TW202246907A - 琢面系統以及微影裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用於微影裝置(100A、100B)的琢面系統(300A、300B、300C),包含具有光學有效表面(306)的琢面元件(304)、用於使琢面元件(304)繞第一空間方向(x)傾斜的第一壓電致動器配置(364)、以及用於使琢面元件(304)繞與第一空間方向(x)成直角的第二空間方向(y)傾斜的第二壓電致動器佈置(366),其中第一壓電致動器配置(364)和第二壓電致動器配置(366)係配置在由第一空間方向(x)和第二空間方向(y)所展開的共同平面(E)中。

Description

琢面系統以及微影裝置
本發明關於用於微影裝置的琢面系統,且關於包含此一琢面系統的微影裝置。 [相關專利參照]
優先權申請案DE 10 2021 202 768.7的整體內容通過引用併入本文。
微影用於生產微結構化部件,例如積體電路。使用具有照明系統和投射系統的微影裝置來執行微影製程。在這種情況下,由照明系統所照明的光罩(遮罩)的影像透過投射系統而投射到基板(例如矽晶圓)上,該基板塗有光敏層(光阻)並配置在投射系統的影像平面內,以將光罩結構轉移到基板的光敏塗層上。
由於對於在積體電路生產中的更小結構的需求,目前正在開發使用波長在0.1 nm至30 nm範圍內(特別是13.5 nm)的光的EUV微影裝置(極紫外,EUV)。在這種EUV微影裝置的情況下,由於大多數材料對這種波長的光的高吸收,因此必須使用反射光學單元(即反射鏡),而不是像以前那樣使用折射光學單元(即透鏡元件)。該反射鏡以幾乎垂直入射或掠入射操作。
照明系統尤其包含場琢面反射鏡和光瞳琢面反射鏡。場琢面反射鏡和光瞳琢面反射鏡的形式可為所謂的琢面反射鏡,其中這種琢面反射鏡在每種情況下通常具有數百個琢面。場琢面反射鏡的琢面也稱作「場琢面」,而光瞳琢面反射鏡的琢面也稱作「光瞳琢面」。可將複數個光瞳琢面分配給一個場琢面。為了在高數值孔徑的情況下獲得良好的照明,希望該一個場琢面可在分配給它的光瞳琢面之間進行切換。
針對這種背景,本發明的一目的為提出一種改進的琢面系統。
因此,提出了用於微影裝置的一種琢面系統。琢面系統包含具有光學有效表面的琢面元件、用於使琢面元件繞第一空間方向傾斜的第一壓電致動器配置、以及用於使琢面元件繞與第一空間方向成直角的第二空間方向傾斜的第二壓電致動器裝置,其中第一壓電致動器配置和第二壓電致動器配置係配置在由第一空間方向和第二空間方向展開的共同平面中。
由於提供了第一壓電致動器配置和第二壓電致動器配置,有可能使琢面元件繞第一空間方向和繞第二空間方向傾斜。藉由適當地致動第一壓電致動器配置和第二壓電致動器配置,有可能獲得繞第一空間方向和第二空間方向的任何組合傾斜。這允許將琢面元件切換到任意數量的不同傾斜位置。
琢面系統可為場琢面系統或光瞳琢面系統。琢面系統也可為鏡面反射器的一部分。琢面元件可為場琢面元件或光瞳琢面元件。琢面系統尤其為微影裝置的射束成形和照明系統的一部分。特別地,琢面系統為琢面反射鏡的一部分,特別是場琢面反射鏡的一部分。這種琢面反射鏡較佳包含以棋盤狀方式或圖案形狀配置的多個這種琢面系統。也就是說,琢面系統較佳為相互逐行配置且相互逐列配置。這種場琢面反射鏡可包含任意數量的琢面系統。例如,場琢面反射鏡可包含幾十萬個琢面系統。每個琢面元件可自己傾斜成複數個不同的傾斜位置。
將具有第一空間方向或x方向、第二空間方向或y方向、和第三空間方向或z方向的座標系統分配給琢面系統。空間方向定位為彼此成直角。第三空間方向可定向為與光學有效表面成直角。第一空間方向和第二空間方向可平行於光學有效表面定向。
琢面元件由反射鏡基板或基板製成。基板尤其可包含矽。光學有效表面設置在琢面元件的前側上,即背離壓電致動器配置。光學有效表面會反射光。光學有效表面可為反射鏡表面。光學有效表面可借助於施加到琢面元件的塗層來產生。特別地,琢面元件本身是不透光的。光學有效表面適用於反射工作光或光,特別是EUV輻射。然而,這不排除至少一些光被琢面元件吸收,因此熱量被引入到琢面元件。
特別地,第一壓電致動器配置用於使琢面元件繞第一空間方向傾斜,第一空間方向較佳平行於光學有效表面定向。因此,第二壓電致動器配置尤其用於使琢面元件繞第二空間方向傾斜,第二空間方向較佳平行於光學有效表面並與第一空間方向成直角。光學有效表面較佳為平坦的。然而,光學有效表面也可為彎曲的。舉例來說,光學有效表面可為圓柱形或環形。
壓電致動器配置也可稱作壓電元件配置或壓電致動元件配置。在當前情況下,「壓電致動器」或「壓電元件」應理解為表示利用所謂的壓電效應以通過施加電壓來執行機械運動的部件。術語「壓電致動器」和「壓電元件」可根據需要互換。每個壓電致動器配置可包含複數個壓電致動器。較佳地,將兩個壓電致動器分配給每一壓電致動器配置。壓電致動器為所謂的彎曲轉換器,或者可稱作彎曲轉換器。
在平面圖中,亦即在垂直於光學有效表面的觀察方向上,琢面元件完全遮蓋了第一壓電致動器配置和第二壓電致動器配置。也就是說,入射在琢面系統上的光較佳僅入射在光學有效表面上,而沒有入射在琢面系統的其他部件上,例如壓電致動器配置。因此,有可能獲得琢面元件或光學有效表面的高填充度。
特別地,第一壓電致動器配置適合於僅繞第一空間方向或繞平行於第一空間方向的一軸來樞轉或傾斜琢面元件。因此,第二壓電致動器配置適合於僅繞第二空間方向或繞平行於第二空間方向的一軸來傾斜琢面元件。在第一壓電致動器配置和第二壓電致動器配置的協助下,可設定琢面元件的任意數量的傾斜狀態或傾斜位置。
較佳地,琢面系統包含一控制單元,其適合於致動壓電致動器配置、或致動分配給壓電致動器配置的壓電致動器。將電壓施加到相應的壓電致動器,以達到致動的目的。通過施加電壓,相應的壓電致動器變形,以傾斜琢面元件。在這種情況下,相應的壓電致動器可從非變形或非偏轉狀態轉換為已變形或已偏轉狀態。在非偏轉狀態和已偏轉狀態之間可提供任意數量的中間狀態。也就是說,壓電致動器可在非偏轉狀態和偏轉狀態之間連續地變形或偏轉。
