光学系统和光刻设备技术方案

一种光学系统(200)包括至少一个反射镜(210)以及至少一个致动器装置(220)，该反射镜(210)具有反射镜主体(212)和反射镜表面(214)，该至少一个致动器装置(220)耦合到反射镜主体(212)且用于使反射镜表面(214)变形。致动器装置(220)包括：至少一个电致伸缩致动器元件(222)，用于在反射镜主体(212)中生成用于取决于电驱动电压(VS)使反射镜表面(214)变形的机械应力；至少一个电致伸缩传感器元件(224)，用于取决于传感器元件(224)的变形输出传感器信号(SS)，其中至少一个传感器元件(224)布置成直接相邻于致动器元件(222)，和/或布置成使得至少一个传感器元件(224)至少部分地配置用于将致动器元件(222)生成的机械应力转移到反射镜主体(212)。力转移到反射镜主体(212)。力转移到反射镜主体(212)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学系统和光刻设备
[0001]本专利技术涉及光学系统并且涉及具有这种光学系统的光刻设备。
[0002]通过引文将优先权申请DE 10 2020 201724.7的内容全部并入本文。
[0003]微光刻用于制造微结构化部件，诸如集成电路。使用具有照明系统和投射系统的光刻设备执行微光刻过程。凭借照明系统照明的掩模(掩模母版)的像，在这种情况下，凭借投射系统投射至涂覆有感光层(光刻胶)且布置在投射系统的像平面中的基板(例如硅晶片)上，以便将掩模结构转印至基板的感光涂层。
[0004]反射镜是已知的，其反射镜表面可以凭借适当布置的致动器以有针对性的方式变形。这允许校正或补偿光学成像误差，也称为像差。像差可以有不同的来源，特别是温度波动会导致机械应力，这会使光学元件的支持件和/或光学元件本身畸变，因此所讨论的光学元件的光学性质会发生改变。例如，在天文学中使用这种反射镜，其中术语自适应光学已经确立。在此，用测量光扫描反射镜表面，并确定与理想形状的偏差。因此，可以设置闭环控制电路，该电路基于所确定的偏差驱动对应的致动器，从而使反射镜表面更接近其理想形状。
[0005]其表面可以用致动器变形的反射镜也用于光刻设备中。然而，已知的光刻设备具有非常小的安装空间，因为许多功能单元(例如有源或无源部件)必须布置在小体积中。因此，如上所述在光刻设备中布置附加的光学测量系统以便扫描反射镜表面是不切实际的。因此，致动器的反馈控制迄今为止是不可能的，或者只能通过在经济上不合理的努力来实施。
[0006]针对上述背景，本专利技术的目的是使改进的光学系统可用。
[0007]根据第一方面，提出了具有至少一个反射镜的光学系统。反射镜具有反射镜主体和反射镜表面。提供耦合到反射镜主体的至少一个致动器装置，用于使反射镜表面变形。致动器装置包括：至少一个电致伸缩致动器元件，用于在反射镜主体中产生用于取决于电驱动电压使反射镜表面变形的机械应力，以及至少一个电致伸缩传感器元件，用于取决于传感器的变形输出传感器信号。至少一个传感器元件布置成直接邻接致动器元件和/或布置在反射镜主体的背离反射镜表面的一侧上并且至少通过致动器元件与反射镜主体分开和/或布置成使得其至少部分地设置成将由致动器元件产生的机械应力转移到反射镜主体。
[0008]该光学系统的优点是可以在不直接扫描反射镜表面的情况下检测由致动器元件引起的反射镜主体中的影响。有利地，这在物理域内是可能的，机械地或电气地，特别是外部施加的电场与取决于变形的材料的极化之间的耦合，即，在致动器和传感器不会基于不同的物理作用机制的情况下。可以说，变形和致动的检测借助于相同的作用机制发生，例如经由压电效应以机电方式发生。这使得能够对所发生的效应进行统一的描述和处理，这使光学系统的复杂性保持在低水平。由于致动器元件和传感器元件具有相同材料类别，因此光学系统也可以通过减少数量的不同过程步骤来生产。此外，光学系统因此非常坚固，可相比较更便宜地生产，并且不易出现缺陷。
