EUV光刻的光学布置制造技术

本发明专利技术涉及一种光学布置，尤其是用于微光刻的投射镜头，包括：至少一个光学元件(21)，其包括光学表面(31a)和基板(32)，其中，所述基板(32)由一材料形成，所述材料的取决于温度的热膨胀系数在与参考温度Tref有关的零交叉温度ΔTZC＝TZC-Tref处等于零，其中，在所述光学装置运行期间，所述光学表面(31a)具有取决于位置的温度分布ΔT(x，y)，取决于位置的温度分布依赖于局部辐照度(5a)，与所述参考温度Tref有关，并具有平均温度ΔTav、最小温度ΔTmin和最大温度ΔTmax，其中，所述平均温度ΔTav小于由所述最小温度ΔTmin和所述最大温度ΔTmax形成的平均值1/2(ΔTmax+ΔTmin)，并且其中，所述零交叉温度ΔTZC大于所述平均温度ΔTav。本发明专利技术还涉及一种包括这种投射镜头形式的光学布置的EUV光刻设备和一种构造光学布置的相关方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】EUV光刻的光学布置相关申请的交叉引用本申请要求于2012年1月25日提交的德国专利申请No.102012201075.0的优先权，通过引用将该德国专利申请的全部内容并入本申请公开。
本专利技术涉及一种光学布置(例如用于微光刻的投射镜头，尤其用于EUV光刻的投射镜头)、一种包括这种投射镜头的EUV光刻设备和一种构造光学布置的方法。
技术介绍
具有电介质涂层的反射光学元件(反射镜)用在EUV光刻的光学布置中。这种反射镜具有对于照射的EUV辐射(impingingEUVradiation)的通常小于70％的反射率，使得相当大比例的辐射由反射镜吸收并被转换为热量。由于对必须施加于反射镜表面(特别地，在此使用的投射镜头)的几何公差和稳定性方面的十分严格的要求，使得用作EUV光刻中的反射镜基板的材料在在此使用的工作温度范围内仅具有十分低的热膨胀系数(CTE)。为了实现这种目的，用于EUV光刻中的基板材料通常具有两种成分，它们的热膨胀系数对温度的依赖性彼此相反，使得在EUV光刻设备运行期间，热膨胀系数在反射镜处出现的温度处几乎完全彼此补偿。满足EUV应用的CTE的严格要求的第一组材料是掺杂硅酸盐玻璃，例如掺有二氧化钛的硅酸盐或石英玻璃，通常具有大于80％的硅酸盐玻璃比例。一种商业上可获得的硅酸盐玻璃由Coming公司售卖，商标为(超低膨胀玻璃)。不必说，必要时，掺有TiO2的石英玻璃还可掺杂其它材料，比如降低玻璃粘性的材料，如US2008/0004169A1所说明的，其中，使用碱金属以减少玻璃材料中条纹(striae)的影响。适用于EUV反射镜基板的第二组材料是微晶玻璃，其中，结晶相与玻璃相的比例设定成不同相的热膨胀系数几乎彼此抵消。这种微晶玻璃由Schott公司以商标提供或由Ohara公司以商标提供。上述材料的热膨胀(长度变化)对温度的关系曲线在相关温度范围内大致呈抛物线，即在特定温度处存在热膨胀的极值。零膨胀材料的热膨胀关于温度的导数(即，热膨胀系数)在该范围内大致线性地依赖温度，并在热膨胀是极值的温度处改变符号，为此，该温度称为零交叉温度(ZCT)。因此，仅在基板的工作或操作温度与零交叉温度一致的情况下，热膨胀才最小。可例如通过选择热处理期间的合适参数而在制造基板材料或坯期间将零交叉温度设定在一定极限内，或者在掺有TiO2的石英玻璃情况下，通过设定在制造石英玻璃期间使用的二氧化钛比例而将零交叉温度设定在一定极限内。在该情况下，基板中及尤其光学表面附近的零交叉温度通常尽可能均匀地设定。然而，在反射镜操作期间照在光学表面上的辐射强度或辐照度是不均匀的，并以取决于位置的方式变化，这意味着在光学表面上得到的温度分布也是不均匀的。因此，在整个表面上不能满足工作温度对应于零交叉温度的条件，使得在操作时整个表面对温度并非完全不敏感且由此没有变形。