根據一具體實施例,第一壓電致動器配置及/或第二壓電致動器配置係組態為在與光學有效表面成直角的第三空間方向上執行琢面元件的衝程運動。
這導致進一步的自由度。琢面元件因此具有至少三個自由度,特別地為繞第一空間方向的旋轉自由度、繞第二空間方向的旋轉自由度、和在第三空間方向上的平移自由度。為了允許琢面元件執行衝程運動,分配給相應壓電致動器配置的壓電致動器被同時地致動,而且也被偏轉至相同程度,從而產生在第三空間方向上的衝程運動。也可執行琢面元件的組合衝程和傾斜運動。舉例來說,如果光學有效表面是彎曲的,則第三空間方向可定向成與光學有效表面的頂點成直角。
第一壓電致動器配置和第二壓電致動器配置係配置在由第一空間方向和第二空間方向展開的一共同平面中。
共同平面也可配置為平行於由第一空間方向和第二空間方向所展開的平面。舉例來說,壓電致動器配置的壓電致動器的底側或頂側都配置在共同平面中。一旦其中一壓電致動器被致動或被施加電流,該壓電致動器就變形離開共同平面,結果為此使琢面元件傾斜。
根據另一具體實施例,第一壓電致動器配置包含至少兩個壓電致動器,它們被組態為在兩個相反定向的傾斜運動中選擇性地使琢面元件繞第一空間方向傾斜。
傾斜運動也可稱作傾斜方向。舉例來說,傾斜運動可繞第一空間方向順時針和逆時針定向。舉例來說,第一傾斜運動為逆時針方向,而第二傾斜運動為順時針方向。舉例來說,琢面元件因此可傾斜100 mrad的傾斜角。如果第一壓電致動器配置的兩個壓電致動器同時被致動且偏轉到相同程度,則琢面元件執行前述的衝程運動。如前所述,也可進行傾斜運動和衝程運動的組合。
根據另一具體實施例,第二壓電致動器配置包含至少兩個壓電致動器,其組態為在兩個相反定向的傾斜運動中選擇性地使琢面元件繞第二空間方向傾斜。
傾斜運動可繞第二空間方向順時針和逆時針定向。舉例來說,提供順時針定向的第三傾斜運動和逆時針定向的第四傾斜運動。第一傾斜運動和第二傾斜運動係定向為與第三傾斜運動和第四傾斜運動成直角。如前文所提到的,傾斜運動也可稱作傾斜方向。
根據另一具體實施例,第一壓電致動器配置的壓電致動器和第二壓電致動器配置的壓電致動器係配置成一排。
特別地,這意味著所有壓電致動器都一個接一個地放置。較佳地,第一壓電致動器配置的壓電致動器和第二壓電致動器配置的壓電致動器的結構是相同的。特別地,壓電致動器為所謂的壓電彎曲轉換器,當向其施加電流時,它們不會改變它們的長度而是改變它們的曲率。
根據另一具體實施例,第一壓電致動器配置的壓電致動器和第二壓電致動器配置的壓電致動器係交替地配置。
特別地,這表示第一壓電致動器配置的壓電致動器在各個情況下配置在第二壓電致動器配置的兩個壓電致動器之間,反之亦然。較佳地,設置有第一壓電致動器、第二壓電致動器、第三壓電致動器、和第四壓電致動器,第二壓電致動器配置在第一壓電致動器和第三壓電致動器之間。特別地,第三壓電致動器設置在第二壓電致動器和第四壓電致動器之間。
根據另一具體實施例,第一壓電致動器配置的壓電致動器係配置為彼此平行且彼此相距一距離,而第二壓電致動器配置的壓電致動器同樣配置為彼此平行且彼此相距一距離。
特別地,在第二空間方向上觀察時,第一壓電致動器配置的壓電致動器係配置為彼此相距一距離且彼此平行。相應地,當在第一空間方向上觀察時,第二壓電致動器配置的壓電致動器係配置為彼此平行且彼此相距一距離。特別地,壓電致動器的形式為細長及條狀或帶狀部件。壓電致動器沿主範圍方向或縱向具有最大的幾何範圍。第一壓電致動器配置的壓電致動器係放置為使得它們尤其是在第一空間方向上以其主範圍方向延伸。相應地,第二壓電致動器裝置的壓電致動器被放置為成使得它們尤其在第二空間方向上以其主範圍方向延伸。
根據另一具體實施例,第一壓電致動器配置的壓電致動器和第二壓電致動器配置的壓電致動器係配置為彼此成直角。
因此,這產生了壓電致動器的螺旋(helical或spiral)配置。特別地,如前所述,設置有第一壓電致動器、第二壓電致動器、第三壓電致動器和第四壓電致動器。在這種情況下,第二壓電致動器與第​​一壓電致動器成直角配置。同時,第三個壓電致動器與第二壓電致動器成直角放置。第四壓電致動器與第​​三壓電致動器成直角放置。第一壓電致動器和第三壓電致動器分配給第一壓電致動器配置。相應地,第二壓電致動器和第四壓電致動器被分配給第二壓電致動器配置。在當前情況下,「成直角」應理解為意味著壓電致動器的上述主範圍方向彼此成直角放置。在當前情況下,「成直角」應進一步理解為表示90°±10°、較佳為90°±5°、更佳為90°±1°、更佳為正好90°的角度。
根據另一具體實施例,琢面系統還包含第一壓電致動器、第二壓電致動器、第三壓電致動器和第四壓電致動器,其中第一壓電致動器和第三壓電致動器分配給第一壓電致動器配置,且第二壓電致動器和第四壓電致動器分配給第二壓電致動器配置。
也就是說,第一壓電致動器配置包含第一壓電致動器和第三壓電致動器。因此,第二壓電致動器配置包含第二壓電致動器和第四壓電致動器。壓電致動器的數量較佳為任意的。然而,特別地,設置了恰好四個壓電致動器。
根據另一具體實施例,琢面系統更包含基板,只有第一壓電致動器連接到基板。基板也可稱作琢面系統的主體。基板較佳由矽製成。然而,基板也可包含銅(特別是銅合金)、鐵鎳合金(例如不變鋼(Invar))、矽或一些其他合適的材料。在當前情況下,「僅」第一壓電致動器連接到基板意味著第二至第四壓電致動器不具有與基板的固定連接。特別地,在各個情況下可在第二至第四壓電致動器和基板之間設置間隙。壓電致動器配置係配置在基板和琢面元件之間。
根據另一具體實施例,第一壓電致動器僅連接到基板和第二壓電致動器,第二壓電致動器僅連接到第一壓電致動器和第三壓電致動器,第三壓電致動器僅連接到第二壓電致動器和第四壓電致動器,且第四壓電致動器僅連接到第三壓電致動器和琢面元件。
