包括磁致伸縮材料的光學元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學元件(21)，包括基板(30)和反射涂層(31)。尤其對于EUV輻射的反射，反射涂層(31)具有多個層對，所述多個層對具有由高折射率材料和低折射率材料構成的交替層(33a,33b)，其中，由磁致伸縮材料構成的至少一個活性層(34)形成在反射涂層(31)內。本發(fā)明還涉及一種光學元件(21)，其具有基板(30)和反射涂層(31)，其中，所述光學元件(21)包括至少一個第一活性層和至少一個第二活性層，至少一個第一活性層包括具有正磁致伸縮的材料，至少一個第二活性層包括具有負磁致伸縮的材料，其中，活性層的層厚度和層材料選擇成使得由磁場引起的機械應力變化或活性層長度變化彼此相互補償。本發(fā)明還涉及一種光學裝置，尤其是EUV光刻設備，其包括至少一個這種光學元件(21)。
【專利說明】包括磁致伸縮材料的光學元件
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請在35 U.S.C. § 119(a)下要求于2012年4月27日提交的德國專利申請 No. 102012207003的優(yōu)先權，該德國專利申請的全部公開內容是本申請的公開內容的考慮 部分,并通過引用并入本申請的公開內容中。

【技術領域】
[0003] 本發(fā)明涉及一種光學元件，包括基板、反射涂層和具有磁致伸縮材料的至少一個 活性層（active layer)。本發(fā)明還涉及這樣的光學元件，其中，尤其對于EUV福射反射，反 射涂層包括具有由高折射率層材料和低折射率層材料構成的交替層的多個層對。本發(fā)明還 涉及一種包括至少一個這種光學元件的光學裝置。

【背景技術】
[0004] US2006/0018045 Al和WO 2007/033964 Al已公開了這種類型的光學元件和這種 類型的光學裝置。
[0005] 反射光學元件例如用在光刻中，尤其用在EUV光刻中，其中，它們通常用在照明系 統(tǒng)或投射系統(tǒng)中，用于引導和成形照明或投射輻射，用于曝光基板以生產集成電路。然而， 反射光學元件還可用于所謂的折反射式投射鏡頭，折反射式投射鏡頭以UV波長范圍中的 輻射進行操作。
[0006] 對于意在以相對于基板法線的比較小的入射角使用的情況,反射EUV輻射的光學 元件具有施加到基板并具有多個層對的反射多層涂層，其中，層對具有由高折射率層材料 和低折射率層材料（相對于高折射率層材料）構成的交替層。
[0007] 由于制造反射光學元件期間的工藝波動，還由于不同操作狀態(tài)（例如不同照明設 定），有必要校正為EUV光刻設備（例如投射光學單兀）的一部分的單獨反射光學兀件，或 者整個EUV光刻設備，以在例如波長、角度相關性、位相角、波前和/或溫度分布方面改進光 學特性。
[0008] 為此，可使用磁致伸縮材料，其中，借助外部磁場，外斯域（Weiss domain)在相對 彼此的相對尺寸方面改變，或者（在十分高的場強度下）磁化取向旋轉，由此材料形狀發(fā)生 變化，材料體積通常保持幾乎不變化。有正磁致伸縮（例如在鐵的情況下）和負磁致伸縮 (例如在鎳的情況下）。具有正磁致伸縮的材料在所施加磁場的場線方向上膨脹（垂直于 場線收縮）。具有負磁致伸縮的材料在所施加場的方向上收縮，垂直于場方向膨脹。這種效 果可用于改變磁致伸縮層的層厚度。
[0009] US 2006/0018045 Al公開了一種包括基板的反射鏡布置，基板的前側具有反射鏡 表面，基板的后側布置有致動器布置，以產生基板的變形，所述致動器布置具有至少一個活 性層。布置在基板后側的活性層可包括例如壓電或磁致伸縮材料。通過有目的地局部驅動 活性層，反射鏡布置，更確切地是基板可以有目的的方式變形，由此，得以改進光學元件的 光學特性。
