CN117377913A - 光学装置、用于调整设置点变形的方法和光刻系统 - Google Patents

光学装置、用于调整设置点变形的方法和光刻系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于光刻系统(100，200)的光学装置(1)，具有包括光学表面(3)的至少一个光学元件(2)并且具有用于使所述光学表面(3)变形的一个或多个致动器(4)。根据本发明，提供应变仪设备(5)用于确定所述光学表面(3)的变形，所述应变仪设备(5)包括至少一根光纤(6)并且光纤(6)保持偏振。

Description

光学装置、用于调整设置点变形的方法和光刻系统
相关申请的交叉引用
本申请要求德国专利申请No.10 2021 205 425.0的优先权，其内容通过引用完全并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于光刻系统的光学装置，其具有至少一个包括光学表面的光学元件，并且具有一个或多个用于使光学表面变形的致动器。
本发明还涉及一种通过一个或多个致动器来设置光刻系统的光学元件的光学表面的目标变形的方法。
此外，本发明涉及一种光刻系统，特别是用于半导体光刻的投射曝光装置，其具有带辐射源的照明系统和包括至少一个光学元件的光学单元。
背景技术
用于在投射曝光设备中引导和成形辐射的光学元件在现有技术中是已知的。在已知的光学元件中，光学元件的表面经常引导和成形入射到所述光学元件上的光波。因此，为了形成具有所需属性的精确波前，精确控制表面形状是特别有利的。
现有技术已经公开了光刻系统，其使用紫外辐射，特别是DUV(深紫外)和/或EUV(极紫外)光，以便以最高精度产生微光刻结构。这里，辐射源的光通过多个反射镜被导向待曝光的晶片。反射镜的布置、位置和形状对曝光质量有决定性的影响。
例如，为了进一步增加芯片上晶体管的数量，有必要开发现有的光刻系统。一般的现有技术已经公开了致动器与反射镜的附接，所述致动器在尽可能多的自由度上成形所述反射镜。
此外，现有技术描述了用于致动可变形反射镜的各种系统。
现有技术已经公开了将光学元件集成到光学装置中的实践，该光学装置具有用于产生力的致动器，以便以目标方式成形与光波相互作用的光学表面。
根据现有技术，例如基于建模来预测致动器对光学表面的影响。然而，在建模中忽略的影响可能会削弱模型的预测能力。
现有技术中已知的用于使光学元件变形的系统使用闭环控制来使光学表面变形并设置目标变形。为此，借助于传感器测量变形，并以电信号的形式编码，在闭环控制的范围内输出到致动器。在光刻系统的上下文中，现有技术不允许将具有足够高测量性能的传感器共同集成到光刻系统或光学元件中。由于这个原因，这种光学装置在开放控制链内或者在前馈模式下操作。
根据现有技术的光学装置的缺点在于，尽可能精确地保持目标变形对于满足日益增长的提高精度的需求是决定性的，而已知的用于精确设置目标变形的措施是不够的。
发明内容
本发明基于开发一种光学装置的目的，该光学装置避免了现有技术的缺点，特别是能够精确成形或精确设置光学表面的目标变形。
根据本发明，该目的通过具有权利要求1所述特征的光学装置来实现。
本发明还基于开发一种用于设置光学表面的目标变形的方法的目的，该方法避免了现有技术的缺点，特别是能够精确和可靠地成形或精确设置光学表面的目标变形。
这个目的是通过具有权利要求16所述特征的方法来实现的。
本发明还基于开发一种光刻系统的目的，该光刻系统避免了现有技术的缺点，特别是能够形成精确成形的辐射波前。
根据本发明，该目的通过具有权利要求27中所述特征的光刻系统来实现。
根据本发明的用于光刻系统的光学装置，特别是投射曝光装置，包括至少一个具有光学表面的光学元件和一个或多个用于使光学表面变形的致动器。根据本发明，提供了用于确定光学表面变形的应变仪设备，该应变仪设备包括至少一根光纤，并且该光纤保持偏振。
在本发明的范围内，应变也可以理解为收缩和/或压缩。
此外，光学表面的机械变形用于成形光学表面和/或设置目标变形。
根据本发明的光学装置的优点在于，这允许通过设想的应变仪设备独立控制光学表面的实际变形。因此，根据本发明的光学装置能够比根据现有技术的系统更精确和更可靠地变形光学表面，现有技术的系统不允许控制光学表面的实际变形。当致动器用于变形或用于产生变形时，这是特别有利的，因为其对光学表面的精确成形的影响通常是基于纯粹的建模。使用根据本发明的光学装置，建模可以用实际变形的经验测量来补充和/或替代。
可以规定至少一个致动器为电致伸缩致动器的形式。在这种情况下，作为电致伸缩致动器的实施例是有利的，因为电致伸缩致动器具有非常小的漂移趋势和表现出滞后的小趋势。
可以规定光学装置包括用于使光学表面变形的多个致动器，其中多个致动器中的每个单独的致动器是可驱动的。
通过驱动每个单独的致动器，有可能以目标方式设置光学表面和/或光学元件(尤其是反射镜)的轮廓，并因此尽可能最佳程度地校正光学装置或集成有光学装置的光刻系统。
致动器的应变可以通过公式(1)进行一级近似描述。这里，M描述了电致伸缩系数，该系数由于电场E的施加而导致应变S。从公式(1)可以明显看出，电致伸缩系数M取决于致动器的温度θ。此外，致动器的应变S取决于其刚度s和施加的机械张力T。此外，应变的热分量由热膨胀系数CTE乘以温度θ和初始温度θ0之间的差产生。
S(E,θ)＝M(θ)·E2+s·T+CTE·(θ-θ0) (1)
对于至少一个致动器的位置的高度精确和恒定的闭环控制，如果基于电致伸缩效应的至少一个致动器的应变损失和热应变都被校正，则是有利的。为此，可以规定，至少一个致动器将其工作距离的80％以上用于热膨胀或热效应的自校正。
因此，如果借助于伴随着电致伸缩和热滞后以及致动器漂移的建模和校准的温度校准，使得光学表面的高精度定位或变形成为可能，则是有利的。
为了能够反射EUV光，通常使用高度复杂的涂层来形成光学表面。这种涂层在很大程度上得益于对至少一个致动器的效果的控制，因为光学表面上的过载或过度应变可能导致布置在其上的复杂涂层被损坏或破坏。
可以规定光学元件包括连续形成的和/或一体形成的光学表面，并且光学元件特别不是场分面反射镜。结果，光学表面可以至少近似地形成自由曲面。
可以规定光学装置被优化用于其他应用领域，而不是用于光刻系统。举例来说，光学装置可以被提供用作空间反射镜的一部分。
可以规定多个应变仪设备作为光学装置的一部分。如果存在多个应变仪设备，则可以规定多个应变仪设备共享光学装置的其他组成部分。
使用光纤作为应变仪设备的一部分是有利的，因为光纤可以用于将光引导到光学装置的不同位置以用于测量目的。从这些位置，光可以被光纤透射和/或反射，例如为了测量光的属性的目的。在这种情况下，光纤是非常可靠和精确的光导，其直径也非常小。使用光纤是特别有利的，尤其是当使用包括非常精密的部件的光学装置时，其中所述光纤可能同样具有非常精密的实施例。
现有技术中已知的基于阻抗测量的应变仪布置经常需要大量的电导体，这可能会限制光学部件的功能。
借助于保偏光纤，可以将那些可以追溯到温度变化的对光学表面变形的影响与那些可以追溯到光学装置的应变和/或扭曲的对光学表面变形的影响分离或解耦。这使得对光学表面的变形或精确成形的更准确和精确的控制成为可能，因为对光学表面形状的各种影响因素可以彼此独立地解决和/或消除。
温度引起的影响的分离是特别有利的，因为光学表面上的温度变化，特别是在EUV光刻系统中使用期间，可能代表与光学元件的变形有关的最大干扰之一。特别是，光学表面或光学元件的温度在操作期间可以在20℃和40℃之间变化。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定至少一根光纤包括一个或多个具有各自光纤干涉光谱的光纤布拉格光栅。
如果光纤包括光纤布拉格光栅，那么这产生了光纤布拉格光栅特有的光纤干涉光谱。在这种情况下，光纤干涉光谱应该理解为通过光纤传播的辐射的波长相关变化。
特别地，光纤布拉格光栅具有特征滤波器带宽。波长在由滤波器带宽确定的光谱范围内的辐射被光纤中的光纤布拉格光栅反射。因此，反射的辐射在光纤中反向传播，与原始方向相反，并且例如可以被测量。
可选地，也可以在透射配置中确定光纤干涉光谱，由此产生透射辐射光谱，在透射辐射光谱中反射范围和滤波器带宽可识别为陷波。
在这种情况下，光纤干涉光谱和滤波器带宽尤其取决于光纤布拉格光栅的几何属性。在这种情况下，光纤布拉格光栅的光栅周期是光纤布拉格光栅的决定性几何属性。
光纤布拉格光栅的使用对于在应变仪设备中的使用特别有利，因为光纤上的应变以及光纤布拉格光栅上的应变也会改变其几何属性。几何属性的变化，特别是光栅周期的压缩或拉伸，也产生光纤干涉光谱的变化，因此，特别是滤波器带宽的中心波长的变化。
在这种情况下，滤波器带宽的中心波长与光栅周期乘以光纤布拉格光栅内有效折射率的两倍成正比。