較佳地,在第四壓電致動器上設置帶有連接點的條形連接部分,琢面元件固定在其上。舉例來說,琢面元件可黏合地連接到連接點。在黏合連接中,連接夥伴通過原子力或分子力保持在一起。黏合連接是不可釋放的連接,只能通過破壞連接手段及/或連接夥伴來分離。舉例來說,可通過黏著接合或焊接來實現黏合連接。舉例來說,琢面元件借助任何接合方法來連接到連接點。
根據另一具體實施例,琢面元件在平面圖中是正方形的。在當前情況下,「平面圖」應理解為表示與光學有效表面成直角的觀察方向。然而,琢面元件也可在平面圖中具有任何其他所需的幾何形狀。舉例來說,琢面元件為細長的矩形、圓形、六邊形、或細長的弧形曲線。
根據另一具體實施例,琢面系統是一整體部件。
在本例中,「整體」或「一體式」應理解為表示琢面系統不是由複數個可分離的部件構成,而是形成共同的或整體的部件。舉例來說,琢面系統可藉由微機電製造方法(微機電系統,MEMS)來實現。在這種情況下,由複數個基層所構成的三維微結構是使用不同的塗層方法、微結構化和蝕刻技術、以及接合方法來實現的。舉例來說,微結構可由矽製成。舉例來說,壓電致動器可基於壓電陶瓷,例如鋯鈦酸鉛(PZT)。
根據另一具體實施例,感測器整合到琢面系統中。
感測器可包含任何數量的感測器,特別是電容感測器。
此外,提出了包含這種琢面系統的微影裝置。
微影裝置可包含多個這樣的琢面系統。微影裝置可為EUV微影裝置或DUV微影裝置。EUV代表「極紫外光」,且表示工作光的波長在0.1 nm和30 nm之間。DUV代表「深紫外光」,且表示工作光的波長在30 nm和250 nm之間。
「一;一個」在本案中不一定被理解為僅限於剛好一個元件。相反地,也可提供複數個元件,例如兩個、三個或更多。此處使用的任何其他數字也不應被理解為對所述元件的數量有確切的限制。相反地,除非有相反指示,否則向上和向下的數值偏差是可能的。
針對琢面系統描述的具體實施例和特徵相應地適用於所提出的微影裝置,反之亦然。
本發明的進一步可能的實施方式還包含在上文或下文中針對示例性具體具體實施例所描述的任何特徵或具體實施例的未明確提及的組合。在這種情況下,本技術領域中具有通常知識者將加入個別態樣作為對本發明的相應基本形式的改進或補充。
圖1A顯示了包含射束成形和照明系統102和投射系統104的EUV微影裝置100A的結構示意圖。在此情況下,EUV代表「極紫外光」,並表示工作光的波長在0.1 nm至30 nm之間。射束成形和照明系統102和投射系統104分別設置在真空外殼(未示出)中,其中每個真空外殼在抽真空裝置(未示出)的幫助下被抽真空。真空外殼由機房(未示出)包圍,其中設置了用於機械地移動或設定光學元件的驅動裝置。此外,在此機房中也可設置電氣控制器等。
EUV微影裝置100A具有EUV光源106A。舉例來說,可提供發射在EUV範圍(極紫外光範圍)(也就是說波長範圍例如在5 nm到20 nm)內的輻射108A的電漿源(或同步加速器)作為EUV光源106A。在射束成形和照明系統102中,將EUV輻射108A聚焦,並將期望的操作波長從EUV輻射108A濾出。由EUV光源106A產生的EUV輻射108A具有相對低的空氣透射率,因此,在射束成形和照明系統102和在投射系統104中的射束引導空間被抽真空。
圖1A中所示的射束成形和照明系統102具有五個反射鏡110、112、114、116、118。在通過射束成形和照明系統102之後,EUV輻射108A被引導到光罩(遮罩)120上。光罩120同樣為反射光學元件的形式,且可配置在系統102、104的外部。此外,EUV輻射108A可藉由反射鏡122被引導到光罩120上。光罩120具有一結構,該結構通過投射系統104以縮小的方式成像到晶圓124或類似物上。
投射系統104(也稱為投射透鏡)具有六個反射鏡M1-M6,用於將光罩120成像到晶圓124上。在此情況中,投射系統104的個別反射鏡M1-M6可相對於投射系統104的光軸126對稱地配置。應注意的是,EUV微影裝置100A的反射鏡M1-M6的數量不限於所顯示的數量。也可提供更多或更少的反射鏡M1-M6。此外,反射鏡M1-M6通常在其前側彎曲以進行射束成形。
圖1B顯示了DUV微影裝置100B的示意圖,其包含射束成形和照明系統102和投射系統104。在此情況下,DUV代表「深紫外光」,並表示工作光的波長在30 nm至250 nm之間。如已經參考圖1A所描述的,射束成形和照明系統102及投射系統104可由具有相應驅動裝置的機房所包圍。
DUV微影裝置100B具有DUV光源106B。舉例來說,可提供發射在193 nm的DUV範圍內的輻射108B的ArF準分子雷射作為DUV光源106B。
圖1B中所示的射束成形和照明系統102將DUV輻射108B引導到光罩120上。光罩120形成為透射光學元件且可配置在系統102、104的外部。光罩120具有一結構,其通過投射系統104以縮小的方式成像到晶圓124或類似物上。
投射系統104具有複數個透鏡元件128及/或反射鏡130,用於將光罩120成像到晶圓124上。在這種情況下,投射系統104的各個透鏡元件128及/或反射鏡130可相對於投射系統104的光軸126對稱地配置。應當注意的是,DUV微影裝置100B的透鏡元件128和反射鏡130的數量不限於所示的數量。也可提供更多或更少的透鏡元件128及/或反射鏡130。此外,反射鏡130通常在其前側彎曲以進行射束成形。
最後一個透鏡元件128和晶圓124之間的氣隙可由折射率>1的液體介質132代替。舉例來說,液體介質132可為高純度的水。這種構造也稱作浸沒式微影,且具有更高的光學微影解析度。介質132也可稱作浸沒液體。
圖2顯示了光學配置200的具體實施例的示意圖。光學配置200為射束成形和照明系統102,特別是EUV微影裝置100A的射束成形和照明系統102。因此,光學配置200也可被指定為射束成形和照明系統,且射束成形和照明系統102可被指定為光學配置。如上所述,光學配置200可設置在投射系統104的上游。