尽管热膨胀系数在工作温度偏离零交叉温度较小的情况下仍较小，但是其随着关于零交叉温度的温差的增加而进一步增加，这会导致反射表面因局部不同的线性膨胀而变形，并导致取决于变形支配的波前像差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种光学布置、一种EUV光刻设备及一种构造光学布置的方法，其中，至少一个光学元件(尤其为全部光学元件)中的工作温度(或平均温度)和零交叉温度彼此协调，以降低或最小化波前像差。专利技术主题该目的借助光学布置，例如用于微光刻、尤其用于EUV光刻的投射镜头而实现，该光学布置包括：至少一个光学元件，包括光学表面和基板，其中，基板由材料形成，所述材料的取决于温度的热膨胀系数在与参考温度有关的零交叉温度处等于零，其中，在光学布置运行期间，光学表面具有取决于位置的温度分布，取决于位置的温度分布依赖于局部辐照度，与所述参考温度有关，并具有平均温度、最小温度和最大温度，其中，平均温度小于最小温度和最大温度的平均值，以及其中，零交叉温度大于平均温度。实际上期望的是，为了使波前像差最小，光学表面处的零交叉温度和平均温度应当一致。本专利技术人发现，当表面处的温度的频率分布是关于表面平均温度对称的分布(例如高斯分布)时，这种选择确实是有利的。如果频率分布是不对称的，即，如果最大和最小温度的算术平均值偏离平均温度(由在表面上的取决于位置的温度分布的积分确定)，则为了减少波前像差，平均温度与零交叉温度不一致是更有利的。在该情况下，依赖性使得在平均温度低于最大和最小温度的算术平均值的温度频率分布情况下，平均温度应当选择成小于零交叉温度，而在相反情况下，即如果平均温度大于最小温度和最大温度的算术平均值，则平均温度在必要时应当选择成大于或等于零交叉温度。下面描述中陈述的是，尤其对于EUV光刻的投射镜头的邻近光瞳的光学元件，会发生第一种情况。不必说，温度的频率分布和取决于位置的分布是不相同的，使得光学表面处的对称(例如高斯)的取决于位置的温度分布不会在表面处导致温度值的对称频率分布，反之亦然。在一个实施例中，光学布置包括用于调节(尤其用于加热)光学元件(即，基板和/或光学表面)的温度的温度调节装置和设计成尤其对于闭环控制设定光学表面处的平均温度(或工作温度)的温度控制装置。在该实施例中，光学元件(即基板或必要时直接是光学表面)是温度调节的(即，加热或必要时冷却)。这有利于减少光学表面处的时间相关的(瞬变)的温度波动。温度控制装置可通过开环或闭环控制来控制到基板的热量供应，使得在光学元件或基板处获得平均温度，该平均温度在光学元件的光学表面，尤其在光学使用表面区域导致期望的平均温度，其中，期望的温度可以例如低于零交叉温度。不必说，对于热量供应的最优开环控制，必须考虑照在光学表面和/或基板上的辐射功率。必要时，可提供一个或多个温度传感器，它们检测基板和/或光学表面的温度，并且由温度控制装置使用用于温度的闭环控制。温度调节装置通常用于尽可能均匀地加热或冷却基板，然而，必要时，基板还可非均匀地加热或冷却，例如当设置多个彼此独立可控加热或冷却元件时。在温度调节期间设定的基板温度通常不对应于反射表面处的平均温度，因为在那儿可发生额外的热量传递效果(例如由于对流所产生)。在设定基板温度以在光学表面处获得期望平均温度时应考虑这些效果。必要时，光学表面(和/或基板)的温度调节(通常为加热)还可通过对表面额外地施加热辐射(例如红外辐射)来实现。在一个发展例中，温度控制装置设计成以取决于光学表面处的局部辐照度的方式设定平均温度和零交叉温度之间的差别，即，不仅平均温度选择成低于零交叉温度，而且平均温度与零交叉温度的偏差(差别)以取决于局部辐照度(影响温度的频率分布且因此影响光学表面处引起的波前像差)的方式限定。在该情况下，举例来说，相应的局部辐照度可分配给由特定工作参数(例如光源的照明设定、辐射强度等)表征的相应的操作情况。操作情况或工作参数与相应地使用的差别之间的分配可在温度控制装置中借助保存或存储在温度控制装置中的对应分配而实施。如此，温度控制装置可取得例如来自表格的相关差别值，并直接设定它。替代地或额外地，还可在操作期间测量或模拟取决于位置的温度分布，可确定或计算温度的频率分布、其特性和其对表面形式或波前像差的影响。在任何情况下，温度控制装置设计或编程为使平均温度适配于相应应用。在该情况下，零交叉温度和工作温度(即例如光学表本文档来自技高网...

