CN109073787A - 通过电子辐射改变光学元件的表面形状的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过电子辐射改变光学元件(14)的表面(12)的形状的装置(10)。装置(10)包括电子辐射单元(16)，该电子辐射单元(16)以局部分辨的能量剂量分布(36)将电子辐射到表面(12)上，以便于在光学元件(14)中产生局部材料压缩。装置(10)还包括控制单元(32)，该控制单元(32)由通过质量函数(50)的最小化的优化过程，从光学元件(14)的表面形状的指定目标的变化(34)确定空间分辨的能量剂量分布(36)，使得将光学元件的表面形状的目标变化和实际变化之间的差异最小化，该实际的变化基于所确定的规范产生。质量函数(50)包含将局部压缩转换为表面(12)的产生的形状变化的转换项(42)，该局部压缩在表面(12)的区域中描述材料压缩。转换项(42)考虑由局部压缩产生的表面凹陷(20)和表面(12)的变形二者，该表面(12)的变形基于平行于表面(12)作用的力而产生。本发明还涉及对应的方法和微光刻的投射镜头。

Description

通过电子辐射改变光学元件的表面形状的装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月4日的德国专利申请10 2016 203 591.6的优先权。该专利申请的全部公开内容通过引用并入本申请中。

技术领域

本发明涉及通过电子辐射改变光学元件的表面形状的装置及方法。此外，本发明涉及微光刻的投射镜头以及检查微光刻的基板的检查单元(诸如掩模母版检查单元或晶片检查单元)，其各包括通过上述提及的方法制造的光学元件。

背景技术

从现有技术已知，由于电子辐射，在非晶材料的情况下会发生材料致密化。就此而言，一种方法在于由于电子束的能量输入使表面附近的电子键重新分布，因此发生材料的压缩。该效应可以用于处理光学元件。

作为示例，WO 2011/020 655 A1描述了通过电子辐射，均匀压缩反射镜的基板的或者已经提供有反射涂层的基板的整个表面。在表面的附近的均匀致密化带来表面的一致的凹陷而不会显著改变光学表面形状。该措施可以防止在使用期间由高能辐射进一步压缩反射镜中的部分区域，例如用EUV辐射(极紫外波长范围中的辐射)的微光刻的投射镜头。

DE 10 2012 212 199 A1还公开了通过电子辐射来进行由玻璃或陶瓷构成的微结构化或纳米结构化构件的表面结构化。为此，可以将具有在要制造的最小结构的区域中的直径的电子束指引到表面的已选择的部分区域，以便于实现局部致密化并且因此表面的局部凹陷对应于期望的表面结构化。此外，给定用电子束处理微光刻的投射曝光设备的光学元件的描述。可以由适当实现的致密化和光学元件的光学表面的形状的伴随的变化，来补偿由老化效应引起的投射曝光设备的成像像差。

为了控制电子辐射，常规操作是首先确定能量剂量分布，该能量剂量分布由辐射引入到光学元件中并且适合由于带来材料的致密化而导致光学元件的表面形状的期望校正。根据现有技术，通过模拟入射能量剂量分布对表面形状的变化的影响来确定能量剂量分布。所述模拟是基于由电子辐射带来的局部压缩和由此带来的光学元件的表面凹陷之间的所假设的线性关系。

在由电子辐射处理光学元件的表面期间的一个问题是，表面的实际实现的形状校正会偏离于期望的形状校正，其例如由于引入的材料应力而由光学元件的变形带来。该偏离造成的问题特别是因为，EUV光刻的投射曝光设备的反射镜元件的校正期间的窄的公差的预先定义。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供解决前述问题的装置和方法，并且特别地可以通过电子辐射以高精度实现光学元件的表面形状的预先定义的期望变化。

根据本发明的解决方案

上述目的可以根据本发明例如由通过电子辐射改变光学元件的表面形状的装置来实现，其中该装置包括电子辐射单元和控制单元：该电子辐射单元配置为，出于在光学元件中产生局部材料致密化的目的以局部分辨的能量剂量分布将电子辐射到表面上；以及该控制单元配置为，由通过优值函数的最小化的优化，从光学元件的表面形状的预先定义的期望的变化确定用于控制电子辐射单元的局部分辨的能量剂量分布的预先定义，该优值函数的最小化包含寻找变量或自变量，具有该变量或自变量的优值函数具有最小值。在这种情况下，确定局部分辨的能量剂量分布的预先定义，使得将光学元件的表面形状的期望的变化和实际变化之间的差异最小化，所述实际的变化是由于所确定的预先定义带来的。优值函数包含将局部压缩转换到光学元件的表面的产生的形状变化中的转换项，该局部压缩描述在表面的面积元素的区域中的材料致密化。在这种情况下，转换项配置为，考虑由面积元素的区域中的局部压缩引起的表面凹陷和表面的至少一个区段的变形的二者，该至少一个区段的面积是面积元素的面积的几倍，所述变形由于平行于表面作用的力由局部压缩引起。

本发明基于以下观点：在光学元件的材料中的局部压缩的情况下，除了局部表面凹陷以外，在光学元件的主体中还诱导应力，该应力可以导致表面的形变远远超过压缩的局部区域。根据本发明通过考虑由于平行于表面作用的力所引起的光学元件的形变而进行优化计算来确定局部分辨的能量剂量分布的预先定义，使得以相当大改进的精确度来实现光学元件的表面形状的预先定义的期望的变化是可能的。

换言之，通过解决优化问题执行对局部分辨的能量剂量分布的确定。在这种情况下，计算出取决于局部分辨的能量剂量的表面变化并且将其适配于预先定义的期望的变化。优化使用期望的变化作为输入，并且将为了实现期望的变化的最佳局部分辨的能量剂量分布作为结果输出。在这种情况下，通过改变优值函数的变量或自变量使还称为目标函数的优值函数的值最大化。