然而,光學配置200也可為DUV微影裝置100B的一部分。然而,下面假設光學配置200為EUV微影裝置100A的一部分。除了光學配置200之外,圖2也顯示了如上所述的EUV光源106A(其發射EUV輻射108A)和光罩120。EUV光源106A可為光學配置200的一部分。
光學配置200包含複數個反射鏡202、204、206、208。此外,可提供選擇性的偏轉反射鏡210。偏轉反射鏡210以掠入射操作,因此也可稱作掠入射反射鏡。偏轉反射鏡210可對應於圖1A中所示的反射鏡122。反射鏡202、204、206、208可對應於圖1A中所示的反射鏡110、112、114、116、118。特別地,反射鏡202對應反射鏡110,且反射鏡204對應反射鏡112。
反射鏡202為光學配置200的所謂琢面反射鏡,特別是場琢面反射鏡。反射鏡204也為光學配置200的琢面反射鏡,特別是光瞳琢面反射鏡。反射反射鏡202將EUV輻射108A反射至反射鏡204。反射鏡206、208的其中至少一個可為光學配置200的聚光反射鏡。反射鏡202、204、206、208的數量是任意的。舉例來說,如圖1A所示,可設置五個反射鏡202、204、206、208,即反射鏡110、112、114、116、118,或者如圖2所示設置四個反射鏡202、204、206、208。然而,較佳地,設置至少三個反射鏡202、204、206、208,即場琢面反射鏡、光瞳琢面反射鏡和聚光反射鏡。
反射鏡202、204、206、208配置在外殼212內。外殼212在光學配置200的操作期間(特別是在曝光操作期間)可處於真空狀態。也就是說,反射鏡202, 204、206、208係配置於真空中。
在光學配置200的操作期間,EUV光源106A發射EUV輻射108A。舉例來說,可為此目的產生錫電漿。為了產生錫電漿,可用雷射脈衝轟擊錫體,例如錫珠或錫滴。錫電漿發射EUV輻射108A,該EUV輻射108A在EUV光源106A的集光器(例如橢球反射鏡)的幫助下被聚集,並沿光學配置200的方向發送。集光器將EUV輻射108A聚焦於中間焦點214處。中間焦點214也可被指定為中間焦平面或位於中間焦平面中。
在通過光學配置200時,EUV輻射108A被反射鏡202、204、206、208以及偏轉反射鏡210反射。在這種情況下,並非所有反射鏡202、204、206、208都是必需的。特別地,可省去偏轉反射鏡210。EUV輻射108A的射束路徑由元件符號216表示。光罩120配置在光學配置200的物體平面218中。物場220位於物體平面218中。
圖3顯示了光學配置400的另一具體實施例的示意圖。光學配置400 - 類似於光學配置200 - 為射束成形和照明系統102,尤其是EUV微影裝置100A的射束成形和照明系統102。因此,光學配置400也可被指定為射束成形和照明系統,且射束成形和照明系統102可指定為光學配置。
然而,光學配置400也可為DUV微影裝置100B的一部分。然而,下文假設光學配置400為EUV微影裝置100A的一部分。
從輻射源402發出的EUV輻射108A由集光器404聚焦。在集光器404的下游,EUV輻射108A傳播通過中間焦平面406,然後入射到射束成形琢面反射鏡408(其用於鏡面反射器410的針對性照明)。鏡面反射器410為反射鏡,因此也可稱作反射鏡。藉由射束成形琢面反射鏡408和鏡面反射器410,EUV輻射108A可成形為使得EUV輻射108A完全照明物體平面412中的物場414,預定的(例如均勻照明的)圓形邊界光瞳照明分佈(即對應的照明設定)出現在投射系統104的光瞳平面416中,該光瞳平面設置在一遮罩的下游。
鏡面反射器410的反射表面被細分為單獨的反射鏡。根據照明要求,鏡面反射器410的這些單獨的反射鏡被分組以形成單獨的反射鏡組,也就是說,形成鏡面反射器410的琢面。每個單獨的反射鏡群組形成一照明通道,其本身在每種情況下沒有完全地照明遮罩場。只有所有照明通道的總和才能對遮罩場進行完整且均勻的照明。鏡面反射器410的個別反射鏡和射束成形琢面反射鏡408的琢面都可藉由致動器系統傾斜,從而可設定不同的場和光瞳照明。
圖4顯示了如前文解釋的反射鏡202的一具體實施例的示意平面圖,該反射鏡為琢面反射鏡的形式,特別是場琢面反射鏡。反射鏡204、408和鏡面反射器410也可為琢面反射鏡的形式。然而,下文僅討論反射鏡202。然而,與反射鏡202相關的所有解釋也適用於反射鏡204、408和鏡面反射器410。
圖5顯示了根據圖4的詳細視圖IV。下文同時參考圖4和圖5。因此,琢面反射鏡或場琢面反射鏡在下文中由元件符號202表示。具有第一空間方向或x方向x、第二空間方向或y方向y、和第三空間方向或z方向z的座標系統被分配給場琢面反射鏡202。
場琢面反射鏡202包含多個琢面222,在圖5中只有其中兩個以元件符號標示。琢面222以圖案的形式、網格的形式、或棋盤狀的方式來配置。特別地,這意味著琢面222以行的形式彼此相鄰地配置並以列的形式在彼此之上配置。琢面222較佳配置在所謂的磚中。每個磚可具有25×25個這樣的琢面222。可在磚中的琢面222之間提供40到50 μm的距離。個別磚之間可提供100 μm的距離。
特別地,琢面222為場琢面,且在下文中也如此指定。舉例來說,場琢面反射鏡202可包含數十萬個場琢面222。每個場琢面222可個別地傾斜。在琢面222被分配給反射鏡204的情況下,它們也可被指定為光瞳琢面。
在根據圖4和圖5的平面圖中,場琢面222可為多邊形,例如四邊形。特別地,場琢面222可為正方形,如圖5所示。如果場琢面222為正方形,則它們可具有例如1 mm的邊長。然而,場琢面222也可為圓形或六邊形。原則上,場琢面222的幾何形狀是如所需要而定。舉例來說,場琢面222也可具有細長的矩形幾何形狀。場琢面222在平面圖中也可為彎曲的,特別是以弓形方式彎曲。
