有利地，可以分散的方式布置加热元件。减小光学像差的装置中的加热元件可以为辐射加热器，其照射反射镜体的光学有效区域。

根据反射镜的其他实施例，减小光学像差的装置具有锥形形状。那么，减小光学像差的装置有利地良好适合于在光学非使用部分体积中。

根据反射镜的其他实施例，反射镜体为光学有效区域的区域中的凸面或凹面。

根据反射镜的其他实施例，减小光学像差的装置具有集成的实施例。

此外，提出了包括上述反射镜的光刻设备的投射系统。

根据投射系统的其他实施例，后者包括光阑，所述光阑布置在投射系统的束路径中，并且配置为产生反射镜体的表面上的光学非有效区域以及光学有效区域和光学非有效区域之上的光学非使用部分体积。有利地，光阑产生光学非有效区域和光学非使用部分体积，并且因此便于将减小光学像差的装置布置在前述的区域中和前述的部分体积中。

此外，提出了包括上述反射镜或包括上述投射系统的光刻设备。

本发明其他可能的实施方式还包括关于示例性实施例在上面或下面所描述的特征或实施例的未明确提及的组合。就此而言，本领域技术人员还将把单独方面添加到本发明的各基本形式作为改良或附加。

附图说明

本发明的其他有利配置和方面为从属权利要求和下面描述的示例性实施例的主题。在下文中，参考附图基于优选的实施例更详细解释了本发明。

图1示出了euv光刻设备的示意图；

图2示出了根据投射光学单元的一部分中的一个示例性实施例的倒数第二反射镜的示意图；

图3示出了投射光学单元光瞳；

图4示出了来自图2的倒数第二反射镜的平面图；

图5示出了倒数第二反射镜的其他示例性实施例；

图6示出了倒数第二反射镜的其他示例性实施例；

图7示出了倒数第二反射镜的其他示例性实施例；以及

图8示出了倒数第二反射镜的其他示例性实施例。

具体实施方式

除非另有指明，图中的相同附图标记指代相同或功能相同的元件。还应注意到，图中的图示不一定按比例。

图1示出了euv光刻设备100的示意图，其包括束成形系统102、照明系统104以及投射系统106。束成形系统102、照明系统104以及投射系统106分别提供在真空外壳中，外壳借助抽空装置排空，其未更详细示出。真空外壳由机械室(未以任何其他细节图示)围绕，机械室中提供驱动器械，用于机械移动或调整光学元件。也可以在此机械室中还提供电控制器等。

束成形系统102具有euv光源108、准直器110以及单色器112。等离子体源或同步加速器(其发射euv范围(极紫外范围)内的辐射，即例如在从5nm至20nm的波长范围)可以例如提供作为euv光源108。由euv光源108发射的辐射由准直器110首先聚焦，之后由单色器112滤出所期望的操作波长。因此，束成形系统102调适由euv光源108发射的光的波长和空间分布。由euv光源108产生的euv辐射114具有穿过空气相对低的透射率，因此抽空束成形系统102中的、照明系统104中的以及投射系统106中的束引导空间。

在描绘的示例中，照明系统104包括第一反射镜116和第二反射镜118。这些反射镜116、118可以例如形成为分面反射镜，用于光瞳成形和将euv辐射114传到光掩模120。

光掩模120同样形成为反射光学元件，并且可以布置在系统102、104、106之外。光掩模120具有结构，其缩小的像通过投射系统106绘制在晶片122等上。为此目的，投射系统106在束引导空间中具有例如第三反射镜124和第四反射镜126。应注意到，euv光刻设备100的反射镜的数目不限于描绘的数目，也可能提供更多的反射镜或更少的反射镜。此外，为了束成形，反射镜通常在其前侧弯曲。

已经以极度简化的方式图示了具有两个反射镜124、126的投射系统106中的投射光学单元。投射光学单元优选地包括多个反射镜。图2示出了包括多个反射镜的投射光学单元的部分200。

更确切地，图2示出了投射光学单元的最后两个反射镜202、204。可以看到的是投射光学单元的最后反射镜202和投射光学单元的倒数第二反射镜204。投射光学单元的倒数第二反射镜204可以具有椭圆形状。投射光学单元的最后反射镜202包括孔径206，辐射通过孔径206到达最后两个反射镜202、204。在第一射线208和第二射线210已经穿过最后反射镜202的开口206之后，基于第一射线208和第二射线210的路线描述了束路径。图2中的箭头标记212标记了辐射的路线。第一射线208在倒数第二反射镜204的左手侧214上入射在光学有效区域220上，并且在该处反射至最后反射镜202的方向上。于是，第一射线208在最后反射镜202处反射至晶片122的方向上。第二射线210在倒数第二反射镜204的右手侧216上入射在光学有效区域220上，并且在该处反射至最后反射镜202的方向上。于是，第二射线210在最后反射镜202处反射至晶片122的方向上。光掩模120的像成像在晶片122上。