滤波器带宽的光谱宽度取决于光纤布拉格光栅的长度和相邻折射率区域之间的折射率变化程度。这些参数也可以例如通过拉伸或压缩光纤布拉格光栅来修改，因此适用于确定光纤和/或光纤布拉格光栅的机械应变。
作为光纤和光纤布拉格光栅的替代或附加，也可以提供其他光学传感器作为应变仪设备的一部分。
特别地，可以提供其他光波导和其他光学干涉滤波器，尤其是布拉格光栅。举例来说，替代的或附加的光学干涉滤波器可以是线光栅和/或谐振器和/或简单的狭缝光阑。举例来说，替代的和/或附加的波导可以是刚性形成的光通道，其不是光纤的形式。光波导或光通道可以被设计成保持偏振。此外，也可以提供自由光束形式的纯波导。
使用光学单模光纤作为光纤可能是特别有利的，因为这产生了特别清晰的光纤干涉光谱结构。
特别地，可以规定将光纤布拉格光栅设计为选择性反射波长的周期性微结构。
可以规定，光纤布拉格光栅被设计成，特别是具有光栅周期，使得在由至少一个致动器的预期使用引起的应变的情况下，频率偏移为1pm至1nm，优选5pm至500pm，特别优选20pm至100pm。
可以规定，应变仪设备和/或光纤布拉格光栅设计成应变分辨率为1am至1nm，优选5am至1pm，特别优选0.5fm至50fm。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定光学元件包括衬底元件，光学表面布置在该衬底元件上。
为了获得特别好的波前成形和引导，将光学表面布置或形成在衬底元件上是有利的，其中至少一个致动器通过施加其力来使衬底元件变形，从而也导致光学表面的变形。在光学表面上的这种间接作用是有利的，因为在复杂结构的光学表面的情况下，当致动器的力通过衬底元件传递时，这些光学表面被保护免受致动器的力的直接施加。
此外，可以规定应变仪设备包括光学捕获设备，例如照相机，该光学捕获设备基于例如外部轮廓和/或光学属性的变化捕获衬底元件和/或光学表面的应变，尤其是在衬底元件的背侧上。在这样的实施例中，应变仪设备和衬底元件被机械地解耦，但是关于衬底元件的应变状态的信息的传递以不同的方式获得。
此外，可以规定光纤布拉格光栅也以这样的方式形成，即应变的变化和/或温度变化导致反射和/或透射的光纤干涉光谱的变化。
可以规定，光纤布拉格光栅还被配置成测量温度和/或至少一个测量区域的温度的变化。
结果，应变仪设备和/或光纤布拉格光栅可以有利地用于测量温度。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定至少一个致动器通过连接层连接到衬底元件，该连接层优选包括粘合剂。
特别地，可以规定光学表面例如通过涂层和/或结构化形成在衬底元件上。
为了确保至少一个致动器和衬底元件之间的力传递，它们可以通过连接层彼此连接。这是有利的，因为至少一个致动器和衬底元件可以彼此分离生产，并且只能在光学装置的组装期间被放在一起。将至少一个致动器连接到衬底元件的连接层优选由粘合剂形成或者包括粘合剂。在这种情况下，当组装光学装置时，粘合剂的使用能够实现很大的灵活性。
优选地，至少一个致动器可以布置在背离光学表面的背侧。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定应变仪设备至少部分地布置在衬底元件中，优选地布置在衬底元件的凹槽中。
在这种情况下，光学装置的实施例是特别有利的，在该实施例中，应变仪设备完全布置在衬底元件中，优选完全布置在衬底元件的凹槽中。
如果应变仪设备包括光纤布拉格光栅，则光纤布拉格光栅布置在衬底元件中是特别有利的。
应变仪设备在衬底元件的凹槽中的布置是有利的，因为通过凹槽的产生，例如通过切割和/或铣削方法，产生了用于应变仪设备的合适的安装空间。如果应变仪设备包括光纤和/或光纤布拉格光栅，这尤其适用。
就安装形状而言，光纤特别适合安装在凹槽中。
此外，应变仪设备的布置，并且在这种情况下特别是光纤和/或光纤布拉格光栅在凹槽中的布置，使得能够与其中形成凹槽的主体的应变和/或扭曲进行特别强的机械耦合。因此，如果衬底元件在上述情况下经历扭曲和/或应变，那么如果应变仪设备被浸入衬底元件中或者被布置在凹槽中，则该应变可以被特别好地传递到应变仪设备。结果，从计量学的观点来看，应变仪设备可以以特别有利的方式精确地绘制衬底元件的应变。
应变仪设备在衬底元件上的布置的进一步优点在于，衬底元件的应变可以由应变仪设备测量。衬底元件的应变又允许对光学表面的变形进行特别有意义的预测，因为光学表面布置在衬底元件上，并且更具体地说，直接与其机械耦合。
举例来说，可以规定光学表面由布置在衬底元件上的涂层和/或结构化形成。在该上下文中，这可能涉及由不同于衬底元件的材料形成的施加涂层和/或由衬底元件本身的材料形成的结构或涂层。
在这种情况下，光学表面与衬底元件之间存在直接的全区域物理连接。因此，根据固态物理定律，衬底元件的应变直接导致由衬底元件的应变和扭曲直接确定的光学表面的变形，该衬底元件尤其可以是单块体的形式。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定应变仪设备至少部分地布置在至少一个致动器中，优选地布置在至少一个致动器的凹槽中。
在这种情况下，光学装置的实施例是特别有利的，在该实施例中，应变仪设备完全布置在至少一个致动器中，优选完全布置在至少一个致动器的凹槽中。
应变仪设备在至少一个致动器中的布置是有利的，因为至少一个致动器的应变和扭曲可以通过应变仪设备以这种方式测量。
如果测量至少一个致动器的应变，那么这是有利的，因为这可以测量由至少一个致动器施加的力的程度和/或类型，该力实际上导致光学表面的变形。
将应变仪设备布置在至少一个致动器上的另一个优点是，这种布置可以在至少一个致动器的制造期间实现。因此，可以在不必对衬底元件进行操纵的情况下形成应变仪设备，该操纵例如可能损害光学表面的机械和/或光学属性。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定应变仪设备至少部分地布置在连接层中，优选地插入连接层中。
在这种情况下，光学装置的实施例是特别有利的，在该实施例中应变仪设备完全布置在连接层中，优选完全插入其中。
应变仪设备在连接层上的至少部分布置是有利的，首先，至少一个致动器和衬底元件两者的应变和扭曲都可以通过应变仪设备来测量，其次，应变仪设备的布置不需要对至少一个致动器和/或衬底元件进行任何修改。
如果应变仪设备可以插入，优选完全插入连接层中，那么应变仪设备在连接层中的布置是特别有利的。举例来说，当应变仪设备包括具有光纤布拉格光栅的光纤，而连接层由粘合剂制成时，就是这种情况。在这种情况下，具有光纤布拉格光栅的光纤可以插入到连接层中，并且优选地由粘合剂封装，使得由粘合剂形成的连接层不会被应变仪设备的光纤损害。
在这种情况下，特别有利的是，应变仪设备布置在连接层中，使得应变仪设备与至少一个致动器和/或衬底元件的机械耦合成为可能。举例来说，这可以通过当应变仪设备由粘合剂形成时粘合剂也粘合地接合应变仪设备的光纤来实现，由此在应变仪设备、连接层、衬底元件和至少一个致动器之间产生机械耦合。
特别地，可以规定应变仪设备的部分被布置在衬底元件中、至少一个致动器中以及至少一个连接层中。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定至少一个光纤布拉格光栅至少部分地布置在至少一个致动器的至少一个有效区域中。
在本发明的上下文中，至少一个致动器的有效区域应当被理解为光学装置的区域，在该区域中由至少一个致动器引起的应变能够被应变仪设备以足够的精度测量。
优选地，可以规定每个致动器分别具有单个的、优选路径连接的有效区域，其中有效区域、尤其是相邻致动器的有效区域也能够重叠。
至少一个光纤布拉格光栅在至少一个致动器的至少一个有效区域中的至少部分布置是有利的，因为由至少一个致动器触发的应变可以触发光纤布拉格光栅的光栅周期的变化，并且因此可以引起光纤干涉光谱的变化，这可以提供关于应变的类型和程度的信息。
特别地，在至少一个致动器的有效区域中的布置允许由光纤布拉格光栅确定的应变被追溯到至少一个致动器的实际效果。在这种情况下，如果在多个致动器的情况下有效区域是彼此可分离的，则是特别有利的。结果，由光纤布拉格光栅确定的应变允许直接得出关于该致动器的效果的结论，该致动器的有效区域中布置有至少一个光纤布拉格光栅。
作为替代或附加，可以规定光纤布拉格光栅在多个致动器的有效区域上延伸。结果，测量的应变由多个致动器的动作构成。举例来说，结果可以将致动器分组，并且这例如可以导致成本的降低，因为对于多个致动器仅使用一个光纤布拉格光栅。
此外，可以规定，至少一个光纤布拉格光栅在多个致动器的有效区域上延伸，并且相应有效区域的应变在每种情况下导致光纤布拉格光栅的光纤干涉光谱的不同特征的改变。
举例来说，至少一个致动器的有效区域也可以包括光学装置的背板的一部分。因此，可以规定将至少一个光纤布拉格光栅布置在光学装置的背板中。由于反作用原理，背板中的应变可以与布置在致动器相对侧的衬底元件的应变相反。然而，考虑到这个相反的方向，衬底元件和/或光学表面的应变可以从背板的应变中推导出来。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定至少一根光纤包括多个光纤布拉格光栅，其中单个光纤布拉格光栅的光纤干涉光谱被设计成可区分的。
如果所述至少一根光纤包括多个光纤布拉格光栅，那么光纤的适当装配允许应变仪设备仅通过一根光纤来测量多个有效区域。特别地，多个致动器的多个有效区域可以仅通过一根光纤来测量。在这种情况下，如果单独光纤布拉格光栅的光纤干涉光谱被形成为在至少一根光纤内是可区分的，则是特别有利的。
因此，单独光纤布拉格光栅的辐射光谱中的背反射光谱范围和/或陷波的光谱范围以及单独有效区域上的应变与所述一根光纤的其它光纤布拉格光栅的其它有效区域的应变是可区分的。结果，可以同步监测多个有效区域，同时仅评估一个反射和/或透射光谱。
此外，根据光纤布拉格光栅的范围，可以更多地将光纤布拉格光栅布置在光学装置上的不同空间方向上，特别是衬底元件和/或连接层和/或至少一个致动器上，结果是不同空间方向上的应变可以彼此区分。
可以规定，要彼此区分的光纤干涉光谱在光谱上彼此分离1nm至100nm，优选1nm至10nm，特别优选3nm至5nm。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定提供至少一个光谱仪设备，用于确定和/或表征光纤干涉光谱。
一个或多个光纤干涉光谱可以通过光谱仪设备全部或部分检查。
特别地，可以规定光谱仪设备被配置成确定和/或分析光纤布拉格光栅的光纤带宽内的反射辐射和/或具有光纤布拉格光栅的光纤带宽内的陷波的透射光纤光谱。因此，光谱仪设备不需要被配置成在其全光谱宽度内解析全光纤干涉光谱；取而代之的是，光谱仪设备可以被限制为确定和/或表征光纤干涉光谱的特定特征区域。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定至少一个光谱仪设备被配置成测量直接频移和/或包括马赫-曾德尔干涉仪。
直接测量反射辐射的频率偏移或波长偏移和/或透射辐射光谱中的陷波是有利的，因为对光谱的这种相关部分的限制允许对光纤干涉光谱进行特别快速和可靠的分析。
如果至少一个光谱仪设备包括马赫-曾德尔干涉仪，则可以在全光谱宽度内测量和分析光纤干涉光谱。结果，可以有利地考虑光纤干涉光谱的许多特征。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定光纤包括多个光纤布拉格光栅，以环形方式延伸，并且穿过多个致动器的有效区域。
作为光纤的环形范围的结果，如果光纤的尺寸和配置使得光纤布拉格光栅位于大部分有效区域中，优选地在每个有效区域中，则多个致动器的多个有效区域可以由一个光纤记录。作为环形范围的结果，待测量的有效区域可以各自在单独的基础上被寻址，而光纤本身不交叉。
此外，可以规定将多个光纤布拉格光栅布置在致动器的相同一个有效区域中。在这种情况下，光纤布拉格光栅例如可以不同地定向和/或布置在有效区域的不同区域中。结果，可以以特别有利的方式在三维空间中精确测量有效区域的应变。
或者，可以规定光纤仅具有一个光纤布拉格光栅，以环形方式延伸，并穿过多个致动器的有效区域。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以提供的是
-至少一根光纤以蜿蜒的方式被引导通过多个有效区域的行和/或列，和/或
-至少一个光纤布拉格光栅，其被布置在多个有效区域的每一个中。
可以提供多个致动器，并且由此在光学装置中以行和线的方式布置多个有效区域，也就是说特别是以棋盘的方式。首先，这允许通过多个致动器有利地系统地施加力，其次，作为结果，可以获得与生产相关的简化，并因此节省成本。
在这种情况下，特别有利的是，至少一根光纤以蜿蜒的方式被引导通过多个有效区域的行和列。由于蜿蜒的程度，可以以特别有利的方式实现光纤的上述环形引导。特别地，在该上下文中，可以优选地规定光纤布拉格光栅停放在多个有效区域中，优选地停放在大多数有效区域中并且优选地停放在每个有效区域中。
在这种情况下，光纤布拉格光栅被布置在各个有效区域中，这些有效区域被相应分配的致动器拉紧或扭曲。在有效区域之间，光纤延伸，而在这些区域中没有布置光纤布拉格光栅。这是有利的，因为在有效区域应变的情况下，在有效区域之间延伸的光纤可以被切割成一定长度或尺寸，使得有效区域的扭曲可以通过光纤的轮廓长度来补偿，并且可以使用光纤的光束引导质量的有利保持。因此，要经受应变的各个有效区域和布置在其中或其上的光纤布拉格光栅不是刚性互连的，而是通过光纤有间隙地互连。
可以规定，分配给相应行或列的单个光纤对于每个行和/或列都存在。
优选地，可以规定在每个有效区域中布置至少一个光纤布拉格光栅。
此外，可以规定每个致动器仅具有一个有效区域。
在根据本发明的光学装置的一种有利发展中，可以规定提供背板并且至少一个致动器布置在背板和衬底元件之间。
具有背板的光学装置的所述实施例的优点在于，致动器可以轴向操作，特别是，用于光学表面和/或衬底元件的应变的支座以背板的形式存在。结果，可以实现光学表面的有利的精确和可预测的控制或变形，因为所有致动器的总体轮廓近似直接限定了光学表面的变形。
此外，背板的存在使得光学装置在总体光学装置中的组装特别简单，特别是在光刻系统中，例如投射曝光装置。
作为替代或附加，可以规定至少一个致动器直接连接到光学表面和/或衬底元件，而不使用背板。在这种情况下，可以使用优选具有横向效应的致动器，以便引起衬底元件和/或光学表面的扭曲或应变。其优点在于，由于没有背板，光学装置占据较小的尺寸，因此可以以节省空间的方式附接。
在根据本发明的光学装置的有利发展中，可以规定光学表面被设计为光反射的，优选EUV反射的和/或DUV反射的。
如果表面被设计成反光的，特别是EUV反光的，那么这允许使用光学装置作为可变形反射镜。
光学元件优选是反射镜，特别是投射曝光装置的反射镜。
替代地或附加地，可以规定光学表面是透明的，并且被设计为可变形透镜元件的一部分。
此外，光学元件可以是透镜元件，特别是DUV投射曝光装置的透镜元件。
本发明还涉及根据权利要求16所述的用于设置光学表面的目标变形的方法。
在用于借助一个或多个致动器来设置光刻系统的光学元件的光学表面的目标变形的方法中，规定光学表面的实际变形通过被确定的至少一个测量区域的至少一个实际应变来确定。
在本发明的范围内，测量区域应当被理解为光学装置的这样的区域，在该区域中，实际应变，特别是实际应变相对于原始应变的变化，是可以以足够的准确度测量的。
在本发明的上下文中，每个致动器优选地具有有效区域，其中测量区域优选地被分配给致动器的有效区域。
特别有利的是，至少一个测量区域落在至少一个致动器的至少一个有效区域内。
根据本发明的方法的优点在于，光学表面的实际变形由测量方法确定，特别是确定测量区域的实际应变。这使得可以避免根据至少一个致动器的影响预先对光学表面的实际变形进行建模，因为这特别容易受到模型误差的影响。
特别地，可以规定通过闭环控制来设置目标变形，其中实际应变用作用于驱动和/或控制至少一个致动器的反馈信号。结果，控制回路可以特别精确地匹配由至少一个致动器施加的力。
确定测量区域的温度的方法的实施例可能是有利的。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定选择至少一个测量区域，使得可以从实际应变推导出光学表面的实际变形。
特别有利的是，选择至少一个测量区域，使得在测量区域中确定的实际应变指示物理存在的光学表面的实际变形。
特别地，这可以通过根据固态物理定律和/或材料强度定律将光学表面和测量区域彼此机械耦合来实现，以这种方式在光学表面的实际变形和测量区域的实际应变之间产生至少近似的双射映射。
特别地，可以规定至少一个测量区域的实际应变仅指示光学表面的部分区域的实际变形。如果在这种情况下获得关于整个光学表面的实际变形的见解，则例如可以提供多个测量区域和多个实际应变的确定，以便确定整个光学表面的所寻求的实际变形。
然而，例如，除了至少一个测量区域的机械耦合外，还可以提供热耦合，由此可以从测量区域的温度相关的应变推导出光学表面的温度相关的变形，只要光学表面和测量区域之间的热传递可以用于这种信息交换。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以提供一种应变仪设备，该应变仪设备包括具有至少一个光纤布拉格光栅的至少一根光纤，该应变仪设备被布置成使得至少一个光纤的至少一个光纤布拉格光栅中的至少一个光纤干涉光谱通过至少一个测量区域的实际应变而受到影响。
如果应变仪设备包括具有至少一个光纤布拉格光栅的光纤，那么有利的是，光纤和/或光纤布拉格光栅以这样的方式布置在至少一个测量区域之中或之上，使得光纤布拉格光栅的光纤干涉光谱受到至少一个测量区域的应变的影响，特别是受到至少一个测量区域的实际应变的影响。
光纤布拉格光栅的光纤干涉光谱决定性地受到光纤布拉格光栅的空间物理属性的影响，并因此受到其几何形状的影响。光纤干涉光谱会受到形成光纤布拉格光栅的光纤部分的应变和/或压缩的影响。这尤其在至少一个测量区域和形成光纤布拉格光栅的光纤部分之间实现机械耦合时是成功的。
特别地，可以规定，为了测量实际应变的目的，将至少一个光纤布拉格光栅布置在测量区域中，使得测量区域与光纤布拉格光栅机械解耦，或者光纤布拉格光栅不经历测量区域的机械应变。为此，如果在光纤布拉格光栅和测量区域之间没有机械耦合，则可能是有利的。结果，光纤干涉光谱中的测量变化仅受光纤布拉格光栅的温度引起的固有应变的影响。结果可以推断出测量区域中的温度。
这使得有可能通过几个波导，特别是通过几根光纤和几个光纤布拉格光栅，将许多高精度传感器集成到光学装置中。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定将测量辐射输入耦合到光纤中。
输入耦合测量辐射可以是宽带或窄带形式。
使用宽带测量辐射的优点在于，可以在宽光谱范围内测量反射的光纤带宽和/或陷波。
这使得大量光纤干涉光谱的测量和/或光纤干涉光谱和/或光纤干涉光谱的特征区域中的大光谱位移的测量成为可能。
可以规定，由具有大带宽的辐射源形成测量辐射，并且将所述测量辐射引入波导，特别是光纤。如果还提供了光纤布拉格光栅，那么在光纤布拉格光栅处反射的仅仅是在中心波长或布拉格波长附近具有非常有限的光谱带宽的测量辐射。测量辐射的残余分量至少近似无衰减地继续其通过波导或光纤的路径，直到下一个光纤布拉格光栅。
可以规定通过扫描方法检测光纤干涉光谱，优选通过
-仅具有窄波长范围的窄带测量辐射，特别是激光辐射，被辐射到光纤布拉格光栅上，以及
-窄波长范围的相对光谱位置随时间变化，例如通过可调谐激光器，其结果是宽波长带优选被扫过或扫描，以及
-以时间分辨的方式，例如借助于光电二极管，与波长范围的变化同步地测量透射和/或反射的测量辐射的强度，以及
-优选宽波长带中的光纤干涉光谱通过在不同时间比较测量辐射的检测强度和测量辐射的波长来确定。
这种用于确定光纤干涉光谱的扫描方法特别可靠和精确。
特别地，可以规定，光纤布拉格光栅具有对称的设计，并且中心波长或布拉格波长量级的测量辐射被反射，而与测量辐射从哪一侧入射到光纤布拉格光栅上无关。
光纤带宽的中心波长或布拉格波长λB基本上由光纤布拉格光栅的微结构的周期(特别是光栅周期Λ)和波导芯(特别是光纤芯)的折射率nef来定义。公式(2)将布拉格波长λB的位置与光栅周期Λ和折射率nef链接起来。
布拉格波长λB的应变依赖性可以通过根据公式(3)对布拉格波长λB进行微分来确定。在公式(3)中，k描述应变仪设备的灵敏度，并且Δε描述致动器的应变。
因此，使得可以生成关于光学表面或光学元件的应变的传感器信号，并且因此可以确定光学表面、尤其是反射镜的物理上存在的实际变形。
此外，例如，可以检测光学装置应用期间的误差。
例如，测量辐射到光纤的输入耦合可以通过光纤耦合器和/或透镜来实现。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定要确定应变仪设备的至少一个光纤布拉格光栅的光纤干涉光谱。
从计量的角度来看，光纤干涉光谱的读出允许对至少一个光纤布拉格光栅的几何形状的变化进行高精度的测量。一般来说，借助于干涉方法可以特别可靠地确定光谱，并且因此允许特别精确和准确地确定至少一个光纤布拉格光栅的几何形状，并且因此特别是非常精确地确定至少一个测量区域的实际应变。
举例来说，用于确定频移的直接方法和/或干涉测量方法，例如使用Mach-Zehnder干涉仪，可以用于确定和/或分析光纤干涉光谱。
可以规定，在本发明范围内使用的测量辐射具有100nm至100 00nm，优选300nm至3000nm，特别优选1500nm至1600nm的波长。
可以规定，至少一个纤维干涉光谱具有100nm至10000nm、优选300nm至3000nm、特别优选1500nm至1600nm的波长。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定在光刻系统中和/或在光学表面反射辐射期间确定光学表面的实际变形。
如果该方法用于监测光刻系统中光学表面的实际变形，则该方法提供了特别的优点，因为光学表面，尤其是在可变形反射镜的情况下，需要满足光刻系统中表面形状的精确实施方面的特殊要求。
如果在由光学表面形成的这种反射镜的操作期间，特别是在光刻系统中，通过该方法确定光学表面的实际变形，这是非常特别有利的。光学表面暴露于增加的能量沉积，因此在实际发生的辐射反射期间，特别是EUV辐射期间，增加了预测的和不受控制的应变的风险。因此，控制光学表面的实际变形是特别有利的，以便全面满足在光学表面的操作期间在反射时引导和成形反射光的目的。
在根据本发明的方法的有利发展中，对于光学表面下方的衬底元件可以规定在至少一个衬底元件中的一个或多个测量区域中确定实际应变，光学表面布置在该衬底元件上，优选地在衬底元件的凹槽中。
确定其上布置有光学表面的衬底元件中的实际应变是有利的，因为在衬底元件和光学表面之间形成了特别强的机械耦合。这尤其适用于光学表面以底层衬底元件的涂层和/或结构化的形式实施的情况。
如果在一个或多个测量区域中确定实际应变，这是特别有利的，所述测量区域优选地布置在衬底元件内的凹槽中。这在衬底元件和测量区域(因此例如是光纤布拉格光栅)之间产生特别强的机械耦合。因此，在光纤布拉格光栅、衬底元件以及最终的光学表面之间获得了强的机械耦合。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定在至少一个致动器中的一个或多个测量区域中，优选地在致动器的凹槽中，确定实际应变。
确定至少一个致动器中的实际应变是有利的，因为可以用它直接测量致动器材料的应变或扭曲。由于旨在导致光学表面变形的力是在致动器本身上生成的，所以这种布置使得能够特别紧密和直接地监测由至少一个致动器施加的力。
这里同样正确的是，在致动器中实现的测量，优选地在引入的凹槽中实现的测量，更具体地说是浸入致动器中的测量，提供了关于致动器的初始材料中的应变和扭曲的特别好的指示。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定在将至少一个致动器连接到衬底元件的至少一个连接层中的一个或多个测量区域中确定实际应变。
确定连接层中的实际应变是有利的，因为至少一个测量区域可以特别容易地布置在连接层中，尤其是如果连接层由粘合材料形成。结果，至少一个致动器和衬底元件的相对位置可以保持几乎不变，因为测量区域可以容易地形成在新引入的连接层中。
如果连接层进一步实施为粘合剂，那么粘合剂可以有利地在至少一个致动器、测量区域和衬底元件之间产生机械耦合。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定在多个测量区域中同步确定实际应变。
光学表面的实际变形可以有利地完全通过在多个测量区域同步确定多个实际应变来实现。测量区域的紧密网格产生光学表面的实际变形的紧密扫描。
可以规定在多个测量区域中快速时间连续地确定实际应变。特别地，测量区域可以以多路复用方法读取。
在这种情况下，如果布置在多个测量区域中的光纤布拉格光栅的光纤干涉光谱彼此可区分，则是特别有利的。结果，促进了光纤干涉光谱的同步确定，并因此促进了实际应变的同步确定。特别地，这里可以使用具有多个光纤布拉格光栅的单根光纤来监测和控制多个测量区域。
此外，如果在该过程中检查多个光纤干涉光谱的偏移，则是特别有利的。在光纤布拉格光栅和测量区域之间有足够的机械耦合的情况下，测量区域的实际应变的变化会导致光纤干涉光谱的偏移，由此可以从光纤干涉光谱的偏移中推导出实际应变。
特别地，实际应变的变化可能导致光纤布拉格光栅的光栅周期的变化，由此光纤布拉格光栅的光纤带宽的中心波长在光谱中与实际应变成比例地移动。结果，例如，反射光的光纤带宽和/或透射的测量辐射光谱的陷波的光纤带宽发生偏移。
可以规定，在由至少一个致动器的预期使用引起的应变的情况下，频率偏移为1pm至1nm，优选为5pm至500pm，特别优选为20pm至100pm。
可以规定测量区域中的应变分辨率为1am至1nm，优选5am至1μm，特别优选0.5fm至50fm。
在根据本发明的方法的有利发展中，可以规定至少一个光纤以环形方式、优选以蜿蜒的方式被引导通过多个测量区域的行和/或列，和/或规定至少一个光纤布拉格光栅被布置在多个测量区域的每一个中。