圖6顯示了圖2中所示的光學配置200的顯著放大的摘錄。光學配置200包含發射EUV輻射108A的EUV光源106A(未示出)、中間焦點214、場琢面反射鏡202、和形式為光瞳琢面反射鏡的反射鏡204。反射鏡204在下文中被指定為光瞳琢面反射鏡。反射鏡206、208、偏轉反射鏡210、和外殼212未顯示於圖6中。光瞳琢面反射鏡204至少約配置在投射系統104的入射光瞳平面或與其相關的共軛平面中。
中間焦點214是EUV光源106A的孔徑光闌。為簡單起見,下文的描述不區分用於產生中間焦點214的孔徑光闌和實際的中間焦點,即該孔徑光闌中的開口。
場琢面反射鏡202包含承載體或主體224,如上所述,其承載多個場琢面222A、222B、222C、222D、222E、222F。場琢面222A、222B、222C、222D、222E、222F可具有相同的形式,但也可彼此不同,特別是在它們的邊界的形狀及/或相應光學有效表面226的曲率方面。光學有效表面226為反射鏡表面。光學有效表面226是平面的。然而,光學有效表面226也可為彎曲的。
光學有效表面226用於在朝向光瞳琢面反射鏡204的方向上反射EUV輻射108A。在圖6中,僅場琢面222A的光學有效表面226設有元件符號。然而,場琢面222B、222C、222D、222E、222F同樣具有這樣的光學有效表面226。光學有效表面226可被指定為場琢面表面。
下文僅討論場琢面222C。然而,關於場琢面222C的所有解釋也適用於場琢面222A、222B、222D、222E、222F。因此,僅示出了撞擊在場琢面222C上的部分EUV輻射108A。然而,整個場琢面反射鏡202在EUV光源106A的協助下被照明。
光瞳琢面反射鏡204包含承載體或主體228,其承載多個光瞳琢面230A、230B、230C、230D、230E、230F。每個光瞳琢面230A、230B、230C、230D、230E、230F具有光學有效表面232,特別是反射鏡表面。在圖6中,僅光瞳琢面230A的光學有效表面232設有元件符號。光學有效表面232適用於反射EUV輻射108A。光學有效表面232可指定為光瞳琢面表面。
為了在不同的光瞳之間進行切換,可在不同的光瞳琢面230A、230B、230C、230D、230E、230F之間切換場琢面222C。特別地,為此目的,將光瞳琢面230C、230D、230E分配給場琢面222C。這需要傾斜場琢面222C。這種傾斜是通過機械方式實現的,例如高達100 mrad的傾斜。
如上所述,場琢面222C可在一致動器(未示出)或複數個致動器的幫助下在複數個位置或傾斜位置P1、P2、P3之間傾斜。在第一傾斜位置P1,場琢面222C利用成像光束234A(由虛線示出)將中間焦點214成像到光瞳琢面230C上。在第二傾斜位置P2,場琢面222C利用成像光束234B(由實線示出)將中間焦點214成像到光瞳琢面230D上。在第三傾斜位置P3,場琢面222C利用成像光束234C(由點線示出)將中間焦點214成像到光瞳琢面230E上。相應的光瞳琢面230C、230D、230E將場琢面222C成像到光罩120(此處未示出)上或其附近。
為了能夠使場琢面222C進入到不同的傾斜位置P1、P2、P3,需要能夠使場琢面222C在由x方向x和y方向y展開的平面中繞兩個空間方向(特別是x方向x和y方向y)傾斜。上述將場琢面222C分配給光瞳琢面230C、230D、230E不應被解釋為強制性的。分配可能因照明設定而異。光瞳琢面230C、230D、230E也可為傾斜的。同時,必須能夠消散由於EUV輻射108A而產生的高熱負荷。進一步的要求在於場琢面222C的高定位準確度,以及與之相關的對例如溫度變化的干擾的低敏感度。
為了獲得盡可能高的場琢面222C的填充因子,希望在光學有效表面226下方配置整個致動器系統、感測器系統和另外的機械元件。為了能夠使用用於生產微機電系統(MEMS)的傳統技術來實現場琢面222C的驅動元件、感測器元件、和機械元件,可選擇場琢面222C的層狀結構。
對於在EUV微影裝置100A中使用的典型需求,先前的解決方案(例如在電容致動器系統上構建)在這種情況下對製程技術提出了很高的要求。這尤其適用於待生產結構的高外觀比。因此,需要一種設計,其可使用相對容易且很少的製程步驟來生產用於操作場琢面222C的所需致動器系統、感測器系統、和機械裝置。
圖7顯示了光學系統300A的一具體實施例的示意圖。圖8顯示了光學系統300A根據圖7的剖面線IIX-IIX的示意性剖視圖。圖9顯示了光學系統300A根據圖7的剖面線IX-IX的另一示意性剖視圖。下文同時參考圖7至圖9。
光學系統300A為如上所述的光學配置200、400的一部分。特別地,光學配置200、400可包含多個這樣的光學系統300A。特別地,光學系統300A也為如上所述的場琢面反射鏡202、光瞳琢面反射鏡204、琢面反射鏡408、或鏡面反射器410的一部分。然而,下文僅討論場琢面反射鏡202。然而,與場琢面反射鏡202相關的所有解釋相應地適用於光瞳琢面反射鏡204、琢面反射鏡408、或鏡面反射器410。
光學系統300A為如前文所解釋的場琢面222A、222B、222C、222D、222E、222F。光學系統300A因此也可被指定為場琢面、琢面系統、場琢面系統、或場琢面裝置。光學系統300A較佳為琢面系統,特別是場琢面系統。 然而,光學系統300A也可為光瞳琢面系統。然而,在下文中,琢面系統被指定為光學系統300A。
光學系統300A包含主體或基板302。基板302尤其可包含矽。基板302為場琢面反射鏡202的主體224的一部分或與其牢固連接。因此,基板302形成光學系統300A的「固定世界」。
此外,光學系統300A包含琢面元件304,特別是場琢面元件,其具有光學有效表面306。光學有效表面306為反射鏡表面。光學有效表面306適用於反射EUV輻射108A。光學有效表面306特別地對應於根據圖6的光學有效表面226。
在基板302和琢面元件304之間提供了連接成一排的複數個壓電致動器308、310、312、314。壓電致動器308、310、312、314也可被指定為壓電元件或壓電致動元件。所有壓電致動器308、310、312、314配置在共同平面E中。平面E由x方向x和y方向y展開,或者平行於由x方向x及y方向y展開的平面放置。
每個壓電致動器308、310、312、314都分配有主範圍方向H,但圖7中僅針對第一壓電致動器308繪示。第一壓電致動器308的主範圍方向H定向在x方向x上。在當前情況下,主範圍方向H應理解為相應的壓電致動器308、310、312、314具有其最大的幾何範圍的方向。
第一壓電致動器308在其整個長度上在連接點316處牢固地連接到基板302。連接點316設置在第一壓電致動器308的後側318上。其他壓電致動器310、312、314沒有與基板302接觸。第一壓電致動器308的前側320在第二壓電致動器310的端側連接點322處牢固地連接到第二壓電致動器310。第二壓電致動器310同樣具有後側324和前側326。前側326在第三壓電致動器312的端側連接點328處牢固地連接到第三壓電致動器312,使得第二壓電致動器310配置在第一壓電致動器308和第三壓電致動器312之間。第三壓電致動器312也包含後側330和前側332。
在端側連接點334的幫助下,第四壓電致動器314被連接到第三壓電致動器312的前側332。第四壓電致動器314也包含後側336和前側338。具有連接點342的連接部分340從前側338突出,其中琢面元件304牢固地連接至連接點342。
圖10顯示了第一壓電致動器308的具體實施例。壓電致動器308、310、312、314較佳地具有相同的結構,因此下文僅討論第一壓電致動器308。以下關於第一壓電致動器308的解釋因此也適用於壓電致動器310、312、314。第一壓電致動器308包含載體層344。載體層344可由矽製成,特別是由多晶矽或單晶矽製成。壓電層346配置在載體層344上。壓電層346可基於壓電陶瓷,例如鋯鈦酸鉛(PZT)。
壓電層346放置於第一電極348和第二電極350之間。在這種情況下,第一電極348配置在載體層344和壓電層346之間。電極348、350可在電壓源352的幫助下通電。
下文將解釋第一壓電致動器308的功能。第一壓電致動器308在圖10的方向上被固定或夾在左側。當借助電極348、350向該壓電層346施加電壓時,在壓電層346內形成電場。結果,壓電層346在平行於當前由x方向x和y方向y展開的層平面的方向上收縮或縮小,其結果為壓電層346與載體層344一起在圖10的方向上向上彎曲。第一壓電致動器308也可被指定為單晶致動器或單晶壓電致動器。
當施加電壓到第一壓電致動器308或當致動第一壓電致動器308時,第一壓電致動器308從非變形或非偏轉狀態Z1(用實線描繪)進入到變形或偏轉狀態Z2(用虛線描繪)。在非偏轉狀態Z1和偏轉狀態Z2之間可提供任意數量的中間狀態,因此第一壓電致動器308可在非偏轉狀態Z1和偏轉狀態Z2之間連續地偏轉。舉例來說,第一壓電致動器308的偏轉可以電壓相關的方式實施,例如以這樣的方式實施:當施加更高的電壓到電極348、350時,第一壓電致動器308的偏轉增加。
回到圖7至圖9,現在解釋光學系統300A的功能。在壓電致動器308、312的協助下,有可能繞x方向x或繞平行於x方向x延伸的一軸以相反的方式傾斜琢面元件304。舉例來說,如果僅致動第一壓電致動器308,則琢面元件304在圖8的方向上繞x方向x執行逆時針的傾斜,如圖8所示借助於傾斜運動K1。
相反地,如果僅致動第三壓電致動器312,則琢面元件304在圖8的方向上繞x方向x執行順時針的傾斜,如圖8所示借助於傾斜運動K2。如果兩個壓電致動器308、312同時致動並同樣偏轉相同的程度,則琢面元件304在z方向z上執行純衝程運動H1,而沒有繞x方向x傾斜。藉由同時致動兩個壓電致動器308、312使其同時產生不相等的偏轉,能夠獲得來自傾斜運動K1、K2和衝程運動H1的琢面元件304的組合運動。
如圖9所示,在壓電致動器310、314的協助下,有可能繞y方向y或繞平行於y方向y延伸的一軸以相反的方式傾斜琢面元件304。舉例來說,如果僅致動第二壓電致動器310,則琢面元件304在圖9的方向上執行繞y方向y的順時針傾斜,如圖9所示借助於傾斜運動K3。
相反地,如果僅致動第四壓電致動器314,則琢面元件304在圖9的方向上繞y方向y執行逆時針傾斜,如圖9中所示借助於傾斜運動K4。如果兩個壓電致動器310、314同時致動並且也偏轉到相同程度,則琢面元件304在z方向z上執行純衝程運動H2。藉由同時致動兩個壓電致動器310、314使其同時產生不相等的偏轉,能夠獲得來自傾斜運動K3、K4和衝程運動H2的琢面元件304的組合運動。
藉由組合致動所有壓電致動器308、310、312、314,有可能獲得繞x方向x、繞y方向y、和在z方向z中的組合傾斜/衝程運動。提供控制單元354,用於致動壓電致動器308、310、312、314。
由於如上所述的壓電致動器308、310、312、314的這種順序配置,有可能使琢面元件304繞兩個軸傾斜,特別是x方向x和y方向y,在各個情況下在如根據傾斜運動K1、K2、K3、K4所解釋的正方向和負方向。由於同時操作多個或所有壓電致動器308、310、312、314,有可能實現繞x方向x和y方向y的傾斜運動K1、K2、K3、K4的組合,因此可為琢面元件304設定一個整體的二維傾斜場。
此外,在衝程運動H1、H2的協助下,借助壓電致動器308、310、312、314的驅動提供了在垂直於光學有效表面306的方向上移動琢面元件304的選擇,特別是沿著z方向z。例如,如果分配給方向x、y的兩個壓電致動器308、312或310、314在相同電壓下同時操作,則如上所述,琢面元件304沒有傾斜,而是沿z方向z的平移,特別是各自的衝程運動H1、H2。
這同樣適用於所有四個壓電致動器308、310、312、314的平行操作。因此,琢面元件304具有三個自由度,特別是繞x方向x和y方向y的傾斜運動K1、K2、K3、K4,以及沿z方向z的衝程運動H1、H2。此屬性提供了額外的自由度,因此對照明狀態的設定提供了額外的靈活性。
感測器系統的整合,例如為了記錄壓電致動器308、310、312、314的偏轉,可例如藉由電容元件(其形式例如為電極)或壓阻感測器來實現,其例如平行於壓電致動器308、310、312、314配置。為了實現電容感測器系統,電極可附接到壓電致動器308、310、312、314的頂側。接著,相應的反電極可相應地附接到琢面元件304的底側。然後,當琢面元件304傾斜時,壓電致動器308、310、312、314上的電極與琢面元件304底側上的電極之間的距離發生變化。因此,電容作為琢面元件304的傾斜角的函數而改變。因此可實現電容感測器。
當感測器系統由壓阻感測器實現時,感測器356、358、360、362被分配給每個壓電致動器308、310、312、314。舉例來說,感測器356、358、360、362是壓阻元件,其在變形的情況下會改變它們的電阻。壓阻式感測器356、25、358、360、362可整合在可移動元件中(例如載體層344),或者可在一自由位置應用於其上。或者,壓阻感測器356、358、360、362可位於平行於壓電層346的附加彎曲元件之中/之上。
壓電致動器308、312一起形成光學系統300A的第一壓電致動器配置364,其有助於繞x方向x的傾斜運動K1、K2。相比之下,壓電致動器310、314一起形成光學系統300A的第二壓電致動器配置366,其有助於繞y方向y的傾斜運動K3、K4。
圖11和圖12各自顯示光學系統300B的另一具體實施例的示意性透視圖,其中琢面元件304未在圖11中描繪。光學系統300B與光學系統300A的區別僅在於光學系統300B表示僅在圖7-9中非常示意性地顯示的光學系統300A的可能結構具體實施例。
兩個帶狀耦合元件368、370(特別是第一耦合元件368和第二耦合元件370)被分配給每一壓電致動器308、310、312、314,其中相應的壓電致動器308、310、312、314配置在其分配的帶狀耦合元件之間並牢固地連接到其分配的帶狀耦合元件。在圖11中,只有第一壓電致動器308的耦合元件368、370以元件符號標示。
耦合元件368、370可由與基板302相同的材料製造。只有第一壓電致動器308的第一耦合元件368在其整個長度上牢固地連接到基板。舉例來說,第一壓電致動器308的第一耦合元件368與基板302整體連接,特別是在材料方面整體連接。
在本例中,「整體」或「一體式」是指基板302和第一壓電致動器308的第一耦合元件368形成一個共同的部件,而不是由不同的部件組裝而成。在本例中,「在材料方面整體」是指第一壓電致動器308的第一耦合元件368和基板302全部由相同的材料製造。所有其他耦合元件368、370與基板302沒有連接。光學系統300B的功能對應於光學系統300A的功能。
圖13和圖14各自顯示光學系統300C的另一具體實施例的示意透視圖,其中琢面元件304未繪示於圖13中。就其結構而言,光學系統300C對應光學系統300B的結構,不同之處在於光學系統300C的耦合元件368、370的截面面積大於光學系統300B的截面面積。光學系統300B、300C的功能是相同的。
為了管理高熱負荷,將壓電致動器308、310、312、314和連接點322、328、334設計成使得它們總的來說具有盡可能低的熱阻是有利的。為此,連接點322、328、334的橫截面積應選擇為盡可能大。此外,寬的壓電致動器308、310、312、314是有利的,因為它們降低了熱阻,同時只對琢面元件304的最大可實現傾斜角造成小的損害。
所描述的光學系統300A、300B、300C可以使用傳統的微機電生產方法來實現。在這種情況下,使用不同的塗層方法、微結構化和蝕刻技術、以及接合方法來實現由複數個基層(特別是由矽製成)所建構的三維微結構。
下文說明光學系統300A、300B、300C的優點。壓電致動器308、310、312、314有助於實現大的傾斜角。由於使用具有高力密度的壓電致動器308、310、312、314以及由於壓電致動器308、310、312、314的彎曲直接轉換成琢面元件304的相應傾斜運動K1、K2、K3、K4,因此可獲得這些大傾斜角。
壓電致動器308、310、312、314需要很少的空間,因此為感測器系統的整合留下了很多空間。舉例來說,可提供感測器用於記錄琢面元件304的位置。因此,可構建一調節系統。光學系統300A、300B、300C的可生產性很簡單,因為各自的設計僅包含結構簡單的幾個部件,所有這些部件都配置在共同平面E中。它藉由琢面元件304的衝程運動H1、H2的選項提供了額外的靈活性。
儘管已經基於示例性具體實施例描述了本發明,但可以各種方式對其進行修改。