能量剂量应当被理解为意味着通过电子辐射引入到光学元件中的每个面积的能量。能量剂量的适当单位是例如J/mm²。所提到的局部分辨的能量剂量分布在此应该被理解为意味着每个面积引入的能量的分布e(x，y)，其为光学元件的表面的表面坐标x、y的函数。

面积元素可以例如是在由电子辐射单元辐射期间由均匀的能量剂量冲击的光学元件的表面的面积区段。就此而言，面积元素可以具有例如由电子辐射单元辐射到表面上的电子束的横截面的范围。

如所提及的，转换项不仅考虑由局部压缩引起且直接发生在压缩的区域中的光学元件的表面的凹陷，而且考虑表面的至少一个区段的变形(特别是光学元件的整个表面的变形)，该至少一个区段与由直接凹陷影响的区域相比较扩大了数倍。该变形是由于由电子辐射发起的压缩在所有空间方向上描述材料致密化。在平行于表面延伸的方向上的材料致密化在光学元件中产生应力，这然后导致所提及的变形。

转换项可以特别地是线性运算符A，其在下文中还称为压缩灵敏度运算符。在这种情况下，在整个表面的产生的形状变化h(x，y)和局部分辨的压缩g(x，y)之间假设以下线性关系：

Ag＝h。

例如具有该关系和表面形状的期望的变化b的以下表达式可以用作优值函数：

||Ag-b||²。

作为示例优化问题结果如下：

||Ag-b||²→min。

基于由控制单元所确定的能量剂量分布的预先定义e(x,y)，可以确定例如通过电子辐射单元辐射到光学元件的表面上的电子束在表面的单独位置处的相应驻留时间。替代地，针对表面的单独位置，还可以确定强度控制的电子束的强度。所述强度描述每个单位时间入射在面积元素上的电子数目。

依据根据本发明的一个实施例，在优值函数中，局部压缩被描述为能量剂量分布的函数，并且控制单元配置为出于优化优值函数的目的改变能量剂量分布。因此，在这种情况下，能量剂量分布是优化所基于的优值函数的变量。在这种情况下，根据一个示例性实施例，在优值函数中，压缩g(x，y)被描述为能量剂量分布e(x,y)的函数，如下：

g(x，y)＝c_cpe^α(x，y)。

在这种情况下，参数c_cp和α是取决于电子能量、光学元件的层构成和层厚度的常数。在压缩g(x,y)和能量剂量分布e(x,y)之间的这个关系可以用运算上简单的方式来实现。

依据根据本发明的其他实施例，在优值函数中通过幂级数展开描述局部压缩，其中能量剂量分布在至少两个不同的幂次中起到作为基系统的功能。局部压缩g(x,y)还可以表示为能量剂量分布e(x,y)的函数并且以展开系数ai表示如下：

g(e)＝a₁e+a₂e²+a₃e³+...+a_Me^M。

特别地，在一个优选的实施例中，局部压缩g(x，y)描述如下：

g＝a₁e+a₂e²，

其中e是能量剂量分布并且a₁和a₂是幂级数展开的展开系数。使用多项式或幂级数展开，使得取决于所用的幂的数目由能量剂量e(x,y)分布来实现对局部压缩g(x,y)描述的需要的精确度是可能的。

在根据本发明的一个实施例中，控制单元配置为，出于优值函数的值的优化的目的来改变局部压缩。因此，局部压缩是优化所基于的优值函数的变量。在这种情况下，局部压缩可以描述为例如上文所述的局部分辨的压缩g(x,y)的形式。

依据根据本发明的一个实施例，转换项是积分运算符。在产生的形状变化h(x，y)和局部分辨的压缩g(x,y)之间可以假设已经如上进一步所述的线性关系Ag＝h。因此在该示例性实施例中以下是成立的：

其中A(x，y，x’，y’)是与线性运算符A相关联的积分核并且是辐射的面积。

根据一个实施例，控制单元包括配置为通过有限元方法确定转换项的确定单元。有限元方法(FEM)是本领域技术人员已知的用于求解偏微分方程式的数值方法。可以在立体的情况下使用FEM，来计算作为能量输出的的结果的变形。还可以通过FEM来确定在表面的不同位置处多个局部压缩对整个表面的形状的影响并且因此确定对应的转换项。

在其它实施例中，确定单元配置为，考虑光学元件的几何形状和/或光学元件在光学布置中的使用的位置来确定转换项。几何形状、使用的位置或二者变量因此是确定单元的输入变量。特别地，可以考虑光学有效区域的形状、在光学有效区域周围的边缘的形状或光学元件的整个三维形状。此外，光学元件中的各取决于使用的位置的刚性主体自由度可以影响转换项的确定。关于其考虑使用的位置的光学布置可以例如是光刻的投射曝光设备的光学系统，特别是这种曝光设备的投射镜头。

此外，在根据本发明的一个实施例中，确定单元配置为，基于光学元件的表面之上以所述局部分辨的方式描述压缩的压缩分布来执行转换项的确定。在这种情况下，压缩分布通过多项式基来表示。特别地，切比雪夫多项式可以用作表示压缩分布的基系统。由切比雪夫多项式构成的基函数系统特别地适合于近似矩形的表面。替代地，还可以使用B样条(基础样条)作为表示压缩分布的基函数。