倒数第二反射镜204可以布置为接近于投射光学单元光瞳300。在图3中描绘了投射光学单元光瞳300。投射光学单元包括光瞳平面中的中央布置的遮挡光阑302。因此，分配给最后反射镜202的孔径206的投射束路径的中心射线被遮挡，即，掩盖。第一射线208和第二射线210为来自光学使用区304的区域的射线。

因为倒数第二反射镜204布置为接近投射光学单元光瞳300，投射光学单元光瞳300中通过遮挡光阑302的遮挡也传到倒数第二反射镜204。倒数第二反射镜204包括反射镜体224和表面226。由于遮挡在倒数第二反射镜204的表面226上产生光学非有效区域222。空间(即，体积228)位于光学有效区域220和光学非有效区域222之上。由于遮挡产生光学非使用部分体积230。光学非使用部分体积230优选地位于光学非有效区域222之上。然而，光学非使用部分体积230也可以部分位于光学有效区域220的部分之上。

光学非有效区域222和光学非使用部分体积230可以用来稳定倒数第二反射镜204。因此，图2中所示的减小光学像差的装置218可以布置在光学非有效区域222中。在此，减小光学像差的装置218突出到光学非使用部分体积230中。

光学非使用部分体积230可以在最后反射镜202的方向上渐缩到点。此外，光学非使用部分体积230和减小光学像差的装置218可以具有锥形形状。光学非使用部分体积230的基部区和光学非有效区域222两者都可以为椭圆形。

由于其在投射光学单元中的位置，倒数第二反射镜204可能仅具有小的厚度。这使得倒数第二反射镜204不稳定且易受振动影响。因此减小光学像差的装置218包括机械稳定装置232。即，即使倒数第二反射镜204由于其在束路径中的位置实施为具有小的厚度，也可以避免光学像差。因为布置在光学非有效区域中，减小光学像差的装置218和机械稳定装置232不干扰投射光学单元中的束路径。

机械稳定装置232可以包括调谐质量阻尼器。这样的调谐质量阻尼器包括调谐质量阻尼器质量体和调谐质量阻尼器弹簧。调谐质量阻尼器质量体和调谐质量阻尼器弹簧一起形成摆锤。摆锤的固有频率设定为倒数第二反射镜204的待消除的振动频率。以此方式，调谐质量阻尼器从倒数第二反射镜204夺取振动能量用于其自身的振动运动。可以采用一个或多个调谐质量阻尼器。调谐质量阻尼器优选地在特定频率下使用。如果要消除多个振动频率，优选地采用多个调谐质量阻尼器。

可选地，机械稳定装置232可以包括任意其他振动阻尼器取代调谐质量阻尼器或附加于调谐质量阻尼器。这样的振动阻尼器可以主动或被动地衰减反射镜的可能的振动。

图4示出了来自图2的投射光学单元的倒数第二反射镜204的平面图。图示了光学有效区域220和光学非有效区域222。光学非有效区域222位于光学有效区域220内。进而包括机械稳定装置232的减小光学像差的装置218布置在光学非有效区域222内。在光学有效区域220之外可以看见反射镜体224(即，倒数第二反射镜204)的边缘400。晶片122可以看见为邻近倒数第二反射镜204。

倒数第二反射镜204的光学有效区域220可以具有抛光区。此外，或取代于此，光学有效区域220可以具有反射镜涂层。任意情况下，光学有效区域220适于反射所采用波长的辐射。

如图4中所见，光学非有效区域222可以提供为精确地在光学有效区域220的中央。然而，光学非有效区域222也可以提供为在光学有效区域220中为偏心的。光学非有效区域222至少部分位于光学有效区域220内。

图2中所示的倒数第二反射镜204的反射镜体224具有光学有效区域220中的凸面实施例。可选地，倒数第二反射镜204在不同投射光学单元中也可以具有光学有效区域220中的凹面实施例。

图5示出了投射光学单元的倒数第二反射镜204的其他示例性实施例。在此情况下代表机械稳定装置232的减小光学像差的装置218布置在反射镜体224的表面226的光学非有效区域222中。机械稳定装置232突出到光学非使用部分体积230中。

此外，支架500可见于图5中。每个支架500的第一端502连接到机械稳定装置232的尖端506。在此情况下，尖端506表示机械稳定装置232距反射镜体224最远距离的点。每个支架500的第二端504连接到反射镜体224的边缘400。

通过机械稳定装置232和支架500，可以增加倒数第二反射镜204的刚度。从而可以减小倒数第二反射镜204的变形和/或振动。拉伸和压缩负载可以施加到支架500上。如果压缩负载施加到支架500上，需要刚性的、不弯曲的元件。压缩负载仅在这样的元件的情况下可以发生。然而，支架500也可以实施为绳、线或缆的类型。在此情况下，支架500仅可以经受拉伸负载。