如果至少一个光纤以蜿蜒的方式被引导通过多个测量区域的行和列，那么大量的测量区域以及有效区域可以通过仅使用单个光纤来控制或监测。此外，多个测量区域成行和列的布置使得能够控制光学表面，例如以网格正方形的形式，并且这可以导致光学表面的实施例的特别有利的系统控制。
如果至少一个光纤布拉格光栅被布置在多个测量区域的每一个中，也就是说不仅仅在一个测量区域中，那么可以同时控制或监测多个测量区域。特别地，通过在光纤的不同区域中的光纤布拉格光栅的实施例对光纤的这种引导使得已经在光纤的生产期间能够限定测量区域，在该测量区域中应当确定实际应变。
此外，光纤通过各种测量区域的引导允许各个测量区域之间的偏移，并且光纤的更宽松的引导避免了由于测量区域的偏移而导致的光纤拉紧。
特别地，在方法的上述实施例中，可以规定至少一个测量区域对应于至少一个致动器的至少一个有效区域。
这是有利的，因为致动器的有效区域，作为致动器施加的力至少间接导致光学表面的实际变形变化的区域，对于验证至少一个致动器施加的力的效果特别有意义。
举例来说，如果打算在光学表面的某个区域中确定实际变形，那么如果在使要检查的光学表面的区域变形的致动器的效果可测量的区域中测量实际应变，则是特别有利的。
可以规定，基于所确定的实际应变和/或所确定的实际变形来确定光学装置的故障。如果在光刻系统中使用光学装置时出现故障，则可以可选地规定终止光刻系统的当前过程和/或将误差传送到后续处理步骤。此外，为了分析问题，可以规定通知机器的负责方。
本发明还涉及一种具有权利要求27所述特征的光刻系统。
根据本发明的光刻系统，特别是用于半导体光刻的投射曝光装置，包括具有辐射源和光学单元的照明系统，该光学单元包括至少一个光学元件。根据本发明，提供至少一个根据本发明的光学装置，其中至少一个光学元件是根据本发明的光学装置的光学元件，和/或至少一个光学元件具有通过根据本发明的方法可变形的光学表面。
在该上下文中，可变形性应该理解为光学表面的实际变形的可调节性。
根据本发明的光刻系统的优点在于，其中使用的光学元件或光学表面具有特别精确控制的光学表面或形状。结果，通过根据本发明的光刻系统可以获得特别可靠的成像，导致特别好的生产结果。
结合本发明的主题之一描述的特征，特别是由根据本发明的光学装置、根据本发明的方法或根据本发明的光刻系统给出的特征，对于本发明的其他主题也是有利地可实现的。同样，结合本发明的一个主题说明的优点也可以相对于本发明的其他主题来理解。
此外，应当注意，诸如“包括”、“具有”或“有”的术语不排除其他特征或步骤。此外，诸如“一(个)”或“该”之类的表示单个步骤或特征的词语并不排除多个特征或步骤，反之亦然。
然而，在本发明的一个纯粹的实施例中，也可以使用术语“包括”、“具有”或“有”来穷举本发明中引入的特征。因此，在本发明的范围内，特征的一个或多个列举可以被认为是穷举的，例如当分别考虑每个权利要求时。举例来说，本发明可以仅包括权利要求1中规定的特征。
需要注意的是，诸如“第一”或“第二”等标签主要是为了区分各个装置或方法特征而使用的，并不一定旨在表明这些特征彼此需要或彼此相关。
附图说明
下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
每个附图都示出了优选的示例性实施例，其中本发明的各个特征相互结合地示出。任何示例性实施例的特征也可以独立于同一示例性实施例的其他特征来实现，并且可以容易地被本领域技术人员相应地组合，以形成与其他示例性实施例的特征的进一步可行的组合和子组合。
在附图中，功能相同的元件被给予相同的参考标记。附图显示：
图1示出了EUV投射曝光装置的子午截面；
图2示出了DUV投射曝光装置；
图3示出了处于静止状态的光学装置的示意图；
图4示出了处于偏转状态的根据图3的光学装置的示意图；
图5示出了处于静止状态的光学装置的另一可能实施例的示意图；
图6示出了处于偏转状态的根据图5的实施例的示意图；
图7示出了不同温度下电致伸缩效应的可能应变曲线的示意图；
图8示出了电致伸缩致动器的热膨胀的可能曲线的示意图；
图9示出了电致伸缩致动器的可能漂移曲线的示意图；
图10示出了根据本发明的光学装置的另一可能实施例的示意图；
图11示出了根据本发明的光学装置的另一可能实施例的示意图；
图12示出了根据本发明的光学装置的另一可能实施例的示意图；
图13示出了根据本发明的光学装置的另一可能实施例的示意图；和
图14显示了光纤干涉光谱的示意图。
具体实施方式
参考图1，作为光刻系统的示例的微光刻EUV投射曝光装置100的基本部件最初在下面以示例的方式进行描述。EUV投射曝光装置100的基本结构及其组成部分的描述在这里不应被解释为限制性的。
除了辐射源102外，EUV投射曝光装置100的照明系统101还包括照明光学单元103，用于照明物平面105中的物场104。这里曝光的是布置在物场104中的掩模母版106。掩模母版106由掩模母版保持器107保持。掩模母版保持器107通过掩模母版位移驱动器108特别是在扫描方向上是可位移的。
在图1中，绘制了一个笛卡尔xyz坐标系来帮助解释。x方向垂直于绘图平面延伸。y方向水平延伸，z方向垂直延伸。在图1中，扫描方向沿y方向延伸。z方向垂直于物平面105延伸。
EUV投射曝光装置100包括投射光学单元109。投射光学单元109用于将物场104成像到像平面111中的像场110中。像平面111平行于物平面105延伸。或者，物平面105和像平面111之间的角度也可以不为0°。
掩模母版106上的结构被成像到晶片112的光敏层上，晶片112被布置在像平面111中的像场110的区域中。晶片112由晶片保持器113保持。通过晶片位移驱动器114，晶片保持器113是可位移的，特别是在y方向上。一方面通过掩模母版位移驱动器108的掩模母版106的位移和另一方面通过晶片位移驱动器114的晶片112的位移可以以彼此同步的方式发生。
辐射源102是EUV辐射源。辐射源102发射特别是EUV辐射115，其在下文中也称为所使用的辐射或照明辐射。特别地，所使用的辐射115具有在5nm和30nm之间范围内的波长。辐射源102可以是等离子体源，例如LPP源(“激光产生的等离子体”)或GDPP源(“气体放电产生的等离子体”)。它也可以是基于同步加速器的辐射源。辐射源102可以是自由电子激光器(FEL)。
从辐射源102射出的照明辐射115被收集器116聚焦。收集器116可以是具有一个或多个椭圆形和/或双曲面反射表面的收集器。收集器116的至少一个反射表面可以被照明辐射115以掠入射(GI)照射，也就是说入射角大于45°，或者以垂直入射(NI)，也就是说入射角小于45°。收集器116可以被结构化和/或涂覆，首先用于优化其对所使用的辐射115的反射率，其次用于抑制外来光。
在收集器116的下游，照明辐射115通过中间焦平面117中的中间焦点传播。中间焦平面117可以代表具有辐射源102和收集器116的辐射源模块与照明光学单元103之间的间隔。
照明光学单元103包括偏转反射镜118和布置在光路中其下游的第一分面反射镜119。偏转反射镜118可以是平面偏转反射镜，或者可选地，具有超出纯偏转效果的光束影响效果的反射镜。替代地或附加地，偏转反射镜118可以被实施为光谱滤波器，该光谱滤波器将照明辐射115的所使用的光波长与波长偏离上述波长的外来光分离。如果第一分面反射镜119被布置在照明光学单元103的与物平面105光学共轭的、作为场平面的平面中，则它也被称为场分面反射镜。第一分面反射镜119包括多个单独的第一分面120，其在下文中也被称为场分面。在图1中仅以示例的方式示出了这些分面120中的几个。
第一分面120可以实施为宏观分面，特别是矩形分面或具有弓形边缘轮廓或部分圆的边缘轮廓的分面。第一分面120可以是平面分面的形式，或者可选地是具有凸曲率或凹曲率的分面。
例如从DE 10 2008 009 600 A1中已知，第一分面120本身也可以分别由多个单独的反射镜构成，特别是多个微反射镜。第一分面反射镜119尤其可以是微机电系统(MEMS系统)的形式。详细情况参见DE 10 2008 009 600 A1。
照明辐射115在收集器116和偏转反射镜118之间水平行进，也就是说在y方向上行进。
在照明光学单元103的光路中，第二分面反射镜121布置在第一分面反射镜119的下游。如果第二分面反射镜121被布置在照明光学单元103的光瞳平面中，则其也被称为光瞳分面反射镜。第二分面反射镜121也可以布置在距照明光学单元103的光瞳平面一定距离处。在这种情况下，第一分面反射镜119和第二分面反射镜121的组合也被称为镜面反射器。从US 2006/0132747A1、EP 1 614 008 B1和US 6,573,978中已知镜面反射器。
第二分面反射镜121包括多个第二分面122。在光瞳分面反射镜的情况下，第二分面122也被称为光瞳分面。
第二分面122同样可以是宏观分面，例如可以具有圆形、矩形或六边形边界，或者可以是由微反射镜构成的分面。在这方面，同样可以参考DE 102008 009 600A1。
第二分面122可以具有平面反射表面或者具有凸曲率或凹曲率的反射表面。
照明光学单元103因此形成双分面系统。这个基本原理也被称为蝇眼积分器。
将第二分面反射镜121不精确地布置在与投射光学单元109的光瞳平面光学共轭的平面中可能是有利的。
借助于第二分面反射镜121，各个第一分面120被成像到物场104中。第二分面反射镜121是物场104的光路上游的最后一个光束成形反射镜，或者实际上是照明辐射115的最后一个反射镜。
在照明光学单元103的另一实施例(未示出)中，传输光学单元可以布置在第二分面反射镜121和物场104之间的光路中，所述传输光学单元尤其有助于将第一分面120成像到物场104中。传输光学单元可以包括恰好一个反射镜，或者可选地，两个或更多个反射镜，这些反射镜连续布置在照明光学单元103的光路中。特别地，传输光学单元可以包括一个或两个用于垂直入射的反射镜(NI反射镜，“垂直入射”反射镜)和/或一个或两个用于掠入射的反射镜(GI反射镜，“掠入射”反射镜)。
在图1所示的实施例中，照明光学单元103在收集器116的下游正好包括三个反射镜，具体是偏转反射镜118、场分面反射镜119和光瞳分面反射镜121。
在照明光学单元103的另一实施例中，也可以省去偏转反射镜118，因此照明光学单元103可以在收集器116的下游正好具有两个反射镜，具体地说是第一分面反射镜119和第二分面反射镜121。
借助于第二分面122或使用第二分面122和传输光学单元将第一分面120成像到物平面105中通常只是近似成像。
投射光学单元109包括多个反射镜Mi，这些反射镜根据它们在EUV投射曝光装置100的光路中的布置进行编号。
在图1所示的示例中，投射光学单元109包括从M1到M6的六个反射镜。具有四个、八个、十个、十二个或任何其他数量的反射镜Mi的替代方案同样是可能的。倒数第二个反射镜M5和最后一个反射镜M6分别具有用于照明辐射115的通孔。投射光学单元109是双遮光光学单元。投射光学单元109的像侧数值孔径大于0.5，也可以大于0.6，例如可以是0.7或0.75。
反射镜Mi的反射表面可以是没有旋转对称轴的自由曲面的形式。可选地，反射镜Mi的反射表面可以被设计为非球面表面，其中该非球面表面正好具有反射表面形状的一个旋转对称轴。正如照明光学单元103的反射镜一样，反射镜Mi可以具有用于照明辐射115的高度反射涂层。这些涂层可以设计成多层涂层，特别是钼和硅的交替层。
投射光学单元109在物场104的中心的y坐标和像场110的中心的y坐标之间在y方向上具有大的物像偏移。在y方向上，该物像偏移可以具有与物平面105和像平面111之间的z距离大致相同的量值。
投射光学单元109尤其可以具有变形形式。特别地，它在x和y方向上具有不同的成像比例βx、βy。投射光学单元109的两个成像比例βx，βy优选为(βx，βy)＝(/-0.25，+/-0.125)。正成像比例β意味着成像没有图像反转。成像比例β的负号意味着图像反转成像。
因此，投射光学单元109导致x方向(即垂直于扫描方向的方向)上的尺寸以4:1的比率减小。
投射光学单元109导致y方向(即扫描方向)的尺寸以8:1减小。
其他成像比例同样是可能的。在x方向和y方向上具有相同符号和相同绝对值的成像比例也是可能的，例如绝对值为0.125或0.25。
根据投射光学单元109的实施例，物场104和像场110之间的光路中x方向和y方向上的中间像平面的数量可以相同，也可以不同。从US 2018/0074303A1中已知在x和y方向上具有不同数量的这种中间图像的投射光学单元的示例。
在每种情况下，光瞳分面122中的一个被分配给恰好一个场分面120，用于在每种情况下形成用于照明物场104的照明通道。这尤其可以根据科勒原理产生照明。借助于场分面120，远场被分解成多个物场104。场分面120在分别分配给它的光瞳分面122上生成中间焦点的多个图像。
通过分配的光瞳分面122，场分面120在每种情况下以彼此重叠的方式成像到掩模母版106上，用于照明物场104。物场104的照明尤其尽可能均匀。它优选具有小于2％的均匀性误差。通过重叠不同的照明通道可以获得场均匀性。
投射光学单元109的入射光瞳的照明可以通过光瞳分面的布置来几何定义。投射光学单元109的入射光瞳中的强度分布可以通过选择照明通道来设置，特别是引导光的光瞳分面的子集。这种强度分布也称为照明设置。
通过照明通道的重新分布，可以实现照明光学单元103的照明光瞳的以限定方式照明的部分的区域中同样优选的光瞳均匀性。
物场104的照明的其他方面和细节，尤其是投射光学单元109的入射光瞳的照明的其他方面和细节将在下文中描述。
投射光学单元109尤其可以具有同心入射光瞳。后者是可以接近的。也可以是无法接近的。
投射光学单元109的入射光瞳通常不能通过光瞳分面反射镜121精确照明。当对将光瞳分面反射镜121的中心远心成像到晶片112上的投射光学单元109成像时，孔径光线通常不相交于单一点。然而，有可能找到成对确定的孔径射线的间距变得最小的表面区域。该表面区域代表入射光瞳或者与其共轭的真实空间中的区域。特别地，这个区域具有有限的曲率。
对于切向光路和矢状光路，投射光学单元109可以具有不同的入射光瞳姿态。在这种情况下，应该在第二分面反射镜121和掩模母版106之间提供成像元件，特别是传输光学单元的光学组件部分。借助于该光学部件，可以考虑切向入射光瞳和矢状入射光瞳的不同姿态。
在图1所示的照明光学单元103的部件的布置中，光瞳分面反射镜121被布置在与投射光学单元109的入射光瞳共轭的区域中。第一场分面反射镜119被布置成相对于物平面105倾斜。第一分面反射镜119被布置成相对于由偏转反射镜118限定的布置平面倾斜。
第一分面反射镜119被布置成相对于由第二分面反射镜121限定的布置平面倾斜。
图2示出了示例性的DUV投射曝光装置200。DUV投射曝光装置200包括照明系统201；称为掩模母版台202的用于接收和精确定位掩模母版203的设备，通过该掩模母版203确定晶片204上的后续结构；用于保持、移动和精确定位晶片204的晶片保持器205；以及成像设备，特别是具有多个光学元件的投射光学单元206，所述光学元件特别是透镜元件207，其通过安装座208保持在投射光学单元206的镜头外壳209中。
作为所示透镜元件207的替代或附加，可以提供各种折射、衍射和/或反射光学元件，尤其还有反射镜、棱镜、终端板等。
DUV投射曝光装置200的基本功能原理使得引入到掩模母版203中的结构成像到晶片204上。
照明系统201提供电磁辐射形式的投射光束210，这是将掩模母版203成像到晶片204上所需要的。用于这种辐射的源可以是激光器、等离子体源等。借助于光学元件在照明系统201中对辐射进行成形，使得投射光束210在入射到掩模母版203上时具有关于直径、偏振和波前形状等的期望属性。
掩模母版203的图像通过投射光束210生成，并以适当缩小的形式从投射光学单元206传递到晶片204上。在这种情况下，掩模母版203和晶片204可以同步移动，使得掩模母版203的区域在所谓的扫描操作期间实际上连续地成像到晶片204的对应区域上。
最后一个透镜元件207和晶片204之间的空气间隙可以可选地被折射率大于1.0的液体介质替代。例如，液体介质可以是高纯水。这种设置也被称为浸没式光刻，并且具有增加的光刻分辨率。
本发明的使用不限于在投射曝光装置100、200中使用，特别是也不限于所描述的结构。本发明适用于任何光刻系统，但尤其适用于具有所述结构的投射曝光装置。本发明也适用于EUV投射曝光装置，该装置具有比图1的上下文中所描述的更小的像侧数值孔径，并且其不具有被遮挡的(多个)反射镜M5和/或M6。特别地，本发明也适用于EUV投射曝光装置，其像侧数值孔径为0.25至0.5，优选为0.3至0.4，特别优选为0.33。本发明和以下示例性实施例也不应被理解为限于特定设计。附图仅通过示例并以高度示意性的形式说明本发明。
图3示出了光学装置1的示意图。
在示例性实施例中描述的用于光刻系统，特别是用于投射曝光装置100、200的光学装置1包括至少一个光学元件2，其具有光学表面3和用于使光学表面3变形的多个致动器4。此外，提供或存在用于确定光学表面3的变形的应变仪设备5。
在实施例(这里未示出)中，可以规定仅存在一个致动器4用于光学表面3的变形。在这种情况下，如果一个致动器4能够在可能的情况下使光学表面3在所有空间方向上变形，则是有利的。
应变仪设备5包括至少一根光纤6。
在这种情况下，光纤6是偏振保持的。
此外，在图3所示的示例性实施例中，光学装置1的至少一根光纤6包括多个具有各自的光纤干涉光谱8的光纤布拉格光栅7(见图14)。
此外，在图3所示的光学装置1的示例性实施例中，光学元件2包括衬底元件9，光学表面3布置或形成在衬底元件9上。此外，致动器4通过连接层10连接到衬底元件9。
在图3所示的示例性实施例中，连接层10包括粘合剂。在其他实施例中，连接层10也可以由其他材料形成。
在图3所示的示例性实施例中，应变仪设备5还至少部分地布置在连接层10中。
特别地，在图3所示的示例性实施例中，应变仪设备5已经被插入到连接层10中。
此外，图3示出了光学装置1的实施例，其中至少一个光纤布拉格光栅7至少部分地布置在致动器4的至少一个有效区域11中。
光纤布拉格光栅7优选地被分配给多个，优选地分配给大部分，特别优选地分配给所有的有效区域11。在这种情况下，每个致动器4优选形成专用的有效区域11，用于使光学元件2的光学表面3变形或成形。
背板12优选存在于图3所示的光学装置1的示例性实施例中。在这种情况下，致动器4优选布置在背板12和衬底元件9之间。在图3所示的示例性实施例中，背板12能够支撑垂直于(正交于)光学表面3操作的致动器4。
光纤6包括多个光纤布拉格光栅7，其光纤干涉光谱8(见图14)优选以可区分的方式形成。
特别地，在所示的示例性实施例中，光纤布拉格光栅7具有不同的光栅周期。
图3还示出了光学装置1的实施例，其中存在至少一个光谱仪设备14，用于确定和表征一个或多个光纤干涉光谱8。
此外，闭环控制设备14a存在于图3所示的示例性实施例中，并且被配置成通过闭环控制来设置目标变形。在这种情况下，实际应变用作用于驱动和/或控制至少一个致动器4的反馈信号。结果，控制回路可以特别精确地匹配由至少一个致动器4施加的力。在图3中用虚线描绘了有效的校正。
光谱仪设备14优选地被配置成测量光纤干涉光谱8中的直接频移。替代地或附加地，可以规定光谱仪设备14包括马赫-曾德尔干涉仪。
此外，在图3所示的光学装置1中，光学表面3具有光反射，特别是EUV光反射的实施例。
在替代实施例中，可以规定光学表面3具有DUV光反射实施例。
图4示出了光学装置1的示意图。在所示的示例性实施例中，光学表面3由于致动器4的作用而变形。致动器4被支撑在背板12上，并且在大致平行于光学表面3的表面法线的方向上操作。
由于致动器4的作用，衬底元件9中产生应变，并且该应变是可测量的，例如通过应变仪设备5(图4中未示出)。
图5示出了光学装置1的简化示意图，其中省略了背板12，并且致动器4具有至少近似平行于光学表面3延伸的操作方向。
图6示出了处于偏转状态的图5的光学装置1。
因此，图3至6描述了用于致动可变形光学表面3，特别是镜面的不同系统。因此，图3和4示出了垂直于(正交于)光学表面3的致动，而图5和6示出了平行于光学表面3的致动。
在图3和图4所示的示例性实施例中，多个致动器4可以在光学元件2上施加压缩力，从而使光学元件2精确变形或成形。在图5和6所示的示例性实施例中，通过致动器4的应变和/或收缩，弯矩被引入到光学元件2和/或光学表面3中，这可能导致所述光学元件和/或光学表面变形。
图7示出了致动器4的不同应变曲线的示意图。
致动器4的应变和/或致动器4的有效区域11的应变被绘制在垂直应变轴15上。
在图7中，所施加电场的场强绘制在水平轴16上。图7中的图表绘出了对应于致动器4的不同温度的四条应变曲线。所有四条应变曲线都表现出滞后现象。
在这种情况下，具有最低轮廓的应变曲线对应于最高温度，而具有最高轮廓的应变曲线对应于致动器4的最低温度。
图7中描绘的致动器4的应变曲线根据公式(1)再现了致动器4的行为。致动器4的滞后在这里是明显的，并且在所描绘的示例中是<1％的量级。
图8示出了在温度变化下致动器4的应变曲线的示意图。应变轴15再次绘出了致动器4的应变，而水平轴16绘出了致动器4的温度。当经历温度循环时，应变曲线的滞后是明显的。
在温度相对于正常温度变化的情况下，致动器4的伸长(其被布置在图8所示的图表的起点处)尤其由热膨胀CTE系数确定(见公式(1))。在图8所示的应变曲线中，应变的热滞后是明显的。在这种情况下，滞后的影响可能是不可再现的。
图9示出了致动器4的漂移曲线的示意图。应变轴15绘出了致动器4的应变，而水平轴16绘出了时间过程。致动器4处于初始位置或者在原点处具有初始应变，也就是说在时间测量开始时，并且接收信号，优选地以施加电压的形式，以采用目标位置，也就是说目标应变。随着时间的推移，致动器4接近目标位置或目标应变，或者向其漂移。
此外，图9所示的漂移可能取决于致动器4的相应台阶高度。
图10示出了光学装置1的可能实施例的示意图的截面图。
在这种情况下，光纤6包括多个光纤布拉格光栅7，以环形方式延伸，并且穿过多个致动器4的有效区域11。
此外，在图10所示的示例性实施例中，光纤6以蜿蜒的方式被引导通过多个有效区域11的列。在可选的示例性实施例中，可以规定，至少一根光纤6附加地或替代地以蜿蜒的方式引导通过多个有效区域11的行。
在图10所示的示例性实施例中，也可以提供以蜿蜒的方式延伸的多根光纤6。
作为替代或附加，也可以在图10所示的示例性实施例中提供多根光纤6，每根光纤被分配给一行或一排。
此外，在图10所示的示例性实施例中，至少一个光纤布拉格光栅7被布置在多个有效区域11的每一个中。
图11示出了光学装置1的另一个可能的实施例的示意图，其中应变仪设备5至少部分地、优选全部地布置在衬底元件9中。特别地，在所示的示例性实施例中，应变仪设备5布置在凹槽17b中。
应变仪设备5也可以布置在衬底元件9和连接层10两者中。
图11描绘了穿过具有连接层10和衬底元件9的致动器4的截面。在图11所示的示例性实施例中，致动器4广泛地位于连接致动器4和衬底元件9的连接层10上。
在图11所示的示例性实施例中，凹槽17b优选地被铣削到衬底元件9中。
图12示出了光学装置1的实施例的另一个示意图，其中应变仪设备5至少部分地、优选地全部地被布置在连接层10中，特别是被插入在连接层10中。
图13示出了光学装置1的实施例的示意图，其中应变仪设备5至少部分地布置在至少一个致动器4中，特别是在凹槽17a中。
应变仪设备5也可以布置在至少一个致动器4和连接层10两者中。
应变仪设备5也可以布置在衬底元件9和至少一个致动器4两者中。
应变仪设备5也可以布置在衬底元件9中、连接层10中以及至少一个致动器4中。
在图13所示的示例性实施例中，凹槽17a优选地被铣削到致动器4中。
在图3至13的示例性实施例中提到的特征也可以在其他示例性实施例中实现。特别地，还可以使用多根光纤，这些光纤以基于图11和/或12和/或13描述的方式布置在光学元件2中。
图3至13中所示的光学装置1的示例性实施例也特别适合于执行一种方法，该方法用于通过一个或多个致动器4为光刻系统100、200设置光学元件2的光学表面3的目标变形。在该方法中，规定通过确定至少一个测量区域18的至少一个实际应变来确定光学表面3的实际变形。此外，选择至少一个测量区域18，使得光学表面3的实际变形可以从实际应变推导出。
在示例性实施例中，优选地选择测量区域18，使得测量区域18被分配给每个有效区域11，至少被分配给应该被测量或观察的每个有效区域11，其中相应的测量区域18优选地位于或形成在有效区域11内。
此外，为了执行该方法，应变仪设备5优选地被布置成使得光纤6的光纤布拉格光栅7中的光纤干涉光谱8受到至少一个测量区域18的实际应变的影响。
此外，为了执行该方法，宽带测量辐射19被输入耦合到光纤6中。也就是说，根据本发明的方法优选包括宽带测量辐射19的输入耦合。
应变仪设备5的光纤布拉格光栅7的光纤干涉光谱8可以使用测量辐射来确定。
替代地或附加地，可以规定将窄带测量辐射19输入耦合到光纤6中，并且在扫描方法中通过扫过或扫描足够宽的波长带来确定光纤干涉光谱8。
此外，优选地规定在根据图1和图2的光刻系统100、200中以及在光学表面3反射投射曝光装置100、200的工作辐射期间确定的光学表面3的实际变形。
图11中描绘的光学装置1的实施例特别适合于执行该方法的实施例，由此在凹槽17b中确定位于光学表面3下面的衬底元件9中的多个测量区域18中的实际应变。
图12中描绘的光学装置1的示例性实施例在特别大的程度上适合于执行该方法的实施例，由此在将致动器4连接到衬底元件9的连接层10中确定多个测量区域18中的实际应变。
图13中描绘的光学装置1的示例性实施例在特别大的程度上适合于执行该方法的实施例，由此在凹槽17a中确定致动器4中的多个测量区域18中的实际应变。
此外，该方法优选地提供同步地和/或以快速的时间序列确定多个测量区域18中的实际应变。
图10中描绘的光学装置1的示例性实施例在特别大的程度上适合于执行该方法的实施例，由此光纤6以蜿蜒的方式被引导通过多个测量区域18的列。此外，在该实施例中，至少一个光纤布拉格光栅7优选地布置在多个测量区域18的每一个中。