[0010] WO 2007/033964 Al描述了一種自適應光學元件，其包括主體和由磁致伸縮材料 構成的至少一個活性層，例如，所述至少一個活性層連接到主體，并通過場的施加而可變 形。活性層可充當校正層，并設計用于通過施加場來至少局部且至少部分地校正光學元件 的至少一個缺陷。如果將這種光學元件引入例如通過對應線圈布置產生的磁場中，則可以 根據磁場的強度和場線的方向借助活性層的局部變形來校正光學元件中的局部幾何缺陷。


【發(fā)明內容】

[0011] 發(fā)明目的
[0012] 本發(fā)明的目的是改進反射光學元件和包括至少一個這種光學元件的光學裝置的 光學特性。
[0013] 本發(fā)明的主題
[0014] 根據第一方面，借助引言中提及類型的光學元件來實現(xiàn)所述目的，該光學元件包 括至少一個可磁化層，其包括在至少一個活性層中產生磁場的永磁材料。特別地，可磁化層 可至少在部分區(qū)域中磁化。在本申請的含義內，至少在部分區(qū)域中磁化的層應被理解為借 助強（外）場的施加至少在部分區(qū)域磁化的層，即其單元磁體（elementary magnet)通過 所述場的施加而定向，使得在所述層中建立具有期望場分布的磁場。
[0015] 本發(fā)明人認識到，反射涂層或基板表面的幾何形狀或表面形狀借助磁致伸縮層產 生的局部變化不必需要場產生裝置，場產生裝置使得可動態(tài)校正光學元件（包括處于光學 裝置，即EUV光刻設備中的安裝狀態(tài)）的波前像差。確切地，在光學元件本身上設置包括永 磁材料的至少一個層使得可產生靜態(tài)磁場，靜態(tài)磁場使得可靜態(tài)地局部操縱光學元件的表 面形狀或波前。通過在光學裝置中使用這種類型的光學元件，如果合適的話，可以無需提供 場產生裝置（例如，線圈或電磁體形式），使得光學裝置的構造簡化。借助在波前方面優(yōu)化 的光學元件，可有利地校正并理想地完全消除在光學裝置（光學元件引入光學裝置中）中 廣生的成像像差。
[0016] 靜態(tài)場分布作用在包括磁致伸縮材料的層上，以使所述層以期望的方式局部變形 或者必要時整體變形，即尤其在厚度方面改變所述層，以校正光學元件的波前像差。為此， 永磁材料具有局部或以取決于位置的方式變化的靜態(tài)磁化。得到的活性層靜態(tài)變形保持不 變直到通過施加強磁場使永磁層再磁化或消磁。
[0017] 在波前測量期間或之后，可有利地實現(xiàn)永磁材料的磁化，以產生期望的波前校正， 波前測量例如可借助干涉測量方法來實現(xiàn)。不必說，在該情況下引入的校正可直接由干涉 測量監(jiān)控，并且在合適的時候通過消磁或再磁化校正或"擦除"。
[0018] 為了修改或改變波前，通過磁化層的磁場使活性層的厚度經受局部或整體改變。 為此，根據期望的活性層變形的類型，磁化層可具有局部變化（不均勻）或局部一致（均 勻）的磁場。在本申請的意義中，永磁材料應理解為硬磁材料，即矯頑場強（coercive field 81:代1^1:11)]^為1034/111，優(yōu)選為1〇1/1]1的材料。
[0019] 在一個實施例中，磁化層的永磁材料從以下構成的組中選擇：（硬磁）鐵氧體、 釤-鈷（SmCo)、鉍化錳（鉍化錳）、釹鐵硼（NdFeB)和（硬磁）。釤-鈷和鉍化錳是強的，在 釹鐵硼的情況下，是十分強的永磁材料。鉍化錳是由鉍、錳和鐵構成的合金。通過使用這些 材料，即使小的數(shù)量便足夠了，或者產生可磁化層的小的層厚度，以獲得活性層或光學元件 的預期變形。永磁材料還可以是富含碳的鋼、硬磁鐵氧體或一些其它合適材料。