【技术保护点】
光学布置，尤其是微光刻的投射镜头(20)，包括：至少一个光学元件(21至24)，包括光学表面(31a)和基板(32)，其中，所述基板(32)由材料形成，所述材料的取决于温度的热膨胀系数在与参考温度(Tref)有关的零交叉温度(ΔTZC＝TZC‑Tref)处等于零，其中，在所述光学装置(20)运行期间，所述光学表面(31a)具有取决于位置的温度分布(ΔT(x，y)＝T(x，y)‑TRef)，该取决于位置的温度分布依赖于局部辐照度(5a)，与所述参考温度(Tref)有关，并具有平均温度(ΔTav)、最小温度(ΔTmin)和最大温度(ΔTmax)，其中，所述平均温度(ΔTav)小于由所述最小温度(ΔTmin)和所述最大温度(ΔTmax)形成的平均值(1/2(ΔTmax+ΔTmin))，并且其中，所述零交叉温度(ΔTZC)大于所述平均温度(ΔTav)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.25 DE 102012201075.01.光学布置，包括：至少一个光学元件(21至24)，包括光学表面(31a)和基板(32)，其中，所述基板(32)由材料形成，所述材料的取决于温度的热膨胀系数在与参考温度(Tref)有关的零交叉温度(ΔTZC＝TZC-Tref)处等于零，其中，在所述光学装置运行期间，所述光学表面(31a)具有取决于位置的温度分布(ΔT(x，y)＝T(x，y)-Tref)，该取决于位置的温度分布依赖于局部辐照度(5a)，与所述参考温度(Tref)有关，并具有平均温度(ΔTav)、最小温度(ΔTmin)和最大温度(ΔTmax)，其中，所述平均温度(ΔTav)小于由所述最小温度(ΔTmin)和所述最大温度(ΔTmax)形成的平均值(1/2(ΔTmax+ΔTmin))，并且其中，所述零交叉温度(ΔTZC)大于所述平均温度(ΔTav)；以及包括调节所述光学元件(21)的温度的温度调节装置(33a)以及设计成设定所述光学表面(31a)处的平均温度(ΔTav)的温度控制装置(30)，其中，所述温度控制装置(30)设计成以取决于局部辐照度(5a)的方式设定所述零交叉温度(ΔTZC)与所述平均温度(ΔTav)之间的差别(ΔTZC-ΔTav)。2.如权利要求1所述的光学布置，其中，所述光学布置是微光刻的投射镜头。3.如权利要求1所述的光学布置，其中，所述温度控制装置(30)设计成对于闭环控制设定所述光学表面(31a)处的平均温度(ΔTav)。4.如权利要求1至3任一项所述的光学布置，其中，所述零交叉温度(ΔTZC)与所述平均温度(ΔTav)之间的差别(ΔTZC-ΔTav)设定为1/2<δT3>/<δT2>，其中，δT(x，y)表示所述取决于位置的温度分布(ΔT(x，y))与所述光学表面(31a)的平均温度(ΔTav)的偏差。5.如权利要求1至3任一项所述的光学布置，其中，所述平均温度(ΔTav)设定成使所述光学表面(31a)处的波前像差的测量值最小。6.如权利要求1至3任一项所述的光学布置，其中，所述光学布置的所有光学元件(21至24)的平均温度(ΔTav)设定成使所述光学布置的波前像差的测量值最小。7.如权利要求5所述的光学布置，其中，所述波前像差的测量值从包括以下内容的组中选择：RMS值、覆盖误差、尺度误差、远心误差、焦深、最佳焦点、彗差和像散。8.如权利要求1至3任一项所述的光学布置，其中，所述温度控制装置(30)设计成使所述温度调节装置(33a)的加热功率适配于由所述基板(32)吸收的辐射功率，使得所述平均温度(ΔTav)保持恒定。9.如上述权利要求1至3任一项所述的光学布置，其中，所述零交叉温度(ΔTZC)为至少0.1K，大于所述光学表面(31a)的平均温度(ΔTav)。10.如权利要求9所述的光学布置，其中，所述零交叉温度(ΔTZC)为至少0.2K，大于所述光学表面(31a)的平均温度(ΔTav)。11.如权利要求9所述的光学布置，其中，所述零交叉温度(ΔTZC)为至少0.4K，大于所述光学表面(31a)的平均温度(ΔTav)。12.如上述权利要求1至3任一项所述的光学布置，其中，所述光学表面(31a)具有第一区域部分(A1)和第二区域部分(A2)，在所述第一区域部分，所述温度(ΔT(x，y))大于所述平均温度(ΔTav)，在所述第二区域部分，所述温度(ΔT(x，y))小于所述平均温度(ΔTav)，其中，所述第一区域部分(A1)小于所述第二区域部分(A2)。13.如上述权利要求1至3任一项所述的光学布置，其中，所述光学元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：N贝尔，T格鲁纳，U洛林，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE