CN116783553A - 高力低电压压电微反射镜致动器 - Google Patents

Abstract

一种微反射镜阵列，包括：衬底；用于反射入射光的多个反射镜；以及用于所述多个反射镜中的每个反射镜的至少一个多层压电致动器，所述至少一个多层压电致动器用于使所述反射镜移位，其中，所述至少一个多层压电致动器被连接至所述衬底，并且其中所述至少一个多层压电致动器包括多个压电材料压电层，所述多个压电材料压电层与多个电极层交错以形成叠置层。也披露一种形成这种微反射镜阵列的方法。所述微反射镜阵列可以用于可编程照射器中。所述可编程照射器可以用于光刻设备和/或用于检查和/或量测设备中。

Description

高力低电压压电微反射镜致动器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年11月30日递交的欧洲申请20210517.7和于2020年12月14日递交的欧洲申请20213659.4的优先权，并且这些欧洲申请的全部内容通过引用而被合并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于诸如微反射镜阵列之类的微机电系统(MEMS)中的压电致动器、一种包括所述压电致动器的MEMS、一种用于形成这种MEMS的方法、一种包括作为这种MEMS的微反射镜阵列的可编程照射器、一种包括这种可编程照射器的光刻设备、以及一种包括这种可编程照射器的检查和/或量测设备。

背景技术

光刻设备是被构造成将期望的图案施加至衬底上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造中。光刻设备可以例如将图案形成装置处的图案投影至设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。如在本文中所使用的术语“图案形成装置”应广义地解释为是指可以用于向入射辐射束赋予经图案化的横截面的装置，所述经图案化的横截面对应于待在衬底的目标部分中产生的图案；在这种情境下，也可以使用术语“光阀”。通常，图案将对应于在目标部分中产生的装置(诸如集成电路或其它装置)中的特定功能层。这样的图案形成装置的示例包括：

-掩模(或掩模版)。掩模的概念在光刻中是众所周知的，并且其包括诸如二元、交替相移和衰减相移的掩模类型，以及各种混合式掩模类型。这种掩模在辐射束中的放置会根据所述掩模上的图案而导致照射到所述掩模上的辐射选择性地透射(在透射型掩模的情况下)或反射(在反射型掩模的情况下)。掩模可以由诸如掩模台或掩模夹具之类的支撑结构支撑。这种支撑结构确保可以将掩模保持在入射辐射束中的期望的位置处，并且其可以在需要时相对于束移动；

-可编程反射镜阵列。这种装置的一个示例是具有黏弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置所隐含的基本原理为(例如)：反射表面的寻址区域将入射光反射为衍射光，而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。使用适当滤波器，可以从反射束滤出非衍射光，从而仅留下衍射光；以这种方式，束变得根据矩阵可寻址表面的寻址图案而被图案化。可编程反射镜阵列的替代实施例使用微小反射镜的矩阵布置，可以例如通过施加合适的区域化电场或通过使用静电或压电致动装置而使所述反射镜中的每个围绕轴线单独的倾斜。再次，所述反射镜是矩阵可寻址的，使得经寻址反射镜将使入射辐射束在与未寻址反射镜不同的方向上反射；以这种方式，反射束根据矩阵可寻址反射镜的寻址图案来图案化反射束。可以使用合适的电子装置来执行所需的矩阵寻址。在上文中所描述的两种情形中，图案化装置可以包括一个或更多个可编程反射镜阵列。可以例如从以引用方式并入本文中的美国专利US 5,296,891和US 5,523,193以及PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096搜集到关于在这里提及的反射镜阵列的更多信息。这样的可编程反射镜阵列可以由可以根据需要而是固定的或可移动的支撑结构(诸如(例如)框架或台)支撑；以及

-可编程LCD阵列。全文以引用方式并入本文中的美国专利US 5,229,872中给出这样的构造的示例。这样的可编程LCD阵列可以由可以根据需要而是固定的或可移动的支撑结构(诸如(例如)框架或台)支撑。

出于简单性的目的，本文的其余部分在某些部位处可特定指向涉及掩模和掩模台的示例；然而，在这些情况下所论述的通用原理应在如上文所阐述的图案化装置的更广泛情境下看待。

为了将图案投影于衬底上，光刻设备可以使用电磁辐射(虽然波长可能不在可见范围内，但在该常常被简单地称作“光”)。这种辐射的波长确定可以形成在衬底上的特征的最小大小。相比于使用例如具有193nm的波长的辐射的光刻设备，使用具有在4nm至20nm的范围内的波长(例如6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成较小特征。

除辐射的波长(λ)和投影透镜的数值孔径(NA)以外，照射源的形状，或更通常角强度分布为了实现光刻中的高分辨率的最重要参数中的一个。

微反射镜阵列是包括数百或数千个微反射镜(常常在下文被简单地称作“反射镜”)的阵列的单元，并且所述微反射镜阵列可以用于光刻设备的照射系统中以控制光的横截面形状和强度分布。每个微反射镜反射斑，并且改变微反射镜的角度会改变斑的位置且因此改变辐射束的形状。

微机电系统(MEMS)技术可以用于将微反射镜阵列制造为单件式单元，并且控制反射镜。例如，静电或压电MEMS系统可以用于使反射镜成角度。

当前，存在用于成形具有在深紫外光谱(DUV)内的波长(例如λ＝193nm)的光的微反射镜阵列。然而，这些微反射镜阵列不能有效地用于在极紫外光谱(EUV)中的光所需的较短波长，例如λ＝13.5nm。需要新的微反射镜阵列技术以用于EUV辐射。此外，期望用于这种新的微反射镜阵列技术的有利的新应用，以用于EUV和/或非EUV辐射，例如可见光或DUV辐射。

PCT专利申请PCT/EP2020/072005(其在本申请的优先权日期未公开)披露了一种微反射镜阵列，其使用压电致动器来控制微反射镜阵列中的反射镜的角度。所述致动器包括被包夹在两个电极层之间的压电材料层。所述压电致动器可以传递的力与压电系数和穿过压电层的电场有关，电场自身取决于电极层之间的电压差。为了产生较大的致动器力，必须将较高的电压差施加至电极层。然而，特别是对于用于真空或低压环境中或用于等离子体环境中的微反射镜阵列，将电压增加至非常高的值具有严重缺陷。例如，在真空或低压环境中使用高电压可能会引发放电。相反，在气体环境中，高电压可能会引发等离子体。此外，施加高电压需要高电压电子器件，并且这样的电子器件占据所述微反射镜阵列上的随电压而缩放的区域。此外，所述电子器件的功率消耗也随电压而缩放。为了可靠操作，将电压保持在某一临界水平以下(例如，小于70V)是有利的，并且为了诸如功率降低之类的实际目的，使用甚至更低的电压(诸如，小于50V)是有益的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于微机电系统内的多层压电致动器，所述微机电系统例如可以用于光刻设备或检查和/或量测设备的照射系统中以调节辐射束。所述微机电系统即MEMS包括衬底和多个MEMS元件，所述多个MEMS元件每个都可以包括用于反射入射光的反射镜或可以与用于反射入射光的反射镜相关联。对于每个MEMS元件，存在用于使所述MEMS元件移位的至少一个压电致动器。所述压电致动器的一部分被连接至所述衬底，并且一个或更多个支柱将所述压电致动器或每个压电致动器连接至所述MEMS元件。所述压电致动器包括与多个电极层交错的多个压电层。因而，所述压电致动器被称为“多层压电致动器”。这具有如下优点：即使每对相邻电极层之间的电压低于预定极限，由所述多层压电致动器产生的总力也增大。即，通过跨越所述多个压电材料层施加电场，可以使多个压电材料层中每个压电材料层变形，并且由此对所述多层压电致动器加应力且使其弯曲。总弯曲力是由每个压电层所产生的力的总和。例如，如果存在四个压电层，则对应的电极层与每个压电层的任一侧之间的电压差仅需要是将会必须施加至包夹具有与四个压电层相同的总厚度的单个压电材料层的两个电极上的电压的四分之一以获得相同的力。

在实施例中，所述至少一个多层压电致动器包括柔性材料条带，所述柔性材料条带在一个端部处被连接至所述衬底且在另一端部处被连接至所述支柱中的相应一个支柱，所述叠置层被设置在所述柔性材料条带上且被配置成使得所述条带在使用期间弯曲。有利地，所述至少一个多层压电致动器大体上被布置在所述MEMS元件下方。

原则上，所述叠置层可以包括其它层，诸如非压电的弹性材料层。然而，对于多层压电致动器的给定厚度，可以通过布置电极层与压电层交替以使得压电层中的相应一个压电层被定位在所述叠层中的每对相邻电极层之间来最大化由多层压电致动器所产生的力。通常，叠层的两个外层是电极层。

所述微机电系统还包括电压控制系统，所述电压控制系统用于通过选择性地(即，当需要所述多层压电致动器的挠曲时)将不同的对应的电压施加至电极中的不同电极来控制所述多层压电致动器。为了使两个最远电极之间的总电压不大于预定极限，电压系统可以将相应的电压施加至电极层，所述电压在叠层的厚度方向(即，横向于层的方向)上并不单调地增大或减小。因而，叠层中的相邻电极层之间的电场的方向对于所有相邻电极对并非都是相同的。例如，电极层可以被分成多个第一电极层和多个第二电极层。所述多个第一电极可以与所述多个第二电极交错，并且电压控制系统可以被配置成将第一(例如高)电压施加至所述多个第一电极层，并且将第二(低)电压施加至所述多个第二电极层。在这样的情况下，连续的每对相邻电极之间的电场的方向交替。因而，叠层中的相邻电极层之间的电场的方向对于连续多对相邻电极而言交替。可选地，第一电压和第二电压中的任一电压可以是接地电压。

在压电层中的一个压电层被定位在每对相邻电极层之间的情况下，压电材料压电层中的连续的多个压电材料压电层经历相反极性的电场(即，沿相反方向)。每个压电层中的压电材料优选地被选择成使得在这种情况下，压电层中的每个压电层产生弯曲力，所述弯曲力倾向于推动所述多层压电致动器在相同意义上发生挠曲(例如，推动所述多层压电致动器在某种意义上挠曲，这造成所述多层压电致动器的外部电极层中的某一外部电极层的外部面变得凹入)。

例如，用于形成多个压电材料层的压电材料可以是至少在若所施加的电场的量值(强度)高于阈值时响应于所施加的电场而展现单极应变响应的压电材料；即，应变响应将是相同的，而与电场的极性无关，只要所述电场的强度高于阈值(即，所述应变响应以与场强度无关的方式收缩，或所述应变响应以与场强度无关的方式扩展即膨胀)。例如，所述压电材料可以对任何强度的所施加的电场展现单极应变响应；即，应变响应是相同的(即，始终为扩展，或始终为收缩)，而与所述电场的强度和极性两者无关(即，阈值是零)。替代地，所述压电材料可以是诸如钛酸铅(PZT)之类的材料，所述材料在存在有足够小的所施加的电场的情况下展现双极应变响应(即，材料将取决于所施加的电场的极性而扩展/收缩)，并且在电场的强度足够大(即，高于非零阈值)时响应于所施加的电场而展现单极应变响应。在实施例中被施加至电极的电压可以是产生强度高于阈值的电场的电压(例如，如果电极处于包夹所述压电层的面对面配置，则场的强度是该对电极之间的电压差除以电极的间距)。这通常至少在一个(多个)压电层的情况下是如此的即情况属实，所述电极在压电层根据电场强度高于或低于阈值而展现相反响应的方向上对压电层施加电场。

所述(多个)支柱可以是可操作的以从所述(多个)多层压电致动器支撑所述MEMS元件。当所述电压控制系统施加适当的电压至所述多层压电致动器时，这引起致动器移动所述支柱且由此使所述MEMS元件移位，以便改变所述MEMS元件的角度，例如以由此改变反射镜对入射到所述反射镜上的辐射束进行反射的方向。优选地，所述微机电系统包括用于每个MEMS元件的四个多层压电致动器，所述四个多层压电致动器被布置成能够进行对所述MEMS元件的翻转和倾斜位移控制。

每个多层压电致动器可以包括柔性材料条带，所述柔性材料条带在一个端部处被连接至所述衬底，其中，所述支柱位于所述柔性材料条带的相反端部处。所述多层压电致动器的所述叠置层可以定位在所述柔性材料条带上。所述条带和所述多个压电材料层可以由此形成悬臂，所述悬臂在一个(相对于所述衬底固定的)端部处被锚固至所述衬底且在相反(移动)端部处经由所述支柱而被连接至所述MEMS元件。

每个多层压电致动器也可以包括被连接至所述条带的端部且连接至所述支柱的铰链。所述铰链在所述条带的伸长方向上具有比所述条带更小的横截面(即，与所述条带的长度垂直的横截面)。例如，所述铰链可以由与所述柔性材料条带相同的材料(通常是硅)形成，但被图案化为具有较小横截面以增加其柔性且由此导致其充当所述条带与所述支柱之间的铰链。与柔性材料条带相比，减小的横截面积也可以减小所述铰链的热导率，这因此可以有利于防止所述多层压电致动器的加热。所述支柱可以包括热隔离层(例如氧化物)以减少或防止从所述MEMS元件至所述多层压电致动器的热传递。所述支柱也可以被配置成使所述MEMS元件与所述多层压电致动器电隔离。这可以防止积聚在MEMS元件上的电荷影响所述多层压电致动器。

所述微机电系统也可以针对阵列中的每个MEMS元件包括用于扩散来自所述MEMS元件的热的热扩散器。在使用中，所述微机电系统将从入射光吸收一些能量，这增大了装置的温度。这种温度增大可能既降低装置性能。通常，微机电系统旨在在气体压力远小于大气压的环境中操作，实际上通常大致在真空中操作，因此热对流大致为零。替代地，所述热扩散器允许将热传导出去，诸如至衬底。通常，所述热扩散器包括连接在所述MEMS元件与所述衬底之间且被布置成在所述MEMS元件移动时挠曲的柔性元件。应注意，在所述热扩散器的增大的柔性与所述热扩散器将热传导远离所述MEMS元件的增大的能力之间存在折衷。使用多层压电致动器会允许将增大的力施加至柔性元件，进而允许选择热扩散器来提供改善的热导率。

在一个示例中，所述热扩散器可以包括散热件和将所述散热件连接至所述MEMS元件的导热柱。所述散热件可以包括柔性隔膜，所述柔性隔膜允许所述柱在所述MEMS元件移位时枢转。所述柔性隔膜可以是经图案化的硅层，其具有易于可以用于CMOS制造过程中而无需另外的掩模或过程步骤的优点。所述柔性隔膜可以包括通过所述柔性隔膜且从所述散热件的外边缘朝向所述导热柱延伸的凹槽。所述凹槽(其可以是弯曲凹槽)增大所述隔膜的柔性以免妨碍所述MEMS元件的运动。优选实施例的所述多层压电致动器被选择以提供力水平即一定程度的力，所述力水平大于一些常规系统中所使用的静电致动器的力水平且足以使柔性构件变形，即使其具有足够截面积(例如如在具有圆形-圆柱形表面的柔性构件与同柱的轴线重合的轴线的相交处所测量的)，以允许热扩散比针对常规反射镜阵列所提供的热扩散更大。这允许在常规反射镜阵列将不合适的应用中使用本微机电系统。

所述散热件可以包括诸如铝之类的金属的层，其具有与硅相比更高的热导率。所述金属层也可以保护散热件免受等离子体影响。所述导热柱也可以是导电的且被连接至接地，以便防止电荷积聚在MEMS元件上，否则其可能妨碍对MEMS元件的位移控制。

针对所述阵列中的每个MEMS元件，所述微机电系统还可以包括用于感测所述MEMS元件的位移的感测元件。所述感测元件可以允许准确确定MEMS元件位置(例如，翻转和倾斜角)，这对于将反馈提供至所述多层压电致动器可能是重要的。所述感测元件可以被连接至所述多层压电致动器。例如，所述感测元件可以包括压电电阻器，所述压电电阻器被布置成使得所述MEMS元件的位移引起所述压电电阻器发生偏转(即，变形)。所述压电电阻器可以使一个(固定)端部连接至所述衬底且另一(移动)端部连接至所述MEMS元件、所述支柱和所述多层压电致动器中的一个。从所述压电电阻器输出的电压可以与所述MEMS元件的所述位移成比例。

当微机电系统是微反射镜阵列时，所述阵列中的每个反射镜优选适于反射具有在约13nm的范围内的波长的光，诸如大致聚焦于13.5nm的窄范围。这使得所述微反射镜能够与在极紫外(EUV)光谱中操作的光刻设备一起使用。

除微反射镜阵列之外，微机电系统(MEMS)也可以用于光刻设备和/或检查和/或量测设备的其它部分中。例如，MEMS可以通过将多个MEMS元件定位在反射镜表面下方且使反射镜表面变形而与单个(巨型)反射镜一起使用。因此，MEMS还可以包括连续反射层，其中，MEMS元件的位移使得连续反射层变形，以便重定向入射到连续反射层上的光。反射层例如在用于图案形成装置或正入射反射镜中时可以是多层反射器，或例如在用于掠入射反射镜中时可以是单个金属箔。

MEMS元件在一些情况下可以直接结合至连续反射层或所述连续反射层所位于的连续衬底(例如，直接附接至压电致动器的支柱可以直接结合至反射层的背面)。或者，每个MEMS元件可以包括用于支撑连续反射层且用于将一个或更多个压电致动器的位移转移至连续反射层的位移结构。所述位移结构可以形成在单独的晶片中，并且结合至所述MEMS的另一部分。所述位移结构可以是矩形层或区块，其在通过压电致动器移位时翻转且倾斜。取决于所需的上覆结构的变形的类型，位移结构的其它形状当然也是可能的(例如，在水平平面中的六边形)。

根据本发明的第二方面，提供一种可编程照射器，包括用于调节辐射束的根据本发明的第一方面的反射镜阵列，所述微反射镜阵列是微机电系统。

所述可编程照射器还可以包括位移控制反馈系统，所述位移控制反馈系统被配置成针对所述微反射镜阵列中的每个反射镜确定所述反射镜的位置且基于所确定的位置和基于所述反射镜的预定目标位置调整施加至所关联的多层压电致动器的电压。所述多层压电致动器的性能可能随着时间推移而改变，使得对所施加的电压的位移的初始校准不再有效，并且所述位移控制反馈系统可以用于基于经测量反射镜位置调适所施加的电压。所述反馈系统可以包括或利用所述微反射镜阵列的所述感测元件以确定反射镜位置。

根据本发明的第三方面，提供一种布置成将图案从图案形成装置投影至衬底上的光刻设备。所述光刻设备包括用于调节用于照射所述图案形成装置的辐射束和/或用于调节用于测量所述衬底上的目标结构的辐射束的根据本发明的所述第二方面的可编程照射器。所述可编程照射器中的所述微反射镜阵列可以用于例如光刻设备的照射系统中，以控制或调节用于照射所述图案形成装置的光或辐射束的横截面形状和/或强度分布。替代地或另外，所述可编程照射器中的所述微反射镜阵列可以分别用于所述光刻设备的对准系统和/或重叠测量系统中，以分别控制或调节用于测量所述衬底上的对准标记(标识)或目标结构的位置的光或辐射束的光谱和/或空间分布和/或执行所述衬底上的标记(标识)或目标结构的重叠测量。

根据本发明的第四方面，提供一种检查和/或量测设备，包括用于调节用于测量衬底上的目标结构的辐射束的根据本发明的第二方面的可编程照射器。例如，所述可编程照射器中的所述微反射镜阵列可以用于控制或调节由所述检查和/或量测设备用于测量所述衬底上的目标结构(例如标记(标识))的光或辐射束的光谱和/或空间分布，以便出于对准的目的而确定所述目标结构的位置和/或以便执行重叠测量。

根据本发明的第五方面，提供被布置成在将图案从图案形成装置投影至衬底上时在暗场成像模式中操作的光刻设备。所述设备包括图案形成装置(其被称为掩模或掩模版)，所述图案形成装置包括根据本发明的第一方面的第一MEMS，其中，所述第一MEMS包括连续反射层，诸如设置有用于图案化入射辐射束的图案的多层反射器。所述设备还包括反射镜，所述反射镜用于投影来自所述图案形成装置的所述图案且包括根据第一方面的第二MEMS(例如，微反射镜阵列)，其中，所述反射镜包括布置成使用于照射所述图案形成装置的所述辐射束通过的开口。所述开口允许所述辐射束在图案形成装置上具有正入射角。所述第一MEMS被配置成重定向来自图案形成装置的一阶衍射，否则所述阶衍射将落在开口内且落在反射镜上。所述第二MEMS被配置成补偿所述重定向以便校正所述经投影的图案。在图案形成装置上的任一点处的衍射角取决于所述点处的图案形成装置的特征的密度或节距。大节距产生小衍射角，并且需要图案形成装置的表面的较大变形以重定向一阶衍射至反射镜上。所述第一MEMS可以被预先设置成提供跨越图案形成装置的适当局部变形，并且可以接着在整个图案化/扫描过程中保持固定。第二MEMS(即，投影反射镜上的MEMS)需要在跨越图案形成装置扫描辐射束时动态地更新MEMS元件的位移，以便正确地补偿辐射束所入射到的图案形成装置的局部变形。

根据本发明的第六方面，提供一种掩模组件，包括：表膜(薄膜)，所述表膜被布置成保护图案形成装置的表面免于污染；和表膜框架，所述表膜框架被配置成支撑所述表膜且被配置成相对于所述图案形成装置固定所述表膜。所述框架包括根据本发明的第一方面的MEMS，并且所述MEMS被配置成使所述表膜的部分移位以便将应力施加至所述表膜。MEMS可以使表膜的边界区域/部分移位以增大应力，这可以防止膜松弛且需要替换，由此延长表膜和掩模组件的寿命。MEMS元件中的传感器可以用于确定表膜中的应力，并且MEMS元件可以单独的来控制以跨越表膜的不同区段局部地施加应力。

根据本发明的第七方面，提供一种布置成将图案从图案形成装置投影至衬底上的光刻设备，所述光刻设备包括根据本发明的第六方面的掩模组件。

根据本发明的第八方面，提供一种用于反射具有在约75°至89°的范围内的入射角的光的掠入射反射镜。所述反射镜包括根据本发明的第一方面的MEMS。所述MEMS可以包括微反射镜或优选包括连续反射层，诸如金属箔。连续层可以防止入射辐射从微反射镜的边缘散射，并且也可以防止在间隙中和微反射镜下方形成等离子体。

根据本发明的第九方面，提供一种用于收集来自光源的光以形成辐射束的收集器。所述收集器包括多个根据本发明的第八方面的掠入射反射镜。

根据本发明的第十方面，提供一种检查和/或量测设备，包括根据本发明的第八方面的掠入射反射镜，所述掠入射反射镜被配置成允许调整辐射束在诸如晶片之类的衬底上的聚焦。

根据本发明的第十一方面，提供一种形成微机电系统的方法。所述方法可以用于形成根据本发明的第一方面的微机电系统。形成微机电系统的所述方法包括：提供衬底；形成多个MEMS元件；以及对于所述阵列中的每个MEMS元件，形成用于使所述MEMS元件移位的至少一个多层压电致动器。所述多层压电致动器被连接至所述衬底，并且包括与多个电极层交错的多个压电层。所述方法还包括形成一个或更多个支柱以用于将所述MEMS元件连接至所述至少一个多层压电致动器。

所述方法可以包括通过形成散热件和连接至所述MEMS元件的导热柱来形成用于扩散来自所述MEMS元件的热的热扩散器，其中，所述结合步骤使所述导热柱连接至所述散热件。形成所述散热件的步骤可以包括形成柔性隔膜，所述柔性隔膜允许所述导热柱在所述MEMS元件被移位时发生枢转。可以通过对硅层进行图案化而形成所述柔性隔膜。图案化所述硅层的步骤可以包括形成通过所述硅层的从所述热扩散器的外边缘朝向所述导热柱延伸的凹槽。所述凹槽可以是弯曲凹槽。

形成多层压电致动器的步骤可以包括：形成在一个端部处被连接至所述衬底的柔性材料条带；和交替地在所述柔性材料条带上形成压电材料层与电极层。

形成所述支柱的步骤可以包括在所述支柱中设置热隔离层以减少或防止从所述MEMS元件至所述多层压电致动器的热传递。

所述方法还可以包括，对于所述阵列中的每个MEMS元件，形成被连接至所述至少一个多层压电致动器的至少一个感测元件以用于感测所述MEMS元件的位移。形成所述感测元件的步骤可以包括形成压电电阻器，所述压电电阻器被布置成使得所述MEMS元件的位移引起所述压电电阻器偏转。

针对每个MEMS元件形成至少一个多层压电致动器的步骤可以包括形成四个多层压电致动器，并且形成至少一个支柱的所述步骤接着包括形成被连接至所述MEMS元件的四个支柱，其中，所述结合步骤使得所述四个支柱中的每个支柱连接至所述四个多层压电致动器中的相应的多层压电致动器。

附图说明

现将仅作为示例参考随附示意图来描述本发明的实施例，其中：-图1描绘包括具有(可编程)照射器和辐射源的光刻设备的光刻系统；

-图1a描绘光刻设备的部分；

-图1b示出光刻设备的被配置成用于暗场成像的一部分；

-图1c描绘已知检查和/或量测设备；

-图1d描绘用于图1c的检查和/或量测设备中的可编程照射器。

-图2描绘作为本发明的实施例的包括反射镜和四个多层压电致动器的微反射镜阵列的一部分；

-图2a描绘图2的微反射镜阵列的多层压电致动器。

-图3描绘包括单个压电材料层的比较示例的压电致动器中的叠置层。

-图3a示意性地描绘形成图2的实施例的多层压电致动器的部分的叠置层的横截面，所述多层压电致动器包括多个压电材料层和多个电极层。

-图3b描绘可以用于图2的实施例中的包括两个压电材料层的第一可能叠置层。

-图3c描绘可以用于图2的实施例中的包括三个压电材料层的第二可能叠置层。

-图3d描绘可以用于图2的实施例中的包括四个压电材料层的第三叠置层。

-图4描绘根据实施例的微反射镜阵列的一部分的示意性横截面；-图5描绘具有用于感测反射镜位移的多个不同感测元件的根据另一实施例的微反射镜阵列的一部分；

-图6描绘具有压电电阻器的感测元件的一部分；

-图7描绘惠斯通电桥(Wheatstone bridge)的电路图；

-图8a描绘感测元件中的电阻器的配置；

-图8b描绘感测元件中的电阻器的另一配置；

-图9a描绘形成为本发明的实施例的微反射镜阵列的方法中的第一步骤；

-图9b描绘形成微反射镜阵列的方法中的第二步骤；

-图9c描绘形成微反射镜阵列的方法中的第三步骤；

-图9d描绘形成微反射镜阵列的方法中的第四步骤；

-图9e描绘形成微反射镜阵列的方法中的第五步骤；

-图9f描绘形成微反射镜阵列的方法中的第六步骤；

-图9g描绘形成微反射镜阵列的方法中的第七步骤；

-图9h描绘形成微反射镜阵列的方法中的第八步骤；

-图9i描绘形成微反射镜阵列的方法中的第九步骤；

-图9j描绘形成微反射镜阵列的方法中的第十步骤；

-图10a描绘为微反射镜阵列的掠入射反射镜；

-图10b描绘根据另一实施例的掠入射反射镜；

-图11描绘根据实施例的掠入射收集器；

-图12描绘根据实施例的包括掠入射反射镜的检查和/或量测设备的一部分；

-图13a描绘根据实施例的表膜和表膜框架的示意性俯视图；以及-图13b示出表膜和框架的侧视横截面。

具体实施方式

图1示出包括辐射源SO和光刻设备LA的光刻系统。辐射源SO被配置成产生EUV辐射束B且将EUV辐射束B供应给光刻设备LA。光刻设备LA包括照射系统IL、配置成支撑包括图案形成装置MA的掩模组件15的支撑结构或掩模台MT、投影系统PS和配置成支撑衬底W的衬底台WT。

照射系统IL被配置成在EUV辐射束B入射到图案形成装置MA上之前调节EUV辐射束B。另外，照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11。辐射束B从照射系统IL传递，并且入射到由支撑结构MT保持的掩模组件15上。掩模组件15包括图案形成装置MA和可选的表膜19，其在存在的情况下通过表膜框架17保持在适当的位置。图案形成装置MA反射且图案化辐射束B'。除了琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11以外或代替所述琢面场反射镜装置和/或所述琢面光瞳反射镜装置，照射系统IL也可以包括其它反射镜或装置。例如，除了琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11以外，也可以将如本文中所描述的微反射镜阵列添加至照射系统IL，如全文特此以引用方式并入的US 8,294,877 B2中所公开的，或可以使用所述微反射镜阵列来替换琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11中的一个或两者，如全文特此以引用方式并入的US 10,254,654B2中所公开的。在所述情况下，现在包括如本文中所描述的至少一个微反射镜阵列的照射系统IL为可编程照射器IL。这可编程照射器IL可以用于调节用于照射图案形成装置的辐射束。例如，可编程照射器IL可以用于通过向EUV辐射束B提供期望的横截面形状和/或期望的强度分布来控制或调节EUV辐射束B。

在如此调节之后，EUV辐射束B照射图案形成装置MA且与其相互作用。由于这种相互作用，产生经图案化的EUV辐射束B'。投影系统PS被配置成将经图案化的EUV辐射束B'投影至衬底W上。出于所述目的，投影系统PS可以包括配置成将经图案化的EUV辐射束B'投影至由衬底台WT保持的衬底W上的多个反射镜13、14。投影系统PS可以将减小因子应用于经图案化的EUV辐射束B'，因此形成具有小于图案形成装置MA上的相应的特征的特征的图像。例如，可以应用减小因子4或8。虽然在图1中投影系统PS图示为仅具有两个反射镜13、14，但投影系统PS可以包括不同数目个反射镜(例如，六个或八个反射镜)。

衬底W可以包括先前形成的图案。在这样的情况下，光刻设备LA使由经图案化的EUV辐射束B'形成的图像与先前形成在衬底W上的图案对准。

可以在辐射源SO中、在照射系统IL中和/或在投影系统PS中提供相对真空，即，处于远低于大气压力的压力下的少量气体(例如，氢气)。

辐射源SO可以是激光产生等离子体(LPP)源、放电产生等离子体(DPP)源、自由电子激光(FEL)或能够产生EUV辐射的任何其它辐射源。

为了将照射系统IL中的光学器件(即，图案形成装置MA之前的光学器件)与投影系统PS的光学器件(即，图案形成装置MA之后的光学器件)分离，可以使用所谓的光学器件主射线角(CRAO)，使得辐射束B以一定角度入射到图案形成装置MA上。

图1a示出诸如图1的光刻设备LA之类的光刻设备的一部分，其中，辐射束B入射到所述图案形成装置MA上。所述图案形成装置通常是多层反射器上的掩模(例如，二元、交替相移或衰减相移掩模)。所述多层反射器通常包括例如Mo或Ru和Si的交替层。层厚度由目标波长(例如，对于EUV为13.5nm)确定以便最大化该波长的情况下的反射率且由此优化总体吞吐量。所述多层反射器的反射率具有角度相关性，在用于光刻时需要考虑所述角度相关性。

所述辐射束通常是已由所述照射系统IL的光学器件(例如，图1的反射镜10和11)调节的经调节的辐射束B。所述辐射束B在以CRAO为中心的数值孔径NA内以一角度入射到所述图案形成装置MA上。所述图案形成装置MA必须在大角度带宽上反射以支撑所述NA。如果入射角过大，则所述图案形成装置MA可能不会准确地反射所述辐射束B。因此，所述图案形成装置的角带宽限制在所述图案形成装置MA处能够实现的最大NA。

图1b示出诸如图1的光刻设备LA之类的光刻设备的一部分，其具有用于使用暗场成像将所述照射系统IL中的所述光学器件与所述投影系统PS的所述光学器件分离的替代配置。在这样的配置中，所述辐射束B在所述图案形成装置MA上具有大致正入射角，其因此可以相较于CRAO降低对于所述图案形成装置MA的角带宽的要求。所述投影光学器件的第一反射镜101包括用于使辐射束B通过的开口102。所述辐射束B由所述图案形成装置MA衍射，且零阶衍射经由开口102被发送回所述照射器(未示出)中。诸如+1和-1衍射阶之类的更高阶衍射入射到所述开口102外的反射镜101上，并且可以由所述投影系统PS投影至晶片(未示出)上。

如上文简要地描述的，掩模组件15可以包括相邻于图案形成装置MA而设置的表膜19。表膜19如果存在则被设置在辐射束B的路径中，使得辐射束B在其从照射系统IL接近图案形成装置MA时和在其由图案形成装置MA朝向投影系统PS反射时两种情况下穿过表膜19。表膜19可以包括对于EUV辐射为大致透明的薄膜(虽然其将吸收少量EUV辐射)。在本文中EUV透明表膜或对于EUV辐射大致透明的膜意味着表膜19透射EUV辐射的至少65％，优选地至少80％且更优选地EUV辐射的至少90％。表膜19用于保护图案形成装置MA免于粒子污染。

虽然可以努力维持光刻设备LA内部的清洁环境，但粒子仍可以存在于光刻设备LA内。在不存在表膜19的情况下，颗粒可能沉积至图案形成装置MA上。图案形成装置MA上的粒子可以不利地影响向辐射束B赋予的图案且因此影响转印至衬底W的图案。表膜19有利地在图案形成装置MA与光刻设备LA中的环境之间提供屏障以便防止颗粒沉积于图案形成装置MA上。

表膜19被定位在距图案形成装置MA一距离处，所述距离足以使得入射到表膜19的表面上的任何颗粒不在光刻设备LA的场平面中。表膜19与图案形成装置MA之间的这种间隔用于减小表膜19的表面上的任何颗粒将图案赋予至成像至衬底W上的辐射束B的范围。将了解，在颗粒存在于辐射束B中但不位于在辐射束B的场平面中的位置处(即，不在图案形成装置MA的表面处)的情况下，颗粒的任何图像不会聚焦于衬底W的表面处。在不存在其它考虑因素的情况下，可能期望将表膜19定位成与图案形成装置MA相距相当大的距离。然而，在实践中，光刻设备LA中可以用于容纳表膜的空间归因于其它部件的存在而受限。在一些实施例中，表膜19与图案形成装置MA之间的间距可以(例如)是约1mm与10mm之间，例如1mm与5mm之间，更优选为2mm与2.5mm之间。

图1c示出从由此以引用方式而被合并入的US 9,946,167 B2已知的检查和/或量测设备。图1c对应于US 9,946,167 B2的图3a。所述检查和/或量测设备是用于测量例如重叠和/或对准的暗场量测设备。

在光刻过程中，期望频繁地对所产生的结构进行测量，例如用于过程控制和验证。用于进行这样的测量的各种工具是已知的，包括常常用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微反射镜，和用于测量重叠(装置中的两个层的对准精度)和对准(即，衬底上的对准标记的位置)的专用工具。已开发用于光刻领域的各种形式的散射仪。这些装置将辐射束引导至目标结构(例如光栅或标记(标识))上且测量散射辐射的一个或更多个性质-例如，作为波长的函数的在单个反射角下的强度；作为反射角的函数的在一个或更多个波长下的强度；或作为反射角的函数的偏振-以获得可以用于确定目标的所关注的性质的“光谱”。可以通过各种技术来执行所关注的性质的确定：例如通过诸如严格耦合波分析或有限元方法之类的迭代方法来进行的目标结构的重构；库搜索；以及主成份分析。

图1c中示出的暗场量测设备可以是独立的装置/系统或可以作为对准系统和/或作为重叠测量系统(未示出)并入光刻设备LA中。贯穿设备具有若干分支的光轴由点线O表示。在这样的设备中，由辐射源111(例如氙气灯)发射的光由包括透镜112、114和物镜116的光学系统经由分束器115而引导至衬底W上。这些透镜被布置成呈4F布置的双重序列。因此，可以通过定义在呈现衬底平面的空间光谱的平面(在该被称为(共轭)光瞳平面)中的空间强度分布来选择辐射入射到衬底上的角分布。特别地，可以通过在作为物镜光瞳平面的背向投影式图像的平面中在透镜112与114之间插入合适的形式的孔板113来进行这种选择。在所图示的示例中，孔板113具有不同的形式，标注为113N和113S，从而允许选择不同的照射模式。本示例中的照射系统形成离轴照射模式。在第一照射模式中，孔板113N提供从仅出于描述起见被指明为“北”的方向的离轴。在第二照射模式中，孔板113S是用于提供相似的照射，但提供来自被标注为“南”的相反方向的照射。通过使用不同的孔，其它照射模式是可能的。光瞳平面的其余部分期望地是暗的，这是因为在期望的照射模式之外的任何不必要的光将干涉期望的测量信号。

衬底W上的目标结构(未示出)，例如光栅或标记(标识)被放置成垂直于物镜116的光轴O。与轴线O成角度而照射到目标结构上的照射射线引起一个零衍射阶射线和两个一衍射阶射线。因为板113中的孔具有有限的宽度(接收有用量的光所必要的)，所以入射射线实际上将占据一角度范围，并且衍射射线0和+1/-1将稍微散开。根据小目标的点扩散函数，每个阶+1和-1将在角度范围上而进一步散布，而不是单条理想射线。应注意，光栅节距和照射角度可以被设计或调整成使得进入物镜的一阶射线与中心光轴紧密对准。

由衬底W上的目标衍射的至少0阶和+1阶由物镜116收集，并且被返回引导通过分束器115。通过指定被标注为北(N)和南(S)的完全相反的孔来图示第一照射模式和第二照射模式两者。当入射射线是来自光轴的北侧时，即，当使用孔板113N来应用第一照射模式时，标注为+1(N)的+1衍射射线进入物镜116。相比之下，当使用孔板113S来应用第二照射模式时，-1衍射射线(标注为-1(S))是进入透镜116的衍射射线。

第二分束器117将衍射束拆分成两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统118使用零阶衍射束和一阶衍射束在第一传感器119(例如CCD或CMOS传感器)上形成目标的衍射光谱(光瞳平面图像)。每个衍射阶射中传感器上的不同点，使得图像处理可以比较和对比若干阶。由传感器119获取的光瞳平面图像可以用于聚焦检查和/或量测设备和/或归一化一阶束的强度测量结果。光瞳平面图像也可以用于诸如重构之类的许多测量目的。

在第二测量分支中，包括透镜120、122的光学系统在传感器123(例如，CCD或CMOS传感器)上形成衬底W上的目标的图像。在第二测量分支中，在与光瞳平面共轭的平面中提供被称为场光阑121的孔板。当描述本发明时，这种平面将被称为“中间光瞳平面”。场光阑121用于阻挡零阶衍射束使得形成在传感器123上的目标的图像仅由-1或+1阶束形成。将由传感器119和123获取的图像输出至图像处理器和控制器PU，图像处理器和控制器PU的功能将取决于正在被执行的测量的特定类型。应注意，在广义上使用术语“图像”。由此，如果仅存在-1阶和+1阶中的一个，则将不形成光栅线的图像。

检查和/或量测设备的照射系统包括照射器110。如图1c中所示出的，这种照射器110包括透镜112和孔板113。检查和/或量测设备的更多细节可见于US 9,946,167 B2中。

图1d描绘用于图1c的检查和/或量测设备中的可编程照射器140。代替照射器110，这可编程照射器140可以用于图1c的检查和/或量测设备中。可编程照射器140包括根据本发明的微反射镜阵列133以及包括对透镜的低NA中继4F系统135。来自例如宽带辐射源或白光源的辐射源130(而不是可编程照射器140的部分)的辐射或光可以由可选的光纤131和可选的准直透镜系统132引导至微反射镜阵列133。处理单元PU可以使得微反射镜阵列133中的微反射镜134(或更准确地，微反射镜134中的反射镜)单独的倾斜的方式来控制微反射镜阵列133。通过独立地调节每个单独的反射镜的倾斜角，可以控制由低NA中继系统135输出的光的空间分布且可以根据需要产生各种照射模式，而不必使用孔板。如果可编程照射器140用于图1c的检查和/或量测设备中，则其与透镜114界接，这意味着由低NA中继系统135输出的光由图1c的透镜114接收。

为了控制由低NA中继系统135输出的光的光谱分布，微反射镜阵列133中的反射镜的至少一部分可以包括在反射镜表面的顶部上的光栅(未示出)。针对所有反射镜的光栅可以是相同的，或替代地，可以使用不同光栅，例如具有不同节距的光栅。通过对微反射镜阵列133适当控制，由低NA中继系统135输出的光包括单个波长或单个(窄)波长范围。然而，也可能以使得由低NA中继系统135输出的光包括多个不同波长或多个不同(窄)波长范围的方式来控制微反射镜阵列133。可以在反射镜表面上光刻图案化光栅。具有光栅的每个反射镜根据关联光栅方程式在不同方向上衍射具有不同波长的光。由低NA中继系统135获取衍射光的一部分且形成图像。通过独立调节每个反射镜的角度，可以在空间上和光谱上控制输出端处的光分布，这是因为某一(某些)衍射阶将由低NA中继系统135获取且其它衍射阶将未被获取。这种空间和光谱光分布可以有利地例如用于照射和测量衬底上的重叠目标结构或用于测量衬底上的对准标记的位置。在本文中，术语目标结构、目标、标记、标识和光栅在情境允许的情况下都是彼此的同义词。

可以由低NA中继系统135获取的衍射束的光谱带宽为dλ＝P.NA，其中，P为光栅的节距且NA是低NA中继系统135的数值孔径。在P＝500nm且NA＝0.02的情况下，光谱带宽为10nm，这意味着光栅的衍射阶包括为10nm的波长范围或波长带。

低NA中继系统135的空间分辨率约为λ/NA。在λ＝850nm且NA＝0.02的情况下，空间分辨率为42.5微米。如果反射镜的大小大于42.5微米，则可以分辨每个反射镜。反射镜的合理大小为100×100微米。

通过使反射镜围绕其单独的轴线旋转/倾斜，可以将不同的中心波长带引导至低NA中继系统135中。遍及可见光波长范围的操作所需的每个反射镜的旋转范围应为Δλ/2P，其中，针对450nm至850nm的操作波长范围，Δλ＝400nm。这意味着每个反射镜必须能够旋转0.4弧度。

图2中示出的MEMS系统是具有反射镜20和用于使反射镜20移位的四个多层压电致动器21的微反射镜。在其它实施例(未示出)中，微反射镜可以具有用于使反射镜20位移的不同数目个多层压电致动器21。在所有这些实施例中，微反射镜具有用于使反射镜20移位的至少一个多层压电致动器21。如图2中示出的多个微反射镜可以阵列形式布置成形成微反射镜阵列。

图2示出具有可以是根据实施例的微反射镜阵列的一部分的反射镜20的MEMS系统。所述MEMS系统具有围绕轴线的四重旋转对称性。特别地，四个多层压电致动器21在反射镜20下方对称地布置成能够进行反射镜20的翻转和倾斜位移。反射镜20通常是矩形(其在本文献中用于包括正方形)，且每侧边在0.5mm至2.5mm的范围内。例如，其可以是具有1mm²表面积的正方形。在其它实施例中，反射镜可以是另一形状，诸如六边形。图2a示出图2a的MEMS系统的压电致动器21，省略MEMS系统的其它元件。

每个多层压电致动器21具有弯曲的柔性材料条带22，在一个端部处固定至底层衬底(未示出)且在另一端部处经由铰链23连接至支柱24。所述柔性材料条带22具有在静止时处于大致与反射镜20的前表面的平面平行的伸长方向。如下文更详细地描述的，柔性材料条带22具有设置在其上的多个压电材料层和多个电极层，电压可以被施加至所述多个电极层以便启动所述多层压电致动器21。压电材料是在存在强度高于阈值的所施加的电场的情况下展现双极性应变响应的材料(例如PZT)。所述电压可以足以引起强度高于阈值的电场。这可以适用于所有压电层中的电场，或者至少适用于其中电压在所述压电层的膨胀/收缩响应对于高于和低于阈值的场强而言为不同的方向上产生电场的压电层。

当启动所述多层压电致动器21时，所述条带22弯曲，从而从当悬臂，以经由所述支柱24使反射镜20移位。位移的量值随所施加的电压和压电材料层的数目而变化(并且随其它参数而变化，诸如所述多层压电致动器的几何形状)。所述铰链23通过在一个端部处使条带22变窄而形成，使得横向于所述条带22的伸长方向，所述铰链23的横截面积小于条带22的横截面积。因此铰链23的刚性小于条带22的刚性，这允许所述条带充当铰链。通常需要所述铰链在横向于轴线方向的平面中发生挠曲，所述轴线方向自身横向于所述条带22的伸长方向。

在如所示出的实施例中可以看出，被布置在所述条带22上的所述多层致动器21大致布置在所述反射镜20下方，所述反射镜通常是经移位的MEMS元件。因此，当从上方检视时，即，沿所指示的Z方向，所述反射镜20将会大致覆盖致动系统，即，条带22和致动器21。通过将所述多层致动器大致定位在被移位的MEMS元件(例如，反射镜20)下方，可以实现多反射镜阵列，由此相邻反射镜可以被布置成彼此接近，从而产生能够反射入射光或辐射束的大部分的多反射镜。

用于使所述反射镜20移位的微机电系统(MEMS)可以有利地被合并入于所述光刻设备和/或所述检查和/或量测设备的其它部分中。观察图2，每个MEMS元件的反射镜20可以由位移结构替换，所述位移结构是适配于MEMS元件上方且转换从压电致动器21的位移的任何形式的非反射型物体。这种位移结构可以具有与所述反射镜相同的形状和尺寸(例如，如图2中的正方形)，但不需要反射型顶部表面。替代直接反射入射光，所述位移结构可以用于使诸如反射镜的连续反射层之类的上覆结构变形。以这种方式，MEMS可以被合并入所述图案形成装置中以使多层反射器变形，并且由此重定向入射光。替代地，代替利用位移结构替换所述反射镜20，则被连接至所述压电致动器21的支柱24可以被直接地结合至所述上覆结构。即，所述支柱24可以被直接地结合至所述上覆结构的下侧(例如，多层反射器的下侧)，以便利用所述压电致动器21使所述结构变形。

图3示出PCT/EP2020/072005的系统中的压电致动器的比较示例，所述压电致动器包括单层压电材料307。所述致动器被形成在柔性材料条带305上，并且包括氧化硅和氧化铝的绝缘层310。所述压电致动器也包括所述压电材料层307的每个表面上的相应电极层308。为了使压电致动器弯曲，则必须跨越所述压电材料307引发电场。这通过在两个电极308之间产生电位差、通过在第一电极中具有高电压且在第二电极中具有较低电压来实现。由压电材料层307所产生的力与所施加的电压和压电系数成比例。为了增大所述压电致动器弯曲的量，两个电极308之间的电位差必须增大，这需要将较高的电压施加至所述第一电极。在电极之间施加高电压可以具有严重缺陷。例如，在真空或低压环境中使用高电压可能会引发放电。另外，高电压可能引发等离子体。使用高电压也增大功率消耗，并且需要高电压电子器件来驱动所述致动器，其占据微反射镜的相当大的区域。

图3a示意性地示出由图2所图示的本发明的实施例中的多层压电致动器的示例。其包括压电材料的多个大致扁平的压电层307a、307b，所述压电材料响应于跨越整个所述压电层307a、307b所施加的电场而展现单极应变响应(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)。所述压电层307a、307b被层叠于彼此的顶部上，并且由大致扁平的电极层308a、308b分离开。所述压电层307a、307b与电极层308a、308b共同地形成叠置层。在叠层方向(即，图3a中的竖直方向，横向于所有层)上的叠置层的第一层和最后层是电极层308a。电极层308a、308b由铂(Pt)和LaNiO3(LNO)制成。电极层308a、308b被划分成第一组电极层308a和第二组电极层308b。第一电压被施加至所述第一组电极层308b中的每个电极层。具体地，在这个示例中，将50V的第一电压施加至所述第一组电极层308a。所述第二组电极层308b中的电极层被接地。在这个示例中，电极层308a、308b交替，以使得如果电极叠置层的一个电极层是所述第一组电极层308a的部分，则在叠置层的叠层方向上的下一电极层将是所述第二组电极层308b的部分。通过以这种方式使电极层交替，在两个连续电极层308之间引发电场，并且经引发的场的方向跨越连续压电材料层307a、307b而交替，如由箭头所指示的。其对于层307a示出为向下，并且对于层307b示出为向上。实际上，这意味着任何一个压电材料层中的压电效应与其它层中的任一个中的压电效应无关。这种电场作用于压电层307a、307b，从而产生扩展/收缩，这在所述多层压电致动器的构造允许多个层朝向所述叠层的顶部扩展的量不同于叠层的底部处的层时会导致弯曲力(机械应变)。因为压电层307a、307b由诸如PZT之类的响应于所施加的电场而展现单极应变响应的压电材料制成(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)，则压电层中的每个压电层产生相同意义上的弯曲力(例如，以便引起叠层中的顶部电极308a的外部(顶部)表面变得凹入)，而与电场的方向无关。如果所述电场跨越压电层307a、307b中的每个压电层具有相同振幅，并且如果那些压电层大致相同，则这种力在压电层307a、307b中的每个压电层中可以具有大致相同的振幅。

总之，当所述多层压电致动器包括多个压电材料层307a、307b(每个都具有被施加至其的单独的电场)时，所述致动器上的总力将等于压电材料层的数目乘以由每个单层所产生的力(假定由每个层产生相同力)。

图3b示出根据图3a的示意性结构的第一具体示例。它是多层压电致动器的一部分，可用于图2的实施例，包括两个压电材料层307、307b和三个电极层308a、308b。在图3a中沿向下方向移动，叠置层的第一层是电极层308a(其是第一组电极层中的一个电极层)，第二层是第一压电层307a，第三层是电极层308b(其是第二组电极层中的一个电极层)，第四层是第二压电层307b，并且第五层是电极层308a(其也是第一组电极层308a中的一个电极层)。所述多层压电致动器也包括第六层以及第七层305，所述第六层是氧化硅和氧化铝的层310，所述第七层是柔性材料条带。跨越所述第一压电层307a与所述第二压电层307b而引发的电场在相反方向上。然而，由于两个压电层都包括响应于所施加的电场而展现单极应变响应的压电材料(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)，因此致使两个层在相同方向上弯曲。具有多个压电层307a、307b的多层压电致动器的本配置与图3的包括单个压电材料层307的多层压电致动器相比具有显著的优点。例如，假设层307a、307b具有与压电层307相同的总厚度，则层307a、307b(其每个都具有在相反意义上跨越于其整体上的50V的电压)产生与当100V的电压被施加在电极308之间时层307所产生的力相同的力。这在图3b的布置中实现，即使在实施例中没有两个点之间的电压差大于50V。使用较低的电压降低(或消除)在真空或低压环境中引发放电的风险，并且在气态环境中减少(或消除)所引发的等离子体。

图3c和图3b示出根据图3a的示意性结构的第二和第三具体示例。每个是可以用于图2的实施例中的多层压电致动器的一部分。在图3c的致动器中，存在三个压电材料压电层307a、307b，所述压电材料响应于所施加的电场而展现单极应变响应(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)。在图3d的致动器中，存在四个压电材料压电层307a、307b，所述压电材料响应于所施加的电场而展现单极应变响应(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)。在这两个图中，跨越所述第一压电层307a而引发的电场在与跨越所述第二压电层307b而引发的场相反的方向上。由于所述第一压电层307a和所述第二压电层307b两者都包括响应于所施加的电场而展现单极应变响应的压电材料、或大致由响应于所施加的电场而展现单极应变响应的压电材料组成(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)，因此当第一电压和第二电压分别施加至电极308a、308b时，致使所述第一压电层307a和所述第二压电层307b两者在相同方向上弯曲。

假定图3d的层307a、307a具有与图3的层307相同的总厚度，针对所述致动器中的任何两个点之间的相同最大电压差，图3c的配置允许产生如图3中的所述致动器所中产生的力的三倍强度的力。从另一视角，为了产生与图3的致动器相同的力，电极层308a与电极层308b之间的电压差仅需要为图3的电极层308之间的电压差的三分之一。

假定图3d的层307a、307a具有与图3的层307相同的总厚度，则对于所述致动器中的任何两个点之间的相同最大电压差，图3d的配置允许产生如图3中的致动器中所产生的力四倍强度的力。从另一视角，为了产生与图3的致动器相同的力，电极层308a与电极层308b之间的电压差仅需要为图3的电极层308之间的电压差的四分之一。

再次参考图2，反射镜20也连接至热扩散器，所述热扩散器包括连接至反射镜20的背面的中心的导热柱25和连接至所述柱25的另一端部的散热件26。在静止条件下，柱25的长度方向为MEMS系统的四重旋转对称轴。导热柱25被布置成将来自反射镜20的热传递至散热件26，所述散热件将热扩散于相对较大表面积上。散热件26包括作为圆形的经图案化的硅层的柔性隔膜。其替代地具有多个层；如果这样，则所述层中的一个或更多(例如全部)可以是硅，并且一个或更多个层可以具有除硅之外的材料。柔性隔膜具有形成在其中的弯曲凹槽27，所述弯曲凹槽增大了所述柔性隔膜的柔性。在使用中，当使反射镜20移位时，导热柱25枢转且使柔性隔膜弹性地变形。

每个多层压电致动器21与感测元件28相关联，所述感测元件是在一个端部处固定至支柱24且在另一端部处固定至底层衬底的压电电阻器。当支柱24移位时，压电电阻器受应力/变形，这改变了从中可以确定位移的压电电阻器的电性质。例如，压电电阻器可以连接在惠斯通电桥中，所述惠斯通电桥被配置成使得所述电桥的输出电压作为反射镜20的位移的函数。来自压电电阻器的输出是温度敏感的，并且可以使用温度补偿以提高位移测量的精度。

图4示出根据实施例的微反射镜阵列300的一部分的横截面的示意图。实施例的某些优选尺寸在图4中以微米为单位被指示(标示为“u”)。反射镜301经由支柱303而被连接至多层压电致动器302。所述支柱303包括硅、锗、铝和氧化物的多个层，具有为151μm的组合厚度。其还包括呈氧化物层形式的热隔离层304，所述热隔离层具有1μm的厚度。所述层304提供热绝缘和电绝缘两者以保护所述多层压电致动器302。具体地，其可以减少或防止从所述反射镜301到至少一个多层压电致动器302的热传递。

所述多层压电致动器302包括柔性材料条带305，所述柔性材料条带是5μm厚的硅条带，在与支柱303相反的端部处被连接至衬底306。所述多层压电致动器302也包括多个压电材料层307a、307b，所述多个压电材料层是每个都具有在500nm至2μm范围内的厚度的PZT层。压电层307a、307b由电极层308b间隔开且由两个电极层308a共同地包夹。最接近柔性材料条带305的电极层308a通过厚度为约100nm的氮化物(SiN)层309而被结合至柔性材料条带305。SiN/Pt/LNO/PZT/Pt/LNO的叠层由氧化硅和氧化铝层310覆盖。将电压施加至电极308使得所述多个压电材料层307a、307b扩展或收缩，但因为多个层在柔性材料条带305的界面处受约束，因此所述多个压电材料层307a、307b与柔性材料条带305的组合系统弯曲。所述多层压电致动器302的这种弯曲运动使所述支柱303移位且由此也使所述反射镜301移位。

在如图示出的实施例中可以看出，所述多层致动器302大致布置在所述反射镜301下方。通过将所述多层致动器302大致定位在所述反射镜301下方，可以实现多反射镜阵列，由此相邻反射镜可以彼此接近地布置，从而产生能够反射入射光或辐射束的大部分的多反射镜。

包括压电电阻器的感测元件311被嵌入在挠性材料即柔性材料的条带305中且由氧化物覆盖。所述感测元件311被布置成感测所述多层压电致动器302的偏转。

多层压电致动器302通过硅穿孔即穿硅过孔(TSV)312而被电连接至所述衬底306。所述微反射镜阵列还包括专用集成电路(ASIC)313。这些充当电压控制系统以将图3a中所示出的电压施加至所述多层压电致动器302的电极308a、308b、且也从所述感测元件310导出所述输出电压。使用由微反射镜阵列的控制器(未示出)所产生的且经由TSV 312而被传输至ASIC 313的控制信号来控制ASIC施加至电极层的电压。

反射镜301通过导热柱315连接至散热器或散热件314。散热件314和导热柱315一起形成用于耗散来自反射镜301的热的热扩散器。柱315包括硅、锗和铝的层。散热件314包括柔性元件，特别地在这个示例中为柔性硅隔膜，其允许柱315在反射镜301移位时移动。散热件314电连接至衬底306，并且可以被接地以防止电荷积聚在反射镜301上。散热件314与柔性材料条带305处于同一平面中且可以由相同硅晶片形成。反射镜301的下表面与散热件314和/或柔性材料条带305的上表面之间的间距可以在50μm至120μm的范围内，诸如约80μm。通常，已知微反射镜阵列具有比这种间距小的间距，诸如仅几微米。在这种实施例中实现了较大间距，这是因为(压电)致动力在柔性材料条带305上产生，而不是例如通过被安装在反射镜自身上的静电致动器产生，其将通常将反射镜的移动范围限于静电致动器的部件的相对移动范围。

散热件314和/或柔性材料条带305的下表面与衬底的上表面之间的间距可以在50μm至120μm的范围内，诸如约80μm。

每个反射镜可以设置有一个或更多个控制单元，所述一个或更多个控制单元可操作以在所接收的控制信号中识别于反射镜相对应的地址，并且在识别所述地址后，基于控制信号中另外所包括的控制信息来产生用于反射镜的一个或更多个多层压电致动器的控制电压。因而，控制单元用作电压控制系统。控制单元可以被实施为ASIC 313，所述ASIC使用过孔312接收控制信号且基于所述过孔312控制对应的多层压电致动器302；在这种情况下，对于给定多层压电致动器302，控制信号中的地址可以不仅指定反射镜而且指定ASIC313。使用控制单元，外部控制系统能够通过将相同的控制信号传输至反射镜阵列的所有反射镜的控制单元而单独地控制所有反射镜，使得每个控制单元识别寻址至其的控制信号，并且相应地控制相应的多层压电致动器。将ASIC 313定位在例如支撑在衬底306上方且靠近柔性材料条带305(例如与柔性材料条带305大致共平面)的结构内是可实现的，这是因为实施例可以通过MEMS过程来在多个层中形成，如下文所描述的。

图5示出根据实施例的用于控制微反射镜阵列中的反射镜(未示出)的MEMS系统40的俯视图的示意图。所述系统40包括通过对应的支柱42连接至反射镜的四个多层压电致动器41。每个多层压电致动器41包括柔性材料条带43和铰链44，其中，支柱42在条带43的一个端部处连接至铰链44并且其中条带43的另一端部连接至衬底(未示出)(即，与衬底成大致固定位置关系)。系统40也包括用于当在使用中时将来自反射镜的热扩散的热扩散器45。所述热扩散器45包括沿硅层的外边缘固定至衬底的圆形硅层和连接至硅层的中心的导热柱。

系统40包括用于感测反射镜的位移的图5中所图示的五种不同类型的感测元件46a至46e中的任一个或更多个。每个感测元件46a至46e包括布置成使得反射镜的位移在压电电阻器中引发应力的压电电阻器。优选地，致动器中的每个致动器设置有这种五种类型的感测元件46a至46e中的仅一种，并且相同类型的感测元件用于四个致动器中的每个致动器中。

第一类型的感测元件46a包括位于热扩散器45与多层压电致动器41之间的环形空间中且在一个端部处固定至衬底且在相反端部处固定至支柱42的弯曲梁。一个或更多个压电电阻器可以形成在所述梁中。

第二类型的感测元件46b包括两个折叠梁，所述折叠梁包括对应的压电电阻器，每个压电电阻器位于热扩散器45与多层压电致动器41之间的环形空间中。所述折叠梁中的一个折叠梁连接至衬底且连接至支柱42，而另一折叠梁连接至衬底的两个不同点以提供参考值。

第三类型的感测元件46c包括直梁，所述直梁包括在端部处连接至支柱42且在另一端部处连接至衬底的压电电阻器。

第四类型的感测元件46d包括弯曲梁，所述弯曲梁包括压电电阻器，所述梁位于多层压电致动器41外。所述梁在一个端部处连接至衬底且在相反端部处连接至支柱42。

第五类型的感测元件46e包括固定至热扩散器45的四个压电电阻器。第五感测元件46e是用于感测由反射镜位移引起的热扩散器的变形。

图6示出感测元件50的一部分的俯视图的示意图，所述感测元件可以是图5中的第一感测元件46a，但其它感测元件具有类似构造。所述感测元件50包括在所述多层压电致动器54与所述热扩散器55之间的环形空间53中的折叠式压电电阻器52和弯曲梁51。可以设置温度传感器56以测量压电电阻器52的温度。所述温度传感器可以例如被实施为双极晶体管或二极管，这是由于对于这样的装置，电流是温度的函数。

图7示出具有供应电压V_s、电阻器R1、R2、R3和R4、以及输出电压V_o的惠斯通电桥的电路图。所述电路可以是用于感测微反射镜阵列中的所述反射镜的位移的感测元件的一部分。电阻器R1至R4中的一个或更多个可以是感测元件的压电电阻器。

图8a示出在包括弯曲梁71的感测元件70中的所述惠斯通电桥的电阻器R1至R4的特定配置的示意图。R1是沿所述梁71的伸长方向朝向所述梁的移动端部延伸的压电电阻器。R2至R4位于所述感测元件70的固定至所述衬底的端部处。因为梁71由于所述反射镜的位移而被偏转/受应力，则R1的电阻改变，而R2至R4的电阻保持大致恒定。

图8b示出在包括弯曲梁71的感测元件70中的惠斯通电桥的电阻器R1至R4的替代配置的示意图。在这样的配置中，两个压电电阻器(R1和R4)沿所述梁71的所述伸长方向延伸，而R2和R3位于所述感测元件的固定至所述衬底的端部处。因为梁71由于所述反射镜的位移而被偏转/受应力，则R1和R4的电阻改变，而R2和R3的电阻保持大致恒定。

如上文提及的，压电电阻器R1至R4中的一个或更多个可以设置有温度传感器。在这样的情况下，可以(使用未示出的电路)采用由所述温度传感器所输出的温度值以修改所述感测元件的操作来校正所述压电电阻器中的温度变化，即，校正电阻器R1至R4中的电阻与偏转度/应力之间的关系的温度变化。

微反射镜阵列的实施例可以提供+/-120mrad的翻转和倾斜位移范围和约100μrad的反射镜精度。微反射镜阵列的实施例可以在根据EUV所需的高光强度下进行操作，并且可以在40kW/m²至60kW/m²的所吸收的热功率密度下工作(这意味着反射镜的表面上的入射光功率密度更大)。这比一些其它应用中所使用的微反射镜阵列的所吸收的热功率密度高几个量级。这是可能的，这是因为多层压电致动器41可操作以甚至在相对更低的致动器电压下(例如低于约100V)也提供这样强的力，使得其能够使柔性元件(柔性构件314)变形，即使柔性元件足够厚以将高热导率提供至衬底。归因于高热导率，微反射镜阵列可以在使用中具有低于约100摄氏度的温度。

本文中也描述形成微反射镜阵列的方法。图8a至图8j图示这种方法的实施例的一些步骤。

如图9a中所图示的，所述方法包括提供第一硅晶片800以用于形成压电致动器和感测元件。第一晶片800可以被称为“致动器晶片”。致动器晶片可以是具有4μm硅膜801的绝缘体上硅(SOI)晶片。致动器晶片800包括压电层和导电层(未示出)，其将稍后被蚀刻以形成所述多层压电致动器的叠置层。可以使用互补金属氧化物半导体(CMOS)前段过程(FEOL)过程来在晶片800中形成低电压主动器件，诸如感测元件。CMOS后段过程(BEOL)过程可以接着用于形成用于将低电压器件连接至其它电路系统的金属互连层。化学机械研磨/平坦化(CMP)可以接着用于形成具有平坦氧化物层802的平滑表面。Cu金属镶嵌过程可以用于形成具有CU衬垫804的Cu结合矩阵803，以用于后续Cu-Ox混合结合至另一晶片。

如图9b中所图示的，所述方法还包括提供第二硅晶片805，所述第二硅晶片将变为上方固定有微反射镜阵列的衬底。第二晶片805可以被称为“中介层晶片”。中介层晶片805可以是具有100μm硅膜的SOI晶片，如图9b中所见的。可以使用高电压(HV)CMOS过程(FEOL和BEOL两者)以在晶片中形成HV驱动器。可以使用TSV过程以形成通过第二晶片805的硅膜807的电连接件806。TSV过程之后可以是平坦化(例如CMP或湿式蚀刻)和Cu衬垫形成。Cu衬垫808被布置成连接至第一晶片800的Cu结合矩阵803。

图9c图示例如如何使用Cu/氧化物混成键809来结合第一晶片800与第二晶片805。

如图9d中示出的，可以移除用于输送第一晶片800的“输送晶片”以暴露第一晶片800。可以接着使用选择箱来移除以留下结合至第二晶片805的第一晶片800的薄硅层(例如5μm)810。可以将Al沉积和图案化于第一晶片800上以用于后续连接至反射镜。可以图案化第一晶片800以形成多层压电致动器811。可以将Al₂O₃和/或TiN沉积于第一晶片上以防止EUV辐射和等离子体。

如图9e中所图示的，所述方法还包括提供用于形成反射镜的第三硅晶片812。第三晶片812可以被称为“反射镜晶片”812。反射镜晶片812可以是具有250μm硅膜的SOI晶片。所述方法可以包括对反射镜晶片812执行空腔蚀刻以允许热屏障(例如1μm至2μm)，接着进行Ge沉积以用于后续结合至第一晶片800。使用硬掩模(例如氮化物)和抗蚀剂掩模，蚀刻反射镜晶片812以形成用于连接至多层压电致动器的支柱813(“梁连接器”)且形成用于连接至散热件以便形成热扩散器的导热柱814(“中心柱”)。围绕反射镜的周边蚀刻反射镜释放沟槽815。

如图9f中示出的，将第三晶片812结合至第一晶片800以便将反射镜连接至多层压电致动器。结合步骤可以包括对准的Ge/Al共晶结合。Al/Ge结合层816既导热又导电，这可以利用经由导热柱从反射镜至散热件的高效热传递。一些箱氧化物可以已留在第一晶片800上以减少在一些结合部位处(诸如在连接至压电致动器的支柱处)的热和电传导。

在图9g中，倒置地转动结合晶片的叠层(晶片1“致动器晶片”800、晶片2“中介层晶片”805和晶片3“反射镜晶片”812)(其可以被统称作“器件晶片”)，使得反射镜晶片812的输送晶片817变为支撑晶片。可以从第二晶片805移除第二晶片805的输送晶片，并且可以使用箱移除以暴露第二晶片805中的TSV 806。这种后可以是电介质沉积、图案化和凸块形成。

在图9h中，使用光刻和硅蚀刻以在第二晶片805中在多层压电致动器和散热件下方形成空腔818。应注意，在使用中，柔性隔膜314的外部部分(例如从凹槽径向向外的部分)与壁819接触。壁819介于与散热件对齐的空腔818a与同多层压电致动器配准的空腔818b之间。壁819能够将来自柔性隔膜314的热传导至衬底。所述方法接着包括蚀刻介电层以暴露多层压电致动器(即，释放柔性材料条带)、感测元件和切割划线。

如图9i中所图示的，所述方法还包括提供用于密封第二晶片805的第四硅晶片820。第四晶片820可以被称为“支撑晶片”820且包括用于连接至第二晶片805的TSV 821。凸块结合可以用于将第四晶片820结合合至第二晶片805。可以在第四晶片820的背面上形成Al再分布层(RDL)和连接衬垫。

在图9j中，通过移除正面输送晶片817来释放反射镜822。可以将控制器芯片胶合和线结合至第四晶片820的背面。

本发明的另一实施例包括光刻设备LA，诸如图1的光刻设备LA，其被配置成用于如图1b中示出的暗场成像。这种暗场成像配置的潜在问题为对于较大图案(即，特征之间具有较大节距的图案)，衍射角小，并且阶衍射(+1和-1)也可以能落在开口102内，这可以使得在晶片水平下的成像变得困难。

为了解决这种问题，图案形成装置包括第一MEMS，所述第一MEMS可以用于使图案形成装置的表面移位以将一阶衍射从开口102引导至反射镜101。MEMS包括布置在图案形成装置MA的多层反射器下方的多个MEMS元件。每个MEMs元件可以包括支撑多层反射器的位移结构(例如，用于翻转和歪斜的矩形硅)或可以直接结合至多层反射器的下侧。

重引导衍射辐射可能使图像变形，并且反射镜101因此包括第二MEMS(诸如微反射镜阵列)以通过校正在经图案化的束的角度来补偿所述重定向。可以由反馈系统控制第二MEMS，所述反馈系统使用图案形成装置MA的位置(相对于入射辐射束)来确定反射镜101的所需的校正且相应地将控制信号提供至第二MEMS。第二MEMS由此在整个扫描中动态地更新。可以由特定图案形成装置的模拟来预先确定对于图案形成装置MA的给定位置的所需的校正。

多层反射器上的掩模可以包括具有大节距(例如，大约100nm或更大的节距)和小节距(例如，节距＜10nm)的两个特征，并且第一MEMS和第二MEMS被配置成仅用于具有大节距的特征。对于其它特征，衍射角足够大以避开反射镜101中的开口102。

可以在第一MEMS中预先设置图案形成装置的任何特定区域所需的局部变形，这是由于图案形成装置的特征是固定的。图案形成装置可以被模拟以确定所需的局部变形，所需的局部变形可以接着用于设置第一MEMS的MEMS元件的位移/位置。

图10a和图10b示出用于掠入射反射镜中的MEMS的实施例。对于正入射，通常需要多层反射器反射足够EUV，而对于掠入射，可以使用单个反射层或涂层。

在图10a中，微反射镜阵列900用于反射掠入射的光。然而，阵列900中的单独的反射镜901之间的间隙可以使得形成来自边缘反射的张开部或闪烁部(flare)902和等离子体903。

图10b示出掠入射反射镜的另一实施例，其中，作为金属箔904的连续反射层位于MEMS的位移结构906上方。通过使位移结构906移位，箔904可以被变形以重定向入射光。

图11示出用于从源1002收集光1001以形成辐射束B的掠入射收集器1000。收集器1000包括用于朝向中间焦点IF聚焦来自源1002的入射光1001的多个圆柱形掠入射反射镜1003。掠入射反射镜可以包括如本文中所描述的MEMS以便控制辐射束B的焦点。

图12图示作为检查和/或量测设备中的聚焦反射镜的掠入射反射镜1100的另一实施例。反射镜1100可以使用MEMS来改变入射到晶片或其它衬底1102上的光1101的焦点。从晶片或其它衬底1102衍射的光1103可以被接收和分析以便确定晶片或其它衬底1102的特征。

在另一实施例中，本文中所描述的MEMS用于表膜框架中，以便随时间推移控制表膜中的应力。图13a示出具有由框架1202支撑的边界1201的表膜1200的俯视图。框架包括MEMS 1203，其中，MEMS元件阵列位于边界1201下方的虚线区中。虽然图13a示出在边界1201的一部分下方延伸的MEMS 1203，但在其它实施例中，MEMS 1203可以覆盖表膜1200的整个边界1201或不同部分。图13b示出表膜1200的侧视横截面。MEMS 1203位于框架的顶部，以便接触表膜1200的边界1201。表膜1200可以是诸如图1的掩模组件15的掩模组件的部分。来自MEMS元件的主动机械致动用于提供边界变形，以便将应力施加至表膜1200。MEMS允许连续控制表膜边界弯曲。MEMS装置的益处在于，其可以在操作期间来控制，而无需移除或拆卸掩模组件。这意味着如果表膜将失去或获得归因于劣化过程而导致的预应力，则这可以通过增大或减小MEMS元件的倾角来校正。例如，可以通过在表膜的侧或相反侧上致动MEMS 1203来应用对表膜1200的应力(其可以被称为张力)的减小的校正。致动可以将MEMS 1203向外移动(即，远离表膜框架的内部)。可以通过在表膜1200的所有侧上致动MEMS 1203(例如，使MEMS向外移动)来应用相应的力减小的校正。在另一示例中，可能发生表膜1200中的应力的局部化减小(例如，对于表膜的一半)。可以通过在局部化应力减小的区域的相反侧上(或局部化应力减小的区域的侧上)致动MEMS 1203来应用相应的力的这种局部化减小的校正。通常，MEMS可以被致动以校正表膜的压力的局部或全局变化。这可以有利地增加表膜的寿命。

另外，MEMS 1203可以用于确定表膜的不同区域的表膜中的应力水平。反馈系统可以用于控制MEMS元件以局部地补偿应力的任何改变。以这种方式，可以提供对表膜1200的应力的自动化控制。

对于表膜可能不需要完全的翻转和倾斜位移，这是因为MEMS仅用于将应力施加至表膜。由此，在仅一个维度上具有倾斜控制的MEMS元件可以用于表膜框架中。这可以简化MEMS的制造和控制系统。

虽然可以在本文中具体地参考在IC制造中光刻设备的使用，但应理解，本文中所描述的光刻设备可以具有其它应用。可能其它应用包括制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头，等。

虽然上文已描述本发明的具体实施例，但将了解，可以以与所描述的方式不同的其它方式来实践本发明。以上描述旨在是说明性的，而不是限制性的。由此，本领域技术人员将明白，可以在不背离下文所阐述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

根据本发明的替代实施例，所述电压控制系统可以被配置成选择性地施加不同于50伏特(例如70伏特)的第一电压至第一组电极层308a中的每个电极层。所述第二组电极层308b可以不被接地，而是所述电压控制系统可以被配置成选择性地向第二组电极层308b供应不同于接地电压的第二电压，只要被施加至所述第二组电极层308b中的每个电极层的电压不同于被施加至所述第一组电极层308中的每个电极层的电压。所述第一电压与所述第二电压之间的电压差可以是至少40V和/或不超过70V。

另外，虽然在上文所描述的实施例中，压电层307a、307b全部包括响应于所施加的电场而展现单极应变响应的压电材料(或大致由其组成)(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)，但存在具有所有压电材料压电层促使所述多层压电致动器在相同意义上发生挠曲的共同特性的其它可能性(虽然大部分具有较低效率)。在这些可能性中，多个压电层307a、307b可以包括由响应于所施加的电场而展现单极应变响应(至少在若所述电场的量值高于阈值的情况下)的压电材料、响应于所施加的电场而展现双极应变响应的压电材料、或任何其它形式的压电材料、或甚至非压电材料制成的层。

例如，在本发明的一些替代实施例中，叠置层还可以包括至少一个弹性但非压电材料层。例如，在图3a的布置的一个变型中，叠置层中的层307a、307a可以在压电层307a与非压电层307b之间交替。在这样的情况下，即使电极层308a、308b的电压交替，压电层307a将会全部在相同方向上经历电场。在这样的情况下，压电材料是否是响应于所施加的电场而展现单极应变响应的压电材料并不重要：压电层307a将会全部产生相同意义上的弯曲力。

在另一可能性中，电极层308之间的叠置层中的层307a、307b可以在响应于所施加的电场而展现双极应变响应的层307a中的第一压电材料与响应于所施加的电场而展现相反的双极应变响应的层307b中的第二压电材料之间交替，以使得在施加图3中所示出的电压且层307a在与由层307b所经历的电场相反的方向上经历电场时，所述第一压电材料与所述第二压电材料在相同意义上弯曲。