如图5所示，支架500突出光学非使用部分体积230外。在此，支架500实施为和/或布置为使得它们不干扰光刻设备100中的束路径或干扰投射光学单元的光学成像。

在此示例性实施例中，机械稳定装置232可以实施为中央体，即，机械稳定装置232仅为支架500可以紧固到的元件。可选地，机械稳定装置232可以附加地包括振动阻尼器和/或调谐质量阻尼器。

图6示出了投射光学单元的倒数第二反射镜204的其他示例性实施例。下面仅描述关于图5中所描绘的倒数第二反射镜204的示例性实施例的改变。在图6所示的示例中，支架500可以主动地致动，用于补偿光学像差。为了补偿光学像差的目的，可以通过单独支架上的拉伸和/或压缩负载使反射镜变形。

如图6中可见，支架500通过致动器600在它们的第二端504处连接到倒数第二反射镜204的边缘400。支架500可以通过致动器600致动。取决于支架500的实施例，可以施加拉伸和/或压缩力。

如图6中所示，在此情况下支架500也突出光学非使用部分体积230之外。在此，支架500也实施为和/或布置为使得其不干扰光刻设备100中的束路径或投射光学单元的光学成像。

如图6中可见，在倒数第二反射镜204的其他替代配置中，反射镜体224可以包括光学非有效区域222之下的区域602，其具有与其余反射镜体224不同的材料。如果以适当方式选择材料，这可以增加倒数第二反射镜204的稳定性。

在倒数第二反射镜204的其他替代配置中，后者包括支撑柱(图中未示出)。支撑柱为分开的附加元件，用于稳定机械稳定装置232和倒数第二反射镜204。在一端，支撑柱可以紧固到机械稳定装置232，并且在另一端，它们可以紧固到反射镜体224。紧固到反射镜体224在光学有效区域220中或在光学非有效区域222中进行。

支撑柱也可以突出光学非使用部分体积230外。在此情况下，支撑柱实施为和/或布置为使得它们不干扰光刻设备100中的束路径或投射光学单元的光学成像。

图7示出了倒数第二反射镜204的其他示例性实施例。在此，来自图7的倒数第二反射镜204与来自图5的倒数第二反射镜204仅不同在于：来自图7的倒数第二反射镜204还包括控制反射镜体224的温度的装置700。控制反射镜体224的温度的装置700可以具有这样的实施例：辐射加热器辐射到反射镜体224的表面226上。

可选地，控制反射镜体224的温度的装置700也可以位于反射镜体224内。特别地，控制反射镜体的温度的装置可以位于反射镜体224内且在减小光学像差的装置218之下。此外，控制反射镜体224的温度的装置700可以包括多个加热元件。在此，加热元件可以分布在反射镜体224之上和/或减小光学像差的装置218之上。

控制反射镜体的温度的装置700使得可以避免或减小由热效应造成的反射镜的变形或不稳定性。在此，控制反射镜体的温度的装置700使得可以保持倒数第二反射镜204的温度不变或近似不变。

图8示出了倒数第二反射镜204的其他示例性实施例。在此，来自图8的倒数第二反射镜204与来自图5的倒数第二反射镜204仅不同在于：来自图8的倒数第二反射镜204不具有支架500。特别地，机械稳定装置232可以包括振动阻尼器和/或调谐质量阻尼器。

对于投射光学单元中的倒数第二反射镜204解释了所描述的示例性实施例。然而，原则上，如果对应的反射镜具有光学非有效区域，描绘的配置也可以应用于投射光学单元中的和光刻设备100中的任意其他反射镜。

此外，对于euv光刻设备100中的倒数第二反射镜204，已经解释了示例性实施例。然而，本发明不限于euv光刻设备100，并且也可以应用于其他光刻设备。

尽管已经基于各种示例性实施例描述了本发明，但是不以任何方式限制于它们，并且可以各种方式进行修改。

附图标记列表

100euv光刻设备

102束成形系统

104照明系统

106投射系统

108euv光源

110准直器

112单色器

114euv辐射

116第一反射镜

118第二反射镜

120光掩模

122晶片

124第三反射镜

126第四反射镜

200投射光学单元的部分

202投射光学单元的最后反射镜

204投射光学单元的倒数第二反射镜

206最后反射镜中的孔径

208第一射线

210第二射线

212箭头标记

214倒数第二反射镜的左手侧

216倒数第二反射镜的右手侧

218减小光学像差的装置

220光学有效区域

222光学非有效区域

224反射镜体

226表面

228体积

230光学非使用部分体积

232机械稳定装置

300投射光学单元光瞳

302遮挡光阑

304光学使用区域

400反射镜边缘

500支架

502支架的第一端

504支架的第二端

506机械稳定装置的尖端

600致动器

602反射镜体在光学非有效区域之下的区域

700控制反射镜体的温度的装置