[0020] 在另一實施例中，磁化層的永磁材料是磁致伸縮的。該類型的光學元件的生產尤 其簡單，因為活性層和磁化層可實現(xiàn)在一個且相同的層中。特別地，F(xiàn)e、Ni、Co作為永磁且 具有磁致伸縮特性的層材料是恰當?shù)摹?br> [0021] 在另一實施例中，活性層和/或可磁化層布置在反射涂層和基板之間。這種層的 相鄰布置是有利的，因為磁場在磁化層附近具有最高場強，因此，可導致活性層厚度的充分 變化，即使在小厚度的情況下也如此。層序列或層構造（基板-磁化層-活性層-反射涂 層）可改變（基板-活性層-磁化層-反射涂層）。不必說，必要時，磁化層還可布置在基 板的背離反射涂層的一側上，即使磁化層對活性層的影響在該情況下因更大距離而更小也 如此。由于不同磁致伸縮材料可具有十分不同的磁致伸縮常數(shù)（△ 1/1)，所以預定波前校 正所需的（無場）層厚度可以明顯不同。因此，根據最大可能厚度改變（A1/1或Ad/d)， 在預定最大可能波前像差的情況下，活性層的層厚度可處于幾納米和幾十微米之間的范圍 中。舉例來說，對于3nm的波前校正，磁致伸縮層的厚度可以介于約15nm和約IOOiim之間。
[0022] 由于根據層材料的類型和層厚度，可磁化層和/或活性層的表面粗糙度對于直接 施加反射涂層可能不夠，所以必要時，可給磁化層和/或活性層施加額外的平滑或拋光層。 取決于粗糙度，平滑層，即通過施加而降低粗糙度的層可以有幾納米厚度，而拋光層，即通 過材料移除來降低粗糙度的層可以有幾微米厚。取決于材料，必要時，磁致伸縮層本身同樣 可拋光。此外，考慮到在基板上的活性層的磁致伸縮材料的粘附力不足，必要時，可施加例 如由鉻或鈦構成的粘附力促進層，其中，粘合力促進層的典型層厚度通常小于約l〇nm。
[0023] 本發(fā)明的范圍還涵蓋引言中提及類型的光學元件，其中，至少一個活性層形成在 尤其反射EUV輻射的涂層中。如上所述，光學元件還可包括一個或多個可磁化層，一個或多 個可磁化層包括永磁材料或由永磁材料構成，特別地，如上所述，還可將至少一個活性層布 置在基板和反射涂層之間。必要時，由永磁材料構成的可磁化層可同樣布置在反射涂層內， 優(yōu)選鄰近活性層。這在永磁材料的情況下是特別有利的，例如在NdFeB的情況下，永磁材料 在高剩磁（remanence)的情況下具有比較低的吸收系數(shù)。
[0024] 通過將至少一個活性層布置在反射涂層內（即層堆疊或具有多個層對的層布置 內），可有利地影響光學元件的其它光學特性，尤其是反射涂層的取決于波長的反射率或在 相對于（真空）環(huán)境的轉換（界面）處的相位?；钚詫涌梢允遣贾迷谟筛哒凵渎蕦硬牧虾?低折射率層材料構成的交替層之間的額外層。必要時，交替層之一本身可充當活性層，即， 高或低折射率層之一的層材料由活性層的磁致伸縮層材料代替。優(yōu)選地，在該情況下，低折 射率層（吸收層），例如由鑰構成的層的層材料可以由磁致伸縮材料構成的層代替。
[0025] 在一個實施例中，反射涂層具有N個交替層。反射涂層的第一層布置成鄰近基板， 反射涂層的第N層布置成鄰近光學元件的面向環(huán)境的表面。至少一個活性層位于反射涂 層的第一和第N-5層之間，以適配反射涂層的取決于波長的反射。由于活性層布置在反射 涂層的下部或中央區(qū)域中，可在得到的反射率曲線的線形中獲得基本變化（fundamental change)，并且例如增加反射最大值的寬度。
[0026] 反射涂層在下部或中央區(qū)域中可具有一個或多個活性層，以有目的的方式（例如 關于反射率特別高的波長范圍的帶寬）操縱反射涂層的反射率曲線的形狀。特別地，可以 執(zhí)行對反射涂層以及由此整個光學元件的局部（即取決于位置）精細調節(jié)。活性層布置在 反射涂層內，通常位于兩個相鄰層對之間，但是還可將活性層布置在相應層對的兩個層之 間?；钚詫赢a生布置在活性層上方（朝向層布置和環(huán)境之間的界面的方向）的層組和設置 在活性層下方（即朝向基板的方向）的層組之間的光程差或相位偏移。由于產生的磁場， 可以連續(xù)可變的方式適配活性層的厚度和由此的反射率曲線變化。
[0027] 在另一實施例中，在反射涂層具有N個交替層的情況下，交替層的第一個布置成 鄰近基板，交替層的第N個布置成鄰近面向環(huán)境的表面，活性層布置在第N-5層和第N層之 間?；钚詫釉诜瓷渫繉觾鹊倪@種布置使得可以有目的的方式影響電磁波在面向環(huán)境的光線 進入表面（與真空的界面）處的位相角。因此，可基本上在不改變反射率曲線的情況下對 最大反射率的頻譜位置進行精細調節(jié)。不必說，在該實施例中，通過涂層中進一步設置在下 方的一個或多個活性層可以影響反射率曲線的形狀。
[0028] 在上述實施例的一個發(fā)展例中，處于無場狀態(tài)下的活性層的厚度介于厚度dl = 0? 5nm和厚度d2 = 7nm之間，優(yōu)選介于厚度dl = 2nm和厚度d2 = 4nm之間。在指定厚度 范圍內，活性層基本上充當A/4層，其中，特別地，用于層厚度的合適值取決于照射輻射的 入射角。通常，在（負和正）磁致伸縮材料的情況下，場方向上的長度變化A 1/1分別高達 約-3 X KT5和-2 X KT2。對于影響反射率曲線的形狀，幾皮米至最大0. 2nm就夠了，其中，由 于更高的磁致伸縮常數(shù)，正磁致伸縮材料是特別有利的。通過改變活性層的層厚度，可在寬 度方面改變反射涂層或光學元件的反射率曲線。由此，還可改變或適配反射率曲線的線形， 其中，在各情況下所獲得的效果取決于活性層在層堆疊或反射涂層內的位置。相比之下，對 于光學元件的波前校正，若干納米范圍中（高達約20nm)的厚度變化是期望的，這可通過具 有更大厚度、有利地施加在基板和反射涂層之間的活性層來實現(xiàn)（見上文）。
[0029] 不必說，反射涂層（例如，可由硅或鑰構成）的第一和第N層不必分別直接鄰接基 板和與環(huán)境的界面。確切地，在第一情況下，額外的粘合促進、拋光或平滑層可設置在第一 層和基板之間，在后一情況下，一個或多個覆蓋層可設置在第N層和界面之間，這防止反射 涂層的層氧化。
[0030] 通常，由于反射涂層的交替構造，設置偶數(shù)N個層（由高和低折射率層材料構成的 層）。然而，原則上，尤其當層的總數(shù)量足夠高（例如，當涂層具有約1〇〇或更多個層）時， 還可設置由高和低折射率材料構成的奇數(shù)個層。EUV光刻的反射涂層中的交替層的數(shù)量通 常介于N = 50和N = 120之間（S卩，介于25和60個層對或周期之間），其中，較少數(shù)量的 周期（例如12至15個周期）還可用于寬帶涂層。輻射進入表面或面向環(huán)境的表面應理解 為涂層的背離基板的表面，在該表面，要反射的EUV輻射照在光學元件上。
[0031] 在光學元件的一個發(fā)展例中，至少一個活性層設置在所有層對中?；钚詫涌刹贾?在由高折射率層材料構成的層和由低折射率層材料構成的層之間，或者可以位于層對的高 或低折射率層的下方或上方。通常，層對的活性層或者兩個或更多個層對本身（無場狀態(tài) 下）具有相同厚度，即反射涂層具有周期結構。提供插入反射涂層中的多個活性層使得可 實現(xiàn)反射涂層的整個反射率曲線的變化，更確切地說是偏移。舉例來說，如果活性層的層 厚度及由此的相應層對的層厚度通過施加的磁場而增加，則如此可使反射率曲線偏移至紅 色，即朝向更高波長偏移。