Claims (42)

1.一种微机电系统即MEMS，包括：

衬底；

多个MEMS元件；

用于所述多个MEMS元件中的每个MEMS元件的至少一个多层压电致动器，所述至少一个多层压电致动器用于使所述MEMS元件移位且被连接至所述衬底；以及

一个或更多个支柱，所述一个或更多个支柱将所述MEMS元件连接至所述至少一个多层压电致动器，

其中，所述至少一个多层压电致动器包括多个压电材料压电层，所述多个压电材料压电层与多个电极层交错以形成叠置层，

其中，所述至少一个多层压电致动器包括柔性材料条带，所述柔性材料条带在一个端部处连接至所述衬底且在另一端部处连接至所述支柱中的相应一个支柱，所述叠置层设置在所述柔性材料条带上且被配置成引起所述条带在使用期间弯曲，并且

其中，所述至少一个多层压电致动器大体上布置在所述MEMS元件下方。

2.根据权利要求1所述的微机电系统即MEMS，其中，在所述叠置层中，电极层与压电层交替，在每对相邻电极层之间存在压电层。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的微机电系统即MEMS，其中，当由于电压施加至所述多个电极层中的电极层而在不同的相应方向上跨越所述多个压电材料层中的不同压电材料层引发相应的电场时，所述多个压电材料层都被引起在相同方向上弯曲。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的微机电系统即MEMS，其中，所述多个压电材料层中的每个都包括压电材料，所述压电材料响应于量值高于阈值的所施加的电场而展现单极应变响应。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的微机电系统即MEMS，还包括用于控制所述多层压电致动器的电压控制系统，其中，所述电压控制系统被配置成将不同的对应电压施加至所述电极中的不同电极，以在所述压电层中的不同的相应压电层中产生沿不同方向的相应的电场。

6.根据权利要求5所述的微机电系统即MEMS，其中，所述多个电极层包括第一组电极层和第二组电极层，所述第一组电极层与所述第二组电极层交错，并且其中所述电压控制系统被配置成：(i)施加第一电压至所述第一组电极层中的每个电极层，以及(ii)施加第二电压至所述第二组电极层中的每个电极层，其中，所述第二电压低于所述第一电压。

7.根据权利要求6所述的微机电系统即MEMS，其中，所述第一电压与所述第二电压相差在30伏特至70伏特的范围内的电压。

8.根据前述权利要求中任一项所述的微机电系统即MEMS，其中，所述至少一个多层压电致动器还包括连接至所述柔性材料条带的端部并且连接至相应支柱的铰链，并且其中所述铰链朝向所述条带的伸长方向的横截面小于所述柔性材料条带朝向所述伸长方向的横截面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的微机电系统即MEMS，所述微机电系统包括用于所述多个MEMS元件中的每个MEMS元件的至少一个感测元件，所述至少一个感测元件被连接至所述至少一个多层压电致动器以用于感测所述MEMS元件的位移。

10.根据权利要求9所述的微机电系统即MEMS，其中，所述感测元件包括压电电阻器，所述压电电阻器被布置成使得所述MEMS元件的位移引起所述压电电阻器偏转。

11.根据权利要求10所述的微机电系统即MEMS，其中，所述感测元件还包括温度传感器，所述温度传感器用来测量所述压电电阻器的温度。

12.根据前述权利要求中任一项的微机电系统即MEMS，所述微机电系统包括用于每个MEMS元件的四个所述多层压电致动器，四个所述多层压电致动器被布置成能够进行对所述MEMS元件的翻转和倾斜位移控制。

13.根据前述权利要求中任一项所述的微机电系统即MEMS，所述微机电系统包括用于所述多个MEMS元件中的每个MEMS元件的热扩散器，所述热扩散器用于扩散来自所述MEMS元件的热，所述热扩散器包括散热件和将所述散热件连接至所述MEMS元件的导热柱。

14.根据权利要求13所述的微机电系统即MEMS，其中，所述散热件包括柔性隔膜，所述柔性隔膜允许所述导热柱在所述MEMS元件被移位时枢转。

15.根据权利要求14所述的微机电系统即MEMS，其中，所述柔性隔膜包括经图案化的硅层。

16.根据前述权利要求中任一项所述的微机电系统即MEMS，其中，所述MEMS是微反射镜阵列，并且其中，所述多个MEMS元件中的每个MEMS元件与用于反射入射光的反射镜相关联。

17.根据权利要求1至15中任一项所述的微机电系统即MEMS，还包括连续反射层，其中，所述MEMS元件的位移引起所述连续反射层变形，以便重定向入射到所述连续反射层上的光。

18.根据权利要求17所述的微机电系统即MEMS，其中，每个MEMS元件包括位移结构，所述位移结构用于支撑所述连续反射层且用于将所述一个或更多个压电致动器的位移转移至所述连续反射层。

19.根据权利要求17所述的微机电系统即MEMS，其中，每个MEMS元件被直接地结合至所述连续反射层或被直接地结合至所述连续反射层所位于的衬底。

20.根据权利要求17、18或19所述的微机电系统即MEMS，其中，所述连续反射层是多层反射器。

21.根据权利要求17或18所述的微机电系统即MEMS，其中，所述连续反射层是金属箔。

22.一种可编程照射器，包括根据权利要求16所述的微机电系统即MEMS，所述微机电系统即MEMS用于调节辐射束。

23.根据权利要求22所述的可编程照射器，并且包括位移控制反馈系统，所述位移控制反馈系统被配置成针对所述多个反射镜中的每个反射镜确定所述反射镜的位置，并且基于所确定的位置以及基于所述反射镜的预定目标位置来调整施加至所述一个或更多个多层压电致动器的电压。

24.一种光刻设备，所述光刻设备被布置成将图案从图案形成装置投影至衬底上，所述光刻设备包括根据权利要求22或23所述的可编程照射器，所述可编程照射器用于调节用来照射所述图案形成装置的辐射束和/或用于调节用来测量所述衬底上的目标结构的辐射束。

25.一种光刻设备，所述光刻设备被布置成将图案从图案形成装置投影至衬底上，所述光刻设备包括：

图案形成装置，所述图案形成装置包括根据权利要求17至20中任一项所述的第一微机电系统；和

反射镜，所述反射镜用于投影来自所述图案形成装置的所述图案且包括根据权利要求16至20中任一项所述的第二微机电系统，其中，所述反射镜包括被布置成使得用来照射所述图案形成装置的辐射束通过的开口；

其中，所述第一MEMS被配置成将来自所述图案形成装置的落在所述开口内部的一阶衍射重定向至所述反射镜上，并且其中所述第二MEMS被配置成补偿所述重定向以校正经投影的所述图案。

26.根据权利要求25所述的光刻设备，其中，所述图案形成装置包括掩模，并且其中所述掩模被布置在所述第一MEMS的所述连续反射表面上。

27.一种掩模组件，包括：

表膜，所述表膜被布置成保护图案形成装置的表面免受污染；和

表膜框架，所述表膜框架用于支撑所述表膜且用于相对于所述图案形成装置固定所述表膜，其中，所述框架包括根据权利要求1至15中任一项所述的微机电系统，并且其中所述MEMS被配置成使所述表膜的至少一部分移位以便将应力施加至所述表膜。

28.一种光刻设备，所述光刻设备被布置成将图案从图案形成装置投影至衬底上，所述光刻设备包括根据权利要求27所述的掩模组件。

29.一种掠入射反射镜，所述掠入射反射镜用于反射具有在75°至89°的范围内的入射角的光，所述掠入射反射镜包括根据权利要求17、18或21所述的微机电系统。

30.一种收集器，所述收集器用于收集来自光源的光以形成辐射束，所述收集器包括多个根据权利要求29所述的掠入射反射镜。

31.一种检查和/或量测设备，包括根据权利要求29所述的掠入射反射镜，所述掠入射反射镜被配置成允许调整辐射束在衬底上的聚焦。

32.一种检查和/或量测设备，包括根据权利要求22或权利要求23所述的可编程照射器，所述可编程照射器用于调节用来测量衬底上的目标结构的辐射束。

33.一种形成微机电系统即MEMS的方法，包括：

提供衬底；

形成用于反射入射光的多个MEMS元件；

形成用于所述多个MEMS元件中的每个MEMS元件的至少一个多层压电致动器，所述至少一个多层压电致动器包括多个压电材料压电层，所述多个压电材料压电层与多个电极层交错以形成叠置层，所述至少一个多层压电致动器用于使所述MEMS元件移位且被连接至所述衬底；以及

形成一个或更多个支柱，所述一个或更多个支柱将所述MEMS元件连接至所述至少一个多层压电致动器，

其中，所述至少一个多层压电致动器包括柔性材料条带，所述柔性材料条带在一个端部处连接至所述衬底且在另一端部处连接至所述支柱中的相应一个支柱，所述叠置层设置在所述柔性材料条带上且被配置成引起所述条带在使用期间弯曲，并且

其中，所述至少一个多层压电致动器大体上布置在所述MEMS元件下方。

34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述多个压电材料层包括压电材料，所述压电材料响应于量值高于阈值的所施加的电场而展现单极应变响应。

35.根据权利要求33或34所述的方法：

其中，所述叠置层中的所述层在电极层与压电材料层之间交替，并且其中，所述叠置层中的沿叠层方向的第一层和最后层是电极层。

36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，其中，形成至少一个多层压电致动器的步骤还包括：

形成弯曲的柔性材料条带，所述弯曲的柔性材料条带的一个端部连接至所述衬底且另一端部连接至所述支柱，所述叠置层被形成在所述支柱上；和

形成连接至所述弯曲条带的端部且连接至所述支柱的铰链，其中，所述铰链比所述条带更薄。

37.根据权利要求33至36中任一项所述的方法，并且包括，通过形成被连接至所述多个MEMS元件中的每个MEMS元件的导热柱和散热件来形成用于所述MEMS元件的热扩散器，所述热扩散器用于扩散来自所述MEMS元件的热。

38.根据权利要求37所述的方法，其中，形成所述散热件的步骤包括：形成柔性隔膜，所述柔性隔膜允许所述导热柱在所述MEMS元件被移位时枢转。

39.根据权利要求33至38中任一项所述的方法，其中，形成一个或更多个支柱的步骤包括：在所述支柱或每个支柱中设置热隔离层以减少或防止从所述MEMS元件至所述至少一个多层压电致动器的热传递。

40.根据权利要求33至39中任一项所述的方法，并且包括，形成用于所述多个MEMS元件中的每个MEMS元件的至少一个感测元件，所述至少一个感测元件用于感测所述MEMS元件的位移。

41.根据权利要求33至40中任一项所述的方法，其中，所述MEMS是微反射镜阵列，并且每个MEMS元件与反射镜相关联。

42.根据权利要求33至40中任一项所述的方法，还包括在所述多个MEMS元件上设置连续反射层，以使得所述MEMS元件的位移引起所述连续反射层变形，以便重定向入射到所述连续反射层上的光。