[0009]光学系统特别地被设计为用于光刻设备的投射光学单元。此外，光学系统可以是光刻设备的束整形和照明系统的一部分。该光学系统还可以用于需要或期望的高精度束引导的其他
，诸如天文学、科学设备或军事光学。与已知的自适应光学单元相比，该
光学系统特别地在可用的安装空间非常有限时、当需要坚固的系统时和/或当成本起作用时具有优势。
[0010]特别地，光学系统包括至少一个反射镜。除反射镜以外，光学系统还可以具有其他反射镜、透镜元件、光栅、光阑、滤光片、腔体等，但也可以由带有致动器装置的反射镜构成。此外，光学系统可以具有带有相应致动器装置的多个反射镜。光学系统的其他光学有效元件还可以具有附加的或其他致动器，诸如电加热器、冷却器等。
[0011]至少一个反射镜的反射镜表面可以具有任何几何形状，诸如平面、凸面、凹面，或者截面可以变化。反射镜可以布置在光学系统内的束路径中的不同位置，特别是在光瞳或舱口的区域中。取决于束路径中的位置，可以由反射镜表面的变形来补偿不同的成像误差或像差。变形特别地理解为与反射镜表面的基本形状的偏差。例如，当反射镜无应力地布置在用于操作的支持件和取向中时，反射镜呈现基本形状。在此，基本形状可以偏离理想形状，例如由于反射镜自身的重量，并且由反射镜表面的变形恢复理想形状。反射镜表面的变形优选地理解为当致动器元件没有电荷、电流和电压时与反射镜表面形状的偏差。
[0012]致动器装置至少包括致动器元件和传感器元件。致动器装置还优选地包括用于以驱动电压驱动致动器元件的驱动单元。驱动电压例如由控制计算机取决于要实现的机械应力预先确定。机械应力直接确定反射镜表面的变形，其中机械应力与变形之间的函数关系取决于例如反射镜主体的材料参数和诸如几何因素的约束。替代地，控制计算机可以指定要实现的机械应力并且驱动单元本身确定为此所需的驱动电压。
[0013]致动器装置耦合到反射镜的反射镜主体，使得反射镜表面取决于致动器元件的电驱动电压而可变形。
[0014]例如，驱动单元包括电压或电流源。取决于应用，致动器元件可以通过闭环电压或充电控制进行操作。使用闭环充电控制进行驱动在致动器元件的姿态以高频改变的动态应用中是特别有利的。
[0015]致动器元件和传感器元件包括电致伸缩材料，其也被理解为包括例如压电材料。电致伸缩材料具有这样的性质：由于外部电场和材料中出现的偶极子之间的相互作用，可以在材料中产生体现材料的变形的机械应力或力。相反，材料的变形会导致材料的极化的改变，这种改变可以被测量并得出关于变形的幅度的结论。
[0016]需要指出的是，术语力、机械应力和变形可以互换使用。
[0017]电致伸缩材料的示例是含有元素铌酸铅镁(PMN)或锆钛酸铅(PZT)的陶瓷化合物。这些优选地与铂合金化以改善机械性质，其中铂降低电介质性质，特别是最大极化。因此，合金的材料成分可以由合金化因子x：PMN
x
‑
Pt1‑
x
或PZT
x
Pt1‑
x
来表征。
[0018]在光学系统的优选实施例中，电致伸缩材料具有在0
‑
40℃范围内的居里温度。在居里温度下，发生从居里温度以下的第一晶体结构到居里温度以上的第二晶体结构的相变。
[0019]致动器元件优选地具有由电致伸缩材料制成的活性区域，例如层，该区域布置在两个电极之间，即阳极和阴极。通过在阳极和阴极之间施加驱动电压，在有源区中形成电场，这导致机械应力。
[0020]致动器元件与反射镜主体机械耦合，使得致动器元件的机械应力被传递到反射镜主体，这体现为反射镜主体以及因此反射镜表面的对应变形。用特定力实现的变形的程度
取决于反射镜主体的材料的强度。
[0021]传感器元件优选地同样具有布置在两个电极之间的、由电致伸缩材料制成的有源区，例如也具有层状结构。然而，传感器元件和致动器元件可以例如在它们的几何尺寸和/或材料成分方面不同。