[0032] 由于活性層的層厚度可受到例如電磁體的局部影響，或者合適時受到永磁層的局 部影響，所以在旋轉對稱反射涂層的情況下，可隨后在波長方面和/或關于相應入射角使 反射率曲線適配于對基板的局部要求，和/或可校正光學元件或整個系統(tǒng)（光學裝置）的 制造缺陷。
[0033] 在一個發(fā)展例中，相應層對的至少一個活性層在無場狀態(tài)下具有最大2. 5nm的厚 度，尤其為最大I. Onm的厚度?；钚詫拥倪@種實施例可確保磁致伸縮材料可結合進反射涂 層中，而不會在該情況下以過度程度損壞反射涂層的功能性或用于EUV輻射的反射比，與 高和低折射率層的材料相比，磁致伸縮材料的高吸收率通常是10倍。然而，層的厚度不應 當選擇得過小，以確保層材料仍可有序鐵磁化。
[0034] 為了產生充分的厚度變化，使用的層材料應當具有高磁致伸縮。由于上述標準具 效應或其它相移效應所需的厚度變化處于皮米或埃的范圍內（合適的時候），所以上面指 定的層厚度通常是足夠的。因此，磁致伸縮的優(yōu)點還可有利地用于反射涂層內的層。
[0035] 本發(fā)明的另一方面涉及一種引言提及類型的光學元件，其包括至少一個第一活性 層和至少一個第二活性層，至少一個第一活性層包括具有正磁致伸縮的材料，至少一個第 二活性層包括具有負磁致伸縮的材料，其中，活性層的層厚度和層材料（或層材料的磁致 伸縮常數(shù)）選擇成使得由磁場產生的機械應力變化或活性層長度變化（基本上）彼此相互 補償。（正和負磁致伸縮的）活性層可形成在反射涂層中或基板和反射涂層之間。必要時， 它們還可以由永磁材料形成或者形成在包含永磁材料的層中。
[0036] 將磁場施加到（正或負）磁致伸縮材料會導致場方向上的長度或厚度變化（厚度 增加或減?。┮约跋鄬τ谒┘哟艌鰴M向地導致材料的相應變化（長度減小或增加），因為 通常，材料體積基本上維持不變。在磁場基本上垂直于涂層取向的情況下，相對于所施加磁 場的橫向變化導致層應力變化，對于許多應用，層應力變化是不重要或可忽略的。如果在特 定應用中必須考慮層應力變化，則可以兩種方法以有目的的方式控制層應力：使層應力最 小，或者使長度變化最小。
[0037] 如果不希望層應力發(fā)生變化，則可例如組合由具有正和負磁致伸縮的材料構成的 兩個活性層，使得一個活性層的層應力變化正好補償另一活性層的應力變化，其中，兩個活 性層的長度變化不會彼此補償（借助層厚度與相應磁致伸縮常數(shù)恰當?shù)嘏浜希?。在此，有?效果是，長度變化或應力變化（以良好近似）線性取決于所施加的場強，比例因子由相應磁 致伸縮材料的磁致伸縮常數(shù)（在場方向上或橫向于場方向）給出。
[0038] 如果僅想通過施加磁場改變層應力（不改變長度），則有必要組合兩個其它活性 層（具有選擇的厚度和正和負磁致伸縮材料），使得由施加的磁場引起的長度變化正好彼 此補償。
[0039] 在另一實施例中，活性層的磁致伸縮材料從包括SeFe2、TbFe2、DyFe 2、 TerfenoI-D (Tb (x)Dy (h)Fe2)、galfenoI (Ga(x)Fe q_x))、Ni、Fe、Co、Gd、Er、SmFe2、SamfenoI-D 和 它們的合成物的組中選擇。Ni、Fe和Co是化學元素，SmFe2和Samfenol-D是（釤-鏑-鐵 合金）是鐵化合物，在各情況下，其具有負磁致伸縮效應。鐵化合物SeF2、TbFe2、DyFe 2以 及尤其是合金Terfenol-D和galfenol具有高正磁致伸縮效應，即當存在磁場時，即使小 的層厚度也會導致厚度顯著變化。因此，活性層可利用Terfenol-D、galfenol或SmFe2或 Samf enoI-D而制得比較薄,使得由這些材料構成的層尤其適于引入反射涂層中。不必說，除 了上面指定的之外的磁致伸縮材料也可用作活性層，例如所謂的4f元素或Ni相鄰或相關 化學元素。