根据其他实施例，该装置包括由配置为由以下确定转换项的确定单元：基于在光学元件的表面之上以局部分辨的方式描述压缩的压缩分布来确定光学元件的表面的产生的形状变化，所述压缩分布通过多项式基来表示，并且从产生的形状变化确定线性运算符作为转换项。产生的形状变化可以是在下文中称为产生的总体变化h(x，y)的变量，压缩分布可以是变量g(x，y)，多项式基可以是切比雪夫多项式T_nm(x，y)或包括切比雪夫多项式T_nm(x，y)和截止函数Ψ的组合ΨT_nm，并且线性运算符可以是变量A。

上面所提及的目的另外可以由通过电子辐射改变光学元件的表面形状的方法来实现。该方法包括由通过优值函数的最小化的优化，从光学元件的表面形状的预先定义的期望的变化确定用于电子辐射的局部分辨的能量剂量分布的预先定义，使得将光学元件的表面形状的期望的变化和实际变化之间的差异最小化，所述实际的变化是由于所确定的预先定义而带来。优值函数包含将局部压缩转换为光学元件的表面的产生的形状变化的转换项，其中该局部压缩描述在表面的面积元素的区域中由电子辐射产生的材料致密化。在这种情况下，转换项配置为，考虑由面积元素的区域中的局部压缩引起的表面凹陷和表面的至少一个区段的变形二者，该至少一个区段的面积是面积元素的面积的倍数，所述变形由于平行于表面作用的力由局部压缩引起。此外，出于在光学元件中产生局部压缩的目的，所述方法包含以与所确定的预先定义对应的局部分辨的能量剂量分布将电子辐射到光学元件的表面上。

类似于根据本发明的装置，优值函数中的转换项不仅考虑由局部压缩引起的局部表面凹陷而且考虑表面或整个表面的部分区段的变形，所述变形由应力带来。借助于该措施，以通过优值函数的优化来确定局部分辨的能量剂量分布，利用其使得通过电子辐射的表面的高精度变变化成为可能。

依据根据本发明的一个实施例，在优值函数中，局部压缩被描述为能量剂量分布的函数，并且在通过优值函数的优化期间改变能量剂量分布。

根据其他实施例，在通过优值函数的优化期间，改变局部压缩。在根据本发明的其他实施例中，通过有限元方法确定转换项。

根据一个实施例，通过多项式基表示在光学元件的表面之上以局部分辨方式表示压缩的压缩分布，并且基于通过多项式基所表示的压缩分布来确定转换项。作为示例，由切比雪夫多项式或B样条(基础样条)构成的基函数系统可以用作表示压缩分布或局部分辨的局部压缩的多项式基。

根据其他实施例，转换项确定如下：通过多项式基表示在光学元件的表面之上以局部分辨方式描述压缩的压缩分布；基于通过多项式基所表示的压缩分布来确定光学元件的表面的产生的形状变化；并且从产生的形状变化确定线性运算符作为转换项。

根据本发明的一个实施例中，光学元件是微光刻的投射镜头的部件。特别地，光学元件可以设计为透镜元件或者反射镜。在其它实施例中，光学元件是微光刻的投射曝光设备的照明系统的部件。此外，光学元件还可以具有衍射结构。

根据一个实施例，光学元件是反射极紫外辐射的反射镜。因此反射镜设计为反射电磁辐射，该电磁辐射具有小于100nm的波长、特别地近似13.5nm或近似6.7nm的波长。为此，反射镜提供有对应配置的反射涂层。根据该实施例，表面形状的变化可以在完整的反射镜上或者在临时地提供有导电涂层的基板上进行并且使得以对于EUV范围足够的精确度来改变表面形状是可能的。

此外，根据本发明提供微光刻的投射镜头。投射镜头包括至少一个光学元件，该至少一个光学元件已经通过根据本发明的方法或者根据本发明的装置的上述示例性实施例中的一个来制造。特别地，至少一个光学元件可以是反射极紫外辐射的反射镜。因此投射镜头可以设计为在EUV微光刻中使用。同样地，还可以提供微光刻的投射曝光设备的照明系统。在这种情况下，照明系统包括至少一个光学元件，该至少一个光学元件已经通过根据本发明的方法或者根据本发明的装置的上述示例性实施例中的一个来制造。

此外，根据本发明提供检查微光刻的基板的检查单元。基板可以是掩模母版或晶片。相应地，检查单元因此可以配置为掩模母版检查单元或为晶片检查单元。检查单元包括至少一个光学元件，该至少一个光学元件已经通过根据本发明的方法或者根据本发明的装置的上述示例性实施例中的一个来制造。以这种方法制造的光学元件特别地可以是检查单元的成像镜头的部件。

关于根据本发明的装置的上述的实施例、示例性实施例和实施例变型等所指定的特征，可以对应地应用于根据本发明的方法。在附图的说明和权利要求中解释根据本发明的实施例的这些和其他特征。单独的特征可以分别地或组合地实施作为本发明的实施例。此外，在本申请悬而未决的期间或之后，它们可以描述独立的可保护的有利的实施例以及仅在合理的情况下其所主张的保护。

附图说明

参照所附的示意性附图，在根据本发明的示例性实施例的如下的详细描述中示出了本发明的上述和其他的有利特征。附图中：

图1以示意性图示示出了根据本发明通过电子辐射改变光学元件的表面形状的装置的一个示例性实施例，

图2示出了根据图1装置的的控制单元的结构和功能的示意图，

图3示出了包括投射镜头的微光刻的投射曝光设备，该投射镜头包括通过根据图1的装置制造的光学元件，以及

图4示出了检查微光刻的基板的检查单元，所述基板包括通过根据图1的装置制造的光学元件。

具体实施方式

在下文描述的示例实施例或者实施例或者实施例变型中，功能上或结构上彼此相似的元件尽可能地提供有相同或相似的附图标记。因此，为了理解特定示例性实施例的单独的元件的特征，应当参考本发明的其他示例性实施例的描述或者本发明的一般性描述。