替代地或附加地，可以规定至少一个光纤6以蜿蜒的方式被引导通过多个测量区域18的行。
图14示出了光纤干涉光谱8的示意图。波长绘制在水平轴16上。使用强度轴20上的实线绘制背反射的测量辐射19的测量光谱8。使用虚线绘出了辐射进来的测量辐射19的输入光谱。
参考符号列表
1 光学装置
2 光学元件
3 光学表面
4 致动器
5 应变仪设备
6 光纤
7 光纤布拉格光栅
8 光纤干涉光谱
9 衬底元件
10 连接层
11 有效区域
12 背板
14 频谱仪设备
15 应变轴
16 水平轴
17a，b 凹槽
18 测量区域
19 测量辐射
20 强度轴
100 EUV投射曝光装置
101 照明系统
102 辐射源
103 照明光学单元
104 物场
105 物平面
106 掩模母版
107 掩模母版保持器
108 掩模母版位移驱动器
109 投射光学单元
110 像场
111 像平面
112 晶片
113 晶片保持器
114 晶片位移驱动器
115 EUV/所使用的/照明辐射
116 收集器
117 中间焦平面
118 偏转反射镜
119 第一分面反射镜/场分面反射镜
120 第一分面/场分面
121 第二分面反射镜/光瞳分面反射镜
122 第二分面/光瞳分面
200 DUV投射曝光装置
201 照明系统
202 掩模母版台
203 掩模母版
204 晶片
205 晶片保持器
206 投射光学单元
207 透镜元件
208 安装座
209 镜头外壳
210 投射光束
Mi 反射镜

Claims (27)

1.一种用于光刻系统(100，200)的光学装置(1)，具有包括光学表面(3)的至少一个光学元件(2)并且具有用于使所述光学表面(3)变形的一个或多个致动器(4)，
其特征在于
提供应变仪设备(5)用于确定所述光学表面(3)的变形，所述应变仪设备(5)包括至少一根光纤(6)并且所述光纤(6)保持偏振。
2.根据权利要求1所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述至少一根光纤(6)包括一个或多个具有各自光纤干涉光谱(8)的光纤布拉格光栅(7)。
3.根据权利要求1或2所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述光学元件(2)包括衬底元件(9)，所述光学表面(3)布置在所述衬底元件上。
4.根据权利要求3所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述至少一个致动器(4)通过连接层(10)连接到所述衬底元件(9)，所述连接层优选包括粘合剂。
5.根据权利要求3或4所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述应变仪设备(5)至少部分地布置在所述衬底元件(9)中，优选地布置在所述衬底元件(9)的凹槽(17b)中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述应变仪设备(5)至少部分地布置在所述至少一个致动器(4)中，优选地布置在所述至少一个致动器(4)的凹槽(17a)中。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述应变仪设备(5)被至少部分地布置，优选地插入连接层(10)中。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述至少一个光纤布拉格光栅(7)至少部分地布置在所述至少一个致动器(4)的至少一个有效区域(11)中。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述至少一根光纤(6)包括多个光纤布拉格光栅(7)，其中各个光纤布拉格光栅(7)的光纤干涉光谱(8)被设计成可区分的。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
提供至少一个光谱仪设备(14)用于确定和/或表征所述光纤干涉光谱(8)。
11.根据权利要求10所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述至少一个光谱仪设备(14)被配置成测量直接频移和/或包括马赫-曾德尔干涉仪。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述光纤(6)包括多个光纤布拉格光栅(7)，以环形方式延伸，并穿过多个致动器(4)的有效区域(11)。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述至少一根光纤(6)以蜿蜒的方式被引导通过多个有效区域(11)的行和/或列，和/或
至少一个光纤布拉格光栅(7)被布置在多个有效区域(11)的每一个中。
14.根据权利要求3至13中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
提供背板(12)，并且所述至少一个致动器(4)布置在所述背板(12)和所述衬底元件(9)之间。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的光学装置(1)，
其特征在于
所述光学表面(3)被设计成是反射光的，优选EUV反射的和/或DUV反射的。
16.一种用于通过一个或多个致动器(4)来设置光刻系统(100，200)的光学元件(2)的光学表面(3)的目标变形的方法，
其特征在于
通过确定至少一个测量区域(18)的至少一个实际应变来确定所述光学表面(3)的实际变形。
17.根据权利要求16所述的方法，
其特征在于
选择所述至少一个测量区域(18)，使得所述光学表面(3)的实际变形能够从所述实际应变中推导出来。
18.根据权利要求16或17所述的方法，
其特征在于
包括具有至少一个光纤布拉格光栅(7)的至少一个光纤(6)的应变仪设备(5)被布置成使得所述至少一个光纤(6)的至少一个光纤布拉格光栅(7)中的至少一个光纤干涉光谱(8)通过所述至少一个测量区域(18)的实际应变而受到影响。
19.根据权利要求18所述的方法，
其特征在于
测量辐射(19)输入耦合到所述光纤(6)中。
20.根据权利要求18或19所述的方法，
其特征在于
确定所述应变仪设备(5)的至少一个光纤布拉格光栅(7)的光纤干涉光谱(8)。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的方法，
其特征在于
所述光学表面(3)的实际变形在所述光刻系统(100，200)中和/或在所述光学表面(3)反射辐射期间被确定。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，
其特征在于
在所述光学表面(3)布置在其上的至少一个衬底元件(9)中的一个或多个测量区域(18)中，优选地在所述衬底元件(9)的凹槽(17b)中，确定所述实际应变。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的方法，
其特征在于
在所述至少一个致动器(4)中的一个或多个测量区域(18)中，优选地在所述致动器(4)的凹槽(17a)中，确定所述实际应变。
24.根据权利要求22或23所述的方法，
其特征在于
在将所述至少一个致动器(4)连接到所述衬底元件(9)的至少一个连接层(10)中的一个或多个测量区域(18)中确定所述实际应变。
25.根据权利要求16至24中任一项所述的方法，
其特征在于
在多个测量区域(18)中同步确定所述实际应变。
26.根据权利要求18至25中任一项所述的方法，
其特征在于
所述至少一根光纤(6)以环形方式、优选以蜿蜒的方式被引导穿过多个测量区域(18)的行和/或列，和/或
至少一个光纤布拉格光栅(7)布置在多个测量区域(18)的每一个中。
27.一种光刻系统，特别是用于半导体光刻的投射曝光装置(100，200)，具有带有辐射源(102)的照明系统(101，201)和包括至少一个光学元件(116，118，119，120，121，122，Mi，207)的光学单元(103，109，206)，
其特征在于
提供根据权利要求1至15中任一项所述的至少一个光学装置(1)，其中所述光学元件(116，118，119，120，121，122，Mi，207)中的至少一个是所述至少一个光学装置(1)的光学元件(2)和/或所述光学元件(116，118，119，120，121，122，Mi，207)中的至少一个包括光学表面(3)，所述光学表面(3)能够使用根据权利要求16至26中任一项所述的方法变形。
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