[0022]传感器元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学系统(200)，具有至少一个反射镜(210)，所述反射镜(210)具有反射镜主体(212)和反射镜表面(214)，并且所述光学系统具有耦合到所述反射镜主体(212)、用于使所述反射镜表面(214)变形的至少一个致动器装置(220)，其中所述致动器装置(220)包括：至少一个电致伸缩致动器元件(222)，用于在所述反射镜主体(212)中产生用于取决于电驱动电压(VS)使所述反射镜表面(214)变形的机械应力，至少一个电致伸缩传感器元件(224)，用于取决于所述传感器元件(224)的变形输出传感器信号(SS)，其中所述至少一个传感器元件(224)布置成直接邻接所述致动器元件(222)，和/或布置在所述反射镜主体(212)的背离所述反射镜表面(214)的一侧，并且至少由所述致动器元件(222)与所述反射镜主体(212)隔开和/或布置成使得所述至少一个传感器元件(224)至少部分地设置用于将所述致动器元件(222)产生的机械应力转移到所述反射镜主体(212)，并且其中所述致动器装置(220)耦合到所述反射镜主体(212)，使得所述反射镜表面(214)取决于所述致动器元件(222)的电驱动电压(VS)可变形。2.根据权利要求1所述的光学系统，还包括闭环控制单元，用于取决于所述传感器元件(224)输出的所述传感器信号(SS)控制所述致动器元件(222)的驱动电压(VS)，使得在所述反射镜主体(212)中实现预先确定的机械应力。3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其中，所述至少一个致动器元件(222)和所述至少一个传感器元件(224)被单片地制造。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学系统，其中，所述至少一个致动器元件(222)和所述至少一个传感器元件(224)集成在布置在所述反射镜(210)上的层(221)中，在所述反射镜主体(212)的背离所述反射镜表面(214)的一侧。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学系统，其中，所述至少一个传感器元件(224)至少部分地布置在沿所述反射镜表面(214)的表面法线的方向上、在所述至少一个致动器元件(222)和所述反射镜主体(212)之间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学系统，其中，所述至少一个致动器元件(222)和所述至少一个传感器元件(224)各自包括电致伸缩材料的至少一个层(L1、...、Ln)。7.根据权利要求6所述的光学系统，其中，所述至少一个致动器元件(222)具有电致伸缩材料的多个层(L1、...、Ln)，其中多个层中的每一个层(L1、...、Ln)具有分配的阴极(K1
‑
Kn)和分配的阳极(A1
‑
An)并且用相应的驱动电压(VS)可驱动。8.根据权利要求6和7中任一项所述的光学系统，其中，所述至少一个致动器元件(222)和所述至少一个传感器元件(224)形成包括至少两个层(L1、...、Ln)的层堆叠体(SL)。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的光学系统，其中，所述致动器装置(220)具有至少两个传感器元件(224)，其中所述至少两个传感器元件(224)的电致伸缩材料的材料成分不同，其中，所述至少两个传感器元件(224)中的每一个设置为用于输出传感器信号(SS)。10.根据权利要求9所述的光学系统，其中，提供确定单元(230)，用于取决于从所述至少两个传感器元件(224)输出的传感器信号(SS)确定所述反射镜主体(212)中的温度。11.根据权利要求9或10所述的光学系统，其中，提供测量单元，用于将测量交替电压(VM)施加到所述至少两个传感器元...

【专利技术属性】
技术研发人员：M曼格，M拉布，
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：