为了便于描述，在附图中指示笛卡尔xyz坐标系，从该坐标系，在图中示出的部件的相应位置关系是显而易见的。在图1中，y方向垂直于附图的平面延伸到所述平面中，x朝右延伸并且z方向朝上延伸。

根据本发明的装置的示例性实施例的部件和功能与根据本发明的方法的对应的示例性实施例一起在下文描述。

图1示意性示出了通过电子辐射改变光学元件14的表面12的形状的装置10的一个示例性实施例。作为示例，EUV波长范围(即具有小于100nm的波长、特别地近似13.5nm或近似6.7nm的波长的电磁辐射)的反射镜提供为光学元件14。如下文参考图3所示的，这可以是EUV微光刻的投射曝光设备的投射镜头的反射镜或者掩模照明系统的反射镜。然而，装置10还可以适合于其他光学元件(例如其他波长范围的反射镜、透镜元件或具有衍射结构的光学元件)的高精度表面形状制造或表面形状变化。

装置10包含电子辐射单元16，以生成指引并且聚焦到表面12的可选择的位置上的电子束18。电子束18积极配置为，特别地使得取决于能量剂量，带来在表面12附近的光学元件14的材料的或多或少很显著的局部压缩。能量剂量应当被理解为意味着由电子束18引入到光学元件14中的每个面积的能量。因此，能量剂量特别地依赖于在已选择的位置处的电子束的驻留持续时间，并且依赖于所述电子束的强度。

局部压缩带来面积元素21的区域中的局部表面凹陷20。出于说明的目的，以非常放大的方式描绘表面凹陷20。特别地在非晶材料中由于电子键的重新分布产生压缩。在这种情况下，在全部空间方向上实现局部压缩，也就是说不仅是在负z方向上在面积元素21的区域中的局部表面凹陷20而且是平行于表面12的压缩(也就是说近似沿着xy平面)发生。在这种情况下，平行于表面12作用的力25出现，因此将应力引入在光学元件14中。所述应力可以带来表面区段23的变形，该变形显著大于由局部压缩影响的面积元素21。表面区段23可以包括表面12的一部分或者整个表面12。

为了生成电子束18，电子辐射单元16包含电子源22和加速单元24。作为示例，白炽阴极、晶体阴极或场发射阴极可以用作电子源22。加速单元24将由电子源22所发射的电子加速并且聚焦。为此，加速单元24可以具有阳极，该阳极具有相对于电子源22较高的正静电势并且具有用于加速电子的小出口。为了聚焦并且为了设定电子束18的强度，加速单元24还包含控制电极，例如维纳尔(Wehnelt)圆柱电极。强度或束电流指示每单位时间通过垂直于电子束的虚像区域的电子的数目。

为了聚焦来自于加速单元24的电子束18，电子辐射单元16还包括具有适当配置的电部件或磁部件的聚焦单元26。

由电子辐射单元16的偏转单元28可以在x方向上和y方向上二者偏转电子束18。出于该目的，偏转单元28同样包含适当配置的电部件或磁部件。取决于偏转单元28的设定，电子束18冲击在光学元件14的表面12上的特定位置(x，y)处。以这种方法，表面12的多个不同位置可以被连续辐射，并且因此可以实现在表面12之上的局部分辨的能量剂量分布。局部分辨的能量剂量分布在此应该被理解为意味着每个面积引入的能量的分布e(x，y)作为光学元件14的表面12的表面坐标x、y的函数。在这种情况下，可以例如以类似栅格的方式或者在整个表面之上连续地执行辐射。此外，要辐射的不同位置的不规则的或规则的布置(例如布置为线、圆、椭圆等)是可能的。

为了避免电子束18的电子被空气吸收，电子辐射单元16还具有真空室30，其中布置电子源22、加速单元24、聚焦单元26、偏转单元28、以及光学元件14或光学元件14的至少表面12。

装置10还包含控制电子辐射单元16的控制单元32。控制单元32配置为，特别地从光学元件14的表面12的预先定义的期望变化34，确定以电子束18辐射表面12的局部分辨的能量剂量分布36，通过该分布非常精确地实现期望变化34。

出于该目的，控制单元32包含优化优值函数的数值的优化模块38。此外，装置10包含确定转换项42的确定单元40。转换项42用在优值函数中，用于考虑到局部表面凹陷20以及表面12的变形将局部压缩转换为表面12的形状的产生的变化，所述变形由平行于表面12作用的力25引起。在下文更详细地解释优化模块38的和确定单元40的构造和功能。

此外，控制单元32包括转换模块44。在该示例性实施例中，转换模块44将所确定的局部分辨的能量剂量分布36转换为特定的表面坐标x、y的电子束18的局部分辨的驻留持续时间46中。位置依赖的驻留持续时间46随后用于对应地设定偏转单元28。表面12上确定的能量剂量分布36以及因此光学元件14的表面12的形状的对应的、高精度变化以这种方式实现。

在替代的示例性实施例中，转换模块44从确定的位置依赖的能量剂量分布36来生成代替驻留持续时间或除了驻留持续时间以外的电子束18的局部分辨的强度。此外，附加地或替代地，通过聚焦单元26或者通过加速单元24的电子的加速或动能可以实现聚焦的局部依赖设定。

图2以更多细节示出了具有优化模块38的控制单元32的结构和功能。为了针对表面12上的预先定义的期望变化34确定由e(x，y)所描述的适当的局部分辨的能量剂量分布36，所述期望变化由b(x，y)描述，具有优化算法48的优化模块38通过优值函数50(还叫做目标函数)来进行优化。在该示例性实施例中，寻求位置依赖的压缩g(x，y)并且因此间接寻求位置依赖的能量剂量分布e(x，y)，使得优值函数50产生最小值。在这种情况下，还考虑到由局部压缩(特别地借助于转换项42)引起的表面12的非局部应力变形，特别是借助于转换项42。

下文描述优值函数50的一些实施例。因为局部压缩发生在比表面12的长度尺度显著更小的长度尺度上，压缩g(x，y)和表面12的导致的总体变化h(x，y)之间可以假设线性关系：

Ag＝h。 (1)

在这种情况下，转换项42指定为线性运算符A。在该示例性实施例下，线性运算符A是积分运算符：

其中A(x，y，x′，y′)是与线性运算符A相关联的积分核并且是辐射的面积。由于边缘减弱，辐射的面积多少大于表面12的覆盖区或基本面积Ω。在替代示例性实施例，还可以使用非线性运算符A。

使用等式(1)和表面12的形状的期望变化b(x，y)，优值函数50的一个实施例被读取为：

其中作为范数，在表面12的基本面积Ω上使用平方可积分的函数的L²范数：

可以使用期望的表面变化或者与表面变化对应的波前变化作为预先定义的期望变化b(x，y)。作为优化问题，因此为预先定义的期望变化b(x，y)寻求总是正的压缩g(x，y)≥0，使得：

优值函数50的其他实施例考虑了压缩总是为正以及总是诱导正的离焦的情况。为了补偿表面形变的该优选方向，优化中考虑光学元件14的可调整的刚性主体自由度。例如，在诸如投射镜头的光学系统内，该刚性主体自由度通常取决于光学元件14的几何形状以及该光学元件14的使用位置。

为了考虑刚性主体自由度，作为基础的是波前变化的希尔伯特空间与标量积。

<f₁，f₂>＝∫Ωf₁(x，y)f₂(x，y)dxdy (6)

可以通过使用刚性主体自由度来消除的可调整的波前变化或者误差形成的子空间利用到子空间上的投影符P_B，可以在优值函数50中考虑刚性主体自由度。作为优化问题，则为形式为波前变化的预先定义的表面变化b(x，y)寻求压缩g(x，y)≥0，使得：

其中是(1-P_B)是对到不能使用刚性主体自由度来消除的波前变化或者误差的子空间上的P_B的投影符补充。使用适当的基准以及考虑光学元件14的几何形状和使用位置对的计算例如由确定单元40来执行。下面还更详细地解释。

在优化问题的一个配置中，通过约束52附加地考虑关于刚性主体自由度的行进限制。行进v是矢量空间V的元素。由灵敏度矩阵M描述波前变化的空间中行进v的效果。因此，这适用为针对系统的至少一个解的约束。

P_BAg＝Mv (8)

v_min＜v＜v_max适用，其中v_min和v_max表示行进限制。

在优化问题的其他配置中，最大压缩及其梯度由约束54限制。

根据一个示例性实施例，因此作为优化问题，为形式为波前变化的期望的表面变化b(x，y)寻求压缩g(x,y)≥0，使得：

对于系统的至少一个解，操纵器行进表示v_min＜v＜v_max：

P_BAg＝Mv， (11)

并且g(x，y)的最大范数及其导数限制如下：

在上面所描述的示例性实施例中，局部分辨的压缩g(x,y)变化以便于优化优值函数50的值。作为结果因此出现最佳局部分辨的压缩g(x，y)。从所确定的压缩g(x,y)，作为示例使用以下等式：

g(x，y)＝c_cpe^α(x，y)， (13)

可以确定关联的局部分辨的能量剂量分布e(x,y)。在这种情况下，参数c_cp和α是取决于电子能量、光学元件的层构成和层厚度的常数。在压缩g(x,y)和能量剂量分布e(x，y)之间的这个关系可以用运算上不复杂的方式来实现。

替代地，为了从局部压缩g(x,y)确定能量剂量分布e(x,y)，还可以基于能量剂量分布使用幂级数展开或多项式：

g(e)＝a₁e+a₂e²+a₃e³+...+a_Me^M， (14)

其中a_i是展开系数。优选地，在这种情况下使用能量剂量分布的至少两个不同幂。特别地，在一个优选的示例性实施例，为了简化优化，将局部压缩g(x,y)描述为能量剂量分布e(x，y)的函数，如下：

g＝a₁e+a₂e²。 (15)

在其他示例性实施例中，优值函数50中的局部压缩g(x，y)被能量剂量分布e(x,y)替换。作为示例，等式中(13)、(14)或(15)的一个可以用于该目的。在一个优化中，能量剂量分布e(x,y)变化以代替压缩g(x，y)。出于该目的，进行约束52和54的对应的调整。

代替压缩g(x，y)和能量剂量分布e(x，y)之间如上所述的确定性函数关系，还可以使用随机方法。函数关系进而附加地具有随机波动。然后则可以例如针对优值函数的期望的值或变化来执行优化。

为了确定转换项42或线性运算符A，一个实施例包括首先对于局部压缩g(x，y)和预先定义的波前变化或期望变化b(x，y)确定适当的基函数系统。为局部分辨的压缩g(x，y)(以下还叫做压缩分布)做出具有基函数系统的适当函数空间的选择，可以例如由确定单元40考虑光学元件14的几何形状来执行。就此而言，例如对于近似矩形表面12，由切比雪夫多项式构成的函数集合可以选择作为基础：

T_nm(x，y)＝T_n(x)T_m(y)。 (16)

在此将函数T_nm的定义范围在此延伸到涵盖辐射的面积此外，每个基函数T_nm乘以截止函数Ψ，该截止函数Ψ在表面12上的值为1并且在辐射的面积的边缘处趋向于零。以这种方法实现的是，由基系统所表示的压缩也在边缘处消失。压缩分布g(x，y)然后可以表示为函数ΨTnm的线性组合。例如，其他替代函数集合可以是B样条。

作为示例，将由泽尼克多项式的线性组合构造的标准正交系统选择作为，针对希尔伯特空间中波前变化的形状的预先定义的期望表面变化b(x，y)的基础。

借助于压缩分布g(x，y)的基系统和预先定义的波前变化b(x，y)，可以由矩阵描述转换项42或线性运算符A。为此，通过对压缩分布g(x，y)的基函数ΨT_nm的有限元计算，确定单元40首先确定在每个情况下表面12的产生的总体变化h(x，y)。利用有限元计算的结果，确定单元40确定转换项42，该转换项42考虑光学元件14的刚性主体自由度、几何形状和使用位置。在这种情况下，首先可以确定投影符P_B。所确定的转换项32随后转移到控制单元32的优化模块38并且在优值函数50的优化期间被使用。

为了改变表面12的形状，首先形式为期望的表面变化b(x，y)34的波前变化转移到控制单元32。在这种情况下，如上所述的期望的表面变化可以表示为泽尼克多项式的线性组合。通过表面12的测量已经可以预先确定期望的表面变化34。作为示例，可以出于该目的采用本领域技术人员已知的相移方法或其他方法。

利用如所输入的期望的表面变化34，优化模块38实施优化算法48。在这种情况下，考虑了约束52和54，以已经预先确定的转换项42最小化优值函数50。针对期望变化确定适当的局部分辨的能量剂量分布36，作为优化的结果或输出。将所确定的能量剂量分布36由转换模块44随后转换为表面12的不同位置的电子束18的位置依赖的驻留持续时间46。位置依赖的驻留持续时间46最终由控制电子辐射单元16的控制单元32来使用。替代地，电子束18的局部依赖强度还可以是预先定义的。

以这种方法执行的表面12的电子辐射带来了压缩分布，其高度精确地实现由平行于表面12的应力导致的表面的变形和局部表面凹陷20所需要的期望变化34。因为在由优化模块38的实际优化期间，为了确定来自局部压缩的产生的总体变化不执行FEM，甚至对于多个光学元件能够快速地执行形状的变化。装置10特别地适合于高精度地处理EUV微光刻中的投射镜头或其他光学系统的反射镜。

图3示出了包括投射镜头110的微光刻的投射曝光设备100的示意性截面视图，该投射镜头110包括形式为反射镜14-1、14-2或14-3的至少一个光学元件14，已经使用在上文实施例中的一个中改变表面形状的根据本发明的的装置10来制造所述光学元件。

投射曝光设备10包括产生曝光辐射104的照明系统102，该曝光辐射104形式为波长＜100nm、特别地波长近似13.5nm或近似6.8nm的EUV辐射(极紫外辐射)。在其他变型(附图中未示出)中，曝光辐射104可以是已知的DUV辐射，即在具有例如248nm或193nm波长的深UV波长范围中的辐射。

曝光辐射104入射在其上布置待成像的掩模结构的光刻掩模106上。在此，如图3所示，可以在光刻掩模106处将曝光辐射104反射，如同在使用EUV辐射时通常的情况一样。替代地，光刻掩模106还可以配置为透射式掩模。在这种情况下，曝光辐射104穿过掩模106。

使用投射镜头110实现将掩模结构成像在布置在像平面116中的晶片114上，该投射镜头110包括多个反射镜，其中图3作为示例示出了三个反射镜，确切地说是反射镜14-1、14-2和14-3。

图4示出了检查微光刻的基板的检查单元200的示意性截面视图。待检查的基板可以是光刻掩模母版或晶片。在第一种情况下，检查单元200是掩模母版检查单元，并且在第二种情况下是晶片检查单元。

检查单元200包括含有形式为反射镜214-1、214-2或214-3的至少一个光学元件14的成像镜头210，已经使用在上文实施例中的一个中改变表面形状的根据本发明的的装置10来制造所述光学元件。

检查单元200包括产生检查辐射204的照明系统202，该检查辐射204形式为波长＜100nm、特别地波长近似13.5nm或近似6.8nm的EUV辐射(极紫外辐射)。在其他变型(附图中未示出)中，检查辐射204可以是已知的DUV辐射，即具有例如248nm或193nm波长的深UV波长范围中的辐射、或可见波长范围中的辐射。在检查单元200实施为掩模母版检查单元的情况下，检查辐射204的波长对应于待检查的掩模母版配置为在投射曝光设备中使用的波长。

检查辐射204入射在待检查的测试基板上，如上文提到的，该待检查的测试基板取决于检查单元200的实施例，可以是其上布置待成像的掩模结构的光刻掩模母版或晶片。在此，如图4所示，可以在测试基板206处将检查辐射204反射，如同在使用EUV辐射时通常的情况一样。替代地，在掩模母版检查单元的情况下，辐射还可以透射经过形式为掩模母版的测试基板26。

在检查期间，通过成像镜头210，在相应时间点，将由检查辐射204辐射的测试基板206的区段成像到布置在成像镜头210的像平面216中的检测器220上。出于检查测试基板206的整个表面的目的，测试基板206关于成像镜头210的光轴横向地逐步位移。成像镜头210包括多个反射镜，其中图4作为示例示出了三个反射镜，即反射镜214-1、214-2和214-3。

上文描述的示例性实施例被认为是示例性的。由此实现的本公开首先能够使本领域技术人员理解本发明和与其关联的优点，并且其次涵盖了在本领域技术人员的理解内所述结构和方法的显而易见的变化和修改。因此，只要这些变化和修改落入根据所附权利要求的限定的本发明的范围内，所有这些变化和修改以及等同物都旨在被权利要求的保护范围所涵盖。

本发明涵盖以下条款中所描述的方面。这些条款构成说明书的部分而不是权利要求书：

条款1：一种通过电子辐射改变光学元件(14)的表面(12)的形状的装置(10)，包括：

-电子辐射单元(16)，配置为出于在光学元件(14)中产生局部材料致密化的目的以局部分辨的能量剂量分布(36)将电子辐射到表面(12)上。

-控制单元(32)，配置为由通过优值函数(50)的最小化的优化，从光学元件(14)的表面形状的预先定义的期望变化(34)确定局部分辨的能量剂量分布(36)的预先定义，以控制电子辐射单元(16)，使得将光学元件的表面形状的期望变化和实际变化之间的差异最小化，所述实际变化是由于所确定的预先定义而带来。

其中优值函数(50)包含将局部压缩转换为光学元件(14)的表面(12)的产生的形状变化的转换项(42)，该局部压缩描述在表面(12)的面积元素(21)的区域中的材料致密化。

其中转换项(42)配置为考虑由面积元素的区域中的局部压缩引起的表面凹陷(20)和表面(12)的至少一个区段(23)的变形二者，该至少一个区段的面积是面积元素(12)的面积的倍数，由于平行于表面(12)作用的力由局部压缩引起所述变形。

条款2：根据条款1的装置，

其中在优值函数(50)中，局部压缩被描述为能量剂量分布(36)的函数，并且控制单元(32)配置为出于通过优值函数(50)优化的目的改变能量剂量分布(36)。

条款3：根据前述条款中任一项的装置，

其中在优值函数(50)中通过幂级数展开描述局部压缩，其中能量剂量分布(36)在至少两个不同的幂次中起到作为基系统的功能。

条款4：根据条款1的装置，

其中控制单元(32)配置为出于通过优值函数(50)优化的目的改变局部压缩。

条款5：根据前述条款中任一项的装置，

其中转换项(42)是积分运算符。

条款6：根据前述条款中任一项的装置，

还包括配置为通过有限元方法确定转换项(42)的确定单元(40)。

条款7：根据条款6的装置，

其中确定单元(40)配置为考虑光学元件(14)的几何形状和/或光学元件(14)在光学布置中的使用的位置来确定转换项(42)。

条款8：根据条款6或7的装置，

其中确定单元(40)配置为基于在光学元件(14)的表面(12)之上以局部分辨的方式描述压缩的压缩分布来执行转换项(42)的确定，其中压缩分布通过多项式基来表示。

条款9：根据前述条款中任一项的装置，还包括配置为通过以下确定转换项(42)的确定单元(40)：

-基于在光学元件的表面之上以局部分辨的方式描述压缩的压缩分布来确定光学元件的表面的产生的形状变化，所述压缩分布通过多项式基来表示，并且

-从产生的形状变化确定线性运算符作为转换项。

条款10：一种通过电子辐射改变光学元件(14)的表面(12)的形状的方法(10)，包括以下步骤：

-由通过优值函数(50)的最小化的优化，从光学元件(14)的表面形状的预先定义的期望变化(34)确定用于电子辐射的局部分辨的能量剂量分布(36)的预先定义，使得将光学元件的表面形状的期望变化和实际变化之间的差异最小化，所述实际变化是由于所确定的预先定义而带来。

其中优值函数(50)包含将局部压缩转换为光学元件(14)的表面(12)的产生的形状变化的转换项(42)，其中该局部压缩描述表面(12)的面积元素(21)的区域中由电子辐射产生的材料致密化，并且

其中转换项(42)配置为考虑由面积元素的区域中的局部压缩引起的表面凹陷(20)和表面(12)的至少一个区段(23)的变形二者，该至少一个区段的面积是面积元素(12)的面积的倍数，由于平行于表面(12)作用的力由局部压缩引起所述变形；以及

-出于在光学元件(14)中产生局部压缩的目的，以与所确定的预先定义对应的局部分辨的能量剂量分布(36)将电子辐射到光学元件(14)的表面(12)上。

条款11：根据条款10的方法，

其中在优值函数(50)中，局部压缩被描述为能量剂量分布(36)的函数，并且在通过优值函数(50)的优化期间改变能量剂量分布(36)。

条款12：根据条款10的方法，

其中在通过优值函数(50)的优化期间，改变局部压缩。

条款13：根据条款10至12中任一项的方法，

其中通过有限元方法确定转换项(42)。

条款14：根据条款13的方法，

其中通过多项式基表示在光学元件的表面(12)之上以局部分辨的方式表示压缩的压缩分布，并且基于通过多项式基所表示的压缩分布来确定转换项(42)。

条款15：根据条款10至13中任一项的方法，其中通过以下确定转换项：

-通过多项式基表示在光学元件的表面之上以局部分辨的方式描述压缩的压缩分布。

-基于通过多项式基所表示的压缩分布，确定光学元件的表面的产生的形状变化，以及

-从产生的形状变化确定线性运算符作为转换项。

条款16：根据条款10至15中任一项的方法，

其中光学元件(14)是微光刻的投射镜头的部件。

条款17：根据条款16的方法，

其中光学元件(14)是反射极紫外辐射的反射镜。

条款18：一种微光刻的投射镜头(110)，包括通过根据条款10至17中任一项的方法制造的光学元件(14-1、14-2、14-3)。

条款19：一种检查微光刻的基板的检查单元(200)，包括通过根据条款10至17中任一项的方法制造的光学元件(214-1、214-2、214-3)。

附图标记列表

10 改变表面的形状的装置

12 表面

14 光学元件

14-1、14-2、14-3 反射镜

16 电子辐射单元

18 电子束

20 局部表面凹陷

21 面积元素

22 电子源

23 表面区段

24 加速单元

25 平行于表面作用的力

26 聚焦单元

28 偏转单元

30 真空室

32 控制单元

34 表面的期望变化

36 局部分辨的能量剂量分布

38 优化模块

40 确定单元

42 转换项

44 转换模块

46 局部分辨的驻留时间

48 优化算法

50 优值函数

52 第一约束

54 第二约束

100 投射曝光设备

102 照明系统

104 曝光辐射

106 光刻掩模

110 投射镜头

114 晶片

116 像平面

200 检查单元

202 曝光系统

204 检查辐射

206 测试基板

210 成像镜头

214-1、214-2、214-3 反射镜

216 像平面

220 检测器

Claims (19)