100A:EUV微影裝置 100B:DUV微影裝置 102:射束成形和照明系統 104:投射系統 106A:EUV光源 106B:DUV光源 108A:EUV輻射 108B:DUV輻射 110:反射鏡 112:反射鏡 114:反射鏡 116:反射鏡 118:反射鏡 120:光罩 122:反射鏡 124:晶圓 126:光軸 128:透鏡元件 130:反射鏡 132:介質 200:光學配置 202:反射鏡 204:反射鏡 206:反射鏡 208:反射鏡 210:偏轉反射鏡 212:外殼 214:中間焦點 216:射束路徑 218:物體平面 220:物場 222:琢面 222A-222F:場琢面 224:主體 226:光學有效表面 228:主體 230A-230F:光瞳琢面 232:光學有效表面 234A-234C:成像光束 300A-300C:光學系統 302:基板 304:琢面元件 306:光學有效表面 308:壓電致動器 310:壓電致動器 312:壓電致動器 314:壓電致動器 316:連接點 318:後側 320:前側 322:連接點 324:後側 326:前側 328:連接點 330:後側 332:前側 334:連接點 336:後側 338:前側 340:連接部分 342:連接點 344:載體層 346:壓電層 348:電極 350:電極 352:電壓源 354:控制單元 356:感測器 358:感測器 360:感測器 362:感測器 364:壓電致動器配置 366:壓電致動器配置 368:耦合元件 370:耦合元件 400:光學配置 402:輻射源 404:集光器 406:中間焦平面 408:琢面反射鏡 410:鏡面反射器 412:物體平面 414:物場 416:光瞳平面 E:平面 H:主範圍方向 H1:衝程運動 H2:衝程運動 K1-K4:傾斜運動 M1-M6:反射鏡 P1-P3:傾斜位置 x:x方向 y:y方向 z:z方向 Z1:狀態 Z2:狀態
本發明的其他有利組態和態樣為請求項附屬項以及下文描述的本發明示例性具體實施例的標的。在下文中,將參考附圖基於較佳具體實施例來更詳細地解釋本發明。
圖1A顯示了EUV微影裝置的具體實施例的示意圖;
圖1B顯示了DUV微影裝置的具體實施例的示意圖;
圖2顯示了用於根據圖1A或圖1B的微影裝置的光學配置的一具體實施例的示意圖;
圖3顯示了用於根據圖1A或圖1B的微影裝置的光學配置的另一具體實施例的示意圖;
圖4顯示了用於根據圖2的光學配置的場琢面反射鏡的一具體實施例的示意平面圖;
圖5顯示了根據圖4的詳細視圖V;
圖6顯示了根據圖2的光學配置的另一示意圖;
圖7顯示了用於根據圖2的光學配置和用於根據圖3的光學配置的光學系統的具體實施例的示意平面圖;
圖8顯示沿圖7的剖面線IIX-IIX的光學系統的示意剖面圖;
圖9顯示沿圖7的剖面線IX-IX的光學系統的示意剖面圖;
圖10顯示了用於根據圖7的光學系統的壓電致動器的具體實施例的示意截面圖;
圖11顯示了用於根據圖2的光學配置和用於根據圖3的光學配置的光學系統的另一具體實施例的示意透視圖;
圖12顯示了根據圖11的光學系統的另一示意透視圖;
圖13顯示了用於根據圖2的光學配置和用於根據圖3的光學配置的光學系統的另一具體實施例的示意透視圖;以及
圖14顯示了根據圖13的光學系統的另一示意透視圖。
除非有相反的說明,圖式中相同或功能相同的元件具有相同的元件符號。還應注意,圖中的插圖不一定按比例繪製。
300B:光學系統
302:基板
308:壓電致動器
310:壓電致動器
312:壓電致動器
314:壓電致動器
340:連接部分
342:連接點
356:感測器
358:感測器
360:感測器
362:感測器
364:壓電致動器配置
366:壓電致動器配置
368:耦合元件
370:耦合元件
x:x方向
y:y方向
z:z方向

Claims (14)

  1. 一種用於一微影裝置的琢面系統,包含:具有一光學有效表面的一琢面元件,一第一壓電致動器配置,用於使該琢面元件繞一第一空間方向傾斜,以及一第二壓電致動器配置,用於使該琢面元件繞與該第一空間方向成直角的一第二空間方向傾斜,其中該第一壓電致動器配置和該第二壓電致動器配置係配置在由該第一空間方向和該第二空間方向展開的一共同平面中。
  2. 如請求項1所述之琢面系統,其中該第一壓電致動器配置及/或該第二壓電致動器配置係組態為執行該琢面元件在與該光學有效表面成直角的一第三空間方向上的一衝程運動。
  3. 如請求項1或2所述之琢面系統,其中該第一壓電致動器配置包含至少兩個壓電致動器,其組態為在兩個相反定向的傾斜運動中選擇性地使該琢面元件繞該第一空間方向傾斜。
  4. 如請求項3所述之琢面系統,其中該第二壓電致動器配置包含至少兩個壓電致動器,其組態為在兩個相反定向的傾斜運動中選擇性地使該琢面元件繞該第二空間方向傾斜。
  5. 如請求項4述之琢面系統,其中該第一壓電致動器配置的該等壓電致動器和該第二壓電致動器配置的該等壓電致動器配置成一排。
  6. 如請求項4或5所述之琢面系統,其中該第一壓電致動器配置的該等壓電致動器和該第二壓電致動器配置的該等壓電致動器交替地配置。
  7. 如請求項4至6的其中任一項所述之琢面系統,其中該第一壓電致動器配置的該等壓電致動器配置為彼此平行且彼此相距一距離,且其中該第二壓電致動器配置的該等壓電致動器同樣配置為彼此平行且彼此相距一距離。
  8. 如請求項4至7的其中任一項所述之琢面系統,其中該第一壓電致動器配置的該等壓電致動器和該第二壓電致動器配置的該等壓電致動器彼此成直角配置。
  9. 如請求項4至8的其中任一項所述之琢面系統,更包含一第一壓電致動器、一第二壓電致動器、一第三壓電致動器、和一第四壓電致動器,其中該第一壓電致動器和該第三壓電致動器分配給該第一壓電致動器配置,且其中該第二壓電致動器和該第四壓電致動器分配給該第二壓電致動器配置。
  10. 如請求項9所述之琢面系統,更包含一基板,其中只有該第一壓電致動器連接到該基板。
  11. 如請求項10所述之琢面系統,其中該第一壓電致動器僅連接到該基板和該第二壓電致動器,其中該第二壓電致動器僅連接到該第一壓電致動器和該第三壓電致動器,其中該第三壓電致動器僅連接到該第二壓電致動器和該第四壓電致動器,其中該第四壓電致動器僅連接到該第三壓電致動器和該琢面元件。
  12. 如請求項1至11的其中任一項所述之琢面系統,其中該琢面元件在平面圖中為正方形。
  13. 如請求項1至12的其中任一項所述之琢面系統,其中多個感測器整合到該琢面系統中。
  14. 一種微影裝置,包含如請求項1至13的其中任一項所述之一琢面系統。
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