[0040] 本發(fā)明的范圍還包涵光學裝置，尤其是EUV光刻設備或用于UV輻射的光刻設備的 折反射投射鏡頭，其包括至少一個上述光學元件。特別地，通過使用包括由永磁材料構成的 層的光學元件，依靠所述層提供（靜態(tài)，但是必要時可以取決于位置方式變化）磁場的事 實，不再需要在光學裝置中結合或提供場產生裝置（包括例如線圈或電磁體），使得光學裝 置的構造得以簡化。不必說，為了動態(tài)適配光學特性，必要時，即使使用永磁層，場產生單元 也可設置在光學裝置中。
[0041] 在光學裝置包括具有位于基板和反射涂層之間和/或反射涂層內的至少一個活 性層的光學元件的情況下，產生的優(yōu)點與使用光學元件本身時產生的優(yōu)點基本相同。特別 地，它們包括影響波前或反射率曲線的能力以及得到的對光學元件或光學裝置的可能精細 調節(jié)或缺陷校正。
[0042] 在光學裝置的一個實施例中，光學裝置包括用于在至少一個活性層中產生磁場的 場產生裝置，磁場可尤其以取決于位置的方式變化。場產生裝置可具有例如多個單獨可驅 動電磁體，以產生局部變化磁場。這使得活性層可取決于位置（局部）變形，這可用于補償 反射光學元件或涂層的制造缺陷和/或補償反射光學元件的應力和/或補償在光刻設備操 作期間產生的像差。
[0043] 在一個發(fā)展例中，場產生裝置設計用于通過產生時間上周期變化的磁場來感應地 加熱包括永磁材料的至少一個層和/或至少一個活性層。特別地，所述變化的磁場可以疊 加在靜態(tài)磁場（其以取決于位置的方式變化）上。特別地，通過在光學元件上使用永磁或 鐵磁材料，交替場可以類似于感應鍋（induction cooking pots)的情況而聚集，感應加熱 的效率由此可以增加。
[0044] 由于交替場的強度還可選擇成局部不同，所以可在活性層或例如僅加熱光學元件 的一些區(qū)域的活性層中產生渦流，在相應照明設定的情況下，照在光學元件上的EUV輻射 未到達所述一些區(qū)域，由此所述一些區(qū)域未被加熱。感應加熱可導致可使現(xiàn)有溫度梯度平 穩(wěn)的局部加熱。這導致光學元件中的溫度分布的均勻化，進而可降低或甚至防止光學元件 的局部變形。結果，理想地，可以完全消除由于溫度梯度產生的光學像差。
[0045] 如果磁場的交替場分量的絕對值選擇成大于磁場的靜態(tài)（恒定）分量的絕對值， 則加熱效應可進一步增強，因為至少有時，磁場符號改變，磁致伸縮層由此再磁化，在這樣 的情況下，額外加熱產生。然而，在該情況下，應考慮的是，當磁致伸縮層布置在基板和反射 涂層之間時，再磁化（在kHz范圍中）可跟隨磁場以及由此的附圖，即基板的表面形狀在低 空間頻率下類似地以kHz范圍改變。
[0046] 在光學裝置的一個發(fā)展例中，場產生裝置設計用于產生以大于20kHz，優(yōu)選大于 60kHz的頻率（f)周期變化的磁場。時間上變化的磁場的頻率由此大于EUV輻射源（以脈 沖方式工作）的頻率，EUV輻射源的頻率通常最大為約20kHz。如此，可實現(xiàn)的是，在磁致伸 縮層再磁化的情況下，對于脈沖EUV輻射，周期變化磁場（動態(tài)磁場）的用于感應加熱的效 果產生平均的厚度磁致伸縮變化。不必說，或者，還可僅在光學裝置的操作暫停時啟動感應 加熱，在光學裝置的操作暫停中，沒有EUV輻射照在光學元件上。特別地，還可在EUV照射 期間實施感應加熱，但是在各情況下，僅在位于EUV輻射的兩個連續(xù)脈沖之間的時段實施 感應加熱。通常，產生周期變化磁場的頻率不應當大于約200kHz，以使層的磁化可跟隨磁 場。