1.一种通过电子辐射改变光学元件的表面的形状的装置，包括：

-电子辐射单元，配置为出于在所述光学元件中产生局部材料致密化的目的以局部分辨的能量剂量分布将电子辐射到所述表面上，以及

-控制单元，配置为由通过优值函数的最小化的优化，从所述光学元件的表面形状的预先定义的期望变化确定所述局部分辨的能量剂量分布的预先定义，以控制所述电子辐射，使得将所述光学元件的表面形状的期望变化和实际变化之间的差异最小化，所述实际变化是由于所确定的预先定义而带来，

其中所述优值函数包含将局部压缩转换为所述光学元件的表面的产生的形状变化的转换项，所述局部压缩描述在所述表面的面积元素的区域中的材料致密化，

其中所述转换项配置为考虑由所述面积元素的区域中的所述局部压缩引起的表面凹陷和所述表面的至少一个区段的变形二者，所述至少一个区段的面积是所述面积元素的面积的倍数，由于平行于所述表面作用的力由所述局部压缩引起所述变形。

2.根据权利要求1所述的装置，

其中在所述优值函数中，所述局部压缩被描述为所述能量剂量分布的函数，并且所述控制单元配置为出于通过所述优值函数优化的目的改变所述能量剂量分布。

3.根据权利要求2所述的装置，

其中在所述优值函数中通过幂级数展开描述所述局部压缩，其中所述能量剂量分布在至少两个不同的幂次中起到作为基系统的功能。

4.根据权利要求1所述的装置，

其中所述控制单元配置为出于通过所述优值函数优化的目的改变所述局部压缩。

5.根据权利要求3或4所述的装置，

其中所述转换项是积分运算符。

6.根据权利要求5所述的装置，

还包括配置为通过所述有限元方法确定所述转换项的确定单元。

7.根据权利要求6所述的装置，

其中所述确定单元配置为考虑所述光学元件的几何形状和/或所述光学元件的在光学布置中的使用的位置来确定所述转换项。

8.根据权利要求7所述的装置，

其中所述确定单元配置为基于在所述光学元件的表面之上以局部分辨的方式描述所述压缩的压缩分布来执行所述转换项的确定，其中所述压缩分布通过多项式基来表示。

9.根据权利要求1或8所述的装置，还包括配置为通过以下确定所述转换项的确定单元：

-基于在所述光学元件的表面之上以局部分辨的方式描述所述压缩的压缩分布来确定所述光学元件的表面的产生的形状变化，所述压缩分布通过多项式基来表示，以及

-从所述产生的形状变化确定线性运算符作为所述转换项。

10.一种通过电子辐射改变光学元件的表面的形状的方法，包括以下步骤：

-由通过优值函数的最小化的优化，从所述光学元件的表面形状的预先定义的期望变化确定用于所述电子辐射的局部分辨的能量剂量分布的预先定义，使得将所述光学元件的表面形状的所述期望变化和实际变化之间的差异最小化，所述实际变化是由于所确定的预先定义而带来，

其中所述优值函数包含将局部压缩转换为所述光学元件的表面的产生的形状变化的转换项，其中所述局部压缩描述在所述表面的面积元素的区域中由电子辐射产生的材料致密化，并且

其中所述转换项配置为考虑由所述面积元素的区域中的所述局部压缩引起的表面凹陷和所述表面的至少一个区段的变形二者，所述至少一个区段的面积是所述面积元素的面积的倍数，由于平行于所述表面作用的力由所述局部压缩引起所述变形，以及

-出于在所述光学元件中产生所述局部压缩的目的，以与所确定的预先定义对应的局部分辨的能量剂量分布将电子辐射到所述光学元件的表面上。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中在所述优值函数中，所述局部压缩被描述为所述能量剂量分布的函数，并且在通过所述优值函数的优化期间改变所述能量剂量分布。

12.根据权利要求10所述的方法，

其中在通过所述优值函数的优化期间，改变所述局部压缩。

13.根据权利要求12所述的方法，

其中通过所述有限元方法确定所述转换项。

14.根据权利要求13所述的方法，

其中通过多项式基表示在所述光学元件的表面之上以局部分辨的方式表示所述压缩的压缩分布，并且基于通过所述多项式基所表示的压缩分布来确定所述转换项。

15.根据权利要求10或14所述的方法，其中通过以下确定所述转换项：

-通过多项式基表示所述光学元件的表面之上以局部分辨的方式描述所述压缩的压缩分布，

-基于通过所述多项式基所表示的压缩分布，确定所述光学元件的表面的产生的形状变化，以及

-从所述产生的形状变化确定线性运算符作为所述转换项。

16.根据权利要求15所述的方法，

其中所述光学元件是微光刻的投射镜头的部件。

17.根据权利要求16所述的方法，

其中所述光学元件是反射极紫外辐射的反射镜。

18.一种微光刻的投射镜头，包括通过根据权利要求10至17中任一项所述的方法制造的光学元件。

19.一种检查微光刻的基板的检查单元，包括通过根据权利要求10至17中任一项所述的方法制造的光学元件。