[0047] 從參考附圖的本發(fā)明示例性實施例的下列描述以及權利要求中，本發(fā)明的其它特 征和優(yōu)點會明顯，附圖示出對本發(fā)明來說重要的細節(jié)。在各情況下，單獨特征在本發(fā)明的變 型中可通過自身單獨地實現(xiàn)或者以任意期望組合作為多個實現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0048] 在示意性附圖中說明并在下列描述中解釋示例性實施例。附圖中：
[0049] 圖1示出包括照明系統(tǒng)和投射透鏡的EUV光刻設備的示意圖；
[0050] 圖2a_c不出用于圖1的EUV光刻設備的、具有磁化層的光學兀件的不意圖；
[0051] 圖3a示出具有居中地布置在反射涂層中的活性層的光學元件的示意圖；
[0052] 圖3b示出對于活性層的不同層厚度，圖3a的光學元件的取決于波長反射率R ;
[0053] 圖3c，d示出具有布置在反射涂層內的活性層的光學元件的另一示意圖；
[0054] 圖4示出具有反射涂層的光學元件的示意圖，在反射涂層中，活性層施加在由高 和低折射率材料構成的各層之間；
[0055] 圖5示出具有兩個活性層的光學元件的示意圖，當施加磁場時，活性層的層厚度 彼此相互補償；以及
[0056] 圖6示出具有兩個活性層的光學元件的示意圖，當施加磁場時，活性層的長度變 化彼此相互補償。

【具體實施方式】
[0057] 在對附圖的下列描述中，相同或功能相同的組件由相同的參考標號表示。
[0058] 圖1示意性地示出EUV光刻設備40形式的光學裝置。EUV光刻設備包括EUV光源 1，用于產生在低于50nm的EUV波長范圍中、尤其在約5nm和約15nm之間具有高能量密度 的EUV輻射。例如，EUV光源1可以等離子體光源的形式實施，以產生激光致等離子體，或 者實施為同步加速器輻射源。在前一情況下，特別地，如圖1所示，可使用聚光反射鏡2來 聚集來自EUV光源1的EUV輻射，以形成照明光線3,并如此進一步增加能量密度。照明光 線3用于借助照明系統(tǒng)10照明結構物體M，在本示例中，照明系統(tǒng)具有四個反射光學元件 13 至 16。
[0059] 例如，結構物體M可以是反射式掩模，其具有反射和非反射或至少不太反射的區(qū) 域，以在物體M上產生至少一個結構?；蛘撸Y構物體M可以是多個微反射鏡，它們以一維 或多維布置，并在必要時可以繞至少一個軸移動，以設定EUV輻射3在相應反射鏡上的入射 角。
[0060] 結構物體M反射部分照明光線3,并使投射光線4成形，投射光線攜帶與結構物體 M的結構有關的信息，并輻射進投射鏡頭20,投射鏡頭在基板W上產生結構物體M或其相應 部分區(qū)域的像?；錡，例如晶片，包括半導體材料，例如硅，并布置在安裝件上，安裝件還稱 為晶片臺WS。
[0061] 在本示例中，投射鏡頭20具有四個反射光學元件21至24(反射鏡），以在晶片W 上產生結構物體M處呈現(xiàn)的結構的像。投射鏡頭20中的反射鏡的數(shù)量通常介于四個和八 個之間，但是在合適的時候，還可以僅使用兩個反射鏡。
[0062] 為了在結構物體M的相應物點OP成像到晶片W上的相應像點IP期間實現(xiàn)高成像 質量，對反射光學元件（反射鏡）21至24的表面形狀有十分嚴格的要求，并且光學元件21 至24相對彼此或相對物體M和基板W的位置或取向也要求納米范圍的精度。
[0063] 為了對抗投射鏡頭20內例如因光學元件21至24的不正確取向、制造缺陷和/或 操作期間溫度控制的變形產生的成像像差，可借助場產生裝置17a來抵消光學元件21至24 的非期望變形，場產生裝置通常包括多個電磁體5,用于產生以取決于位置的方式變化的磁 場。圖1示出僅位于投射鏡頭20的光學元件21的區(qū)域中的場產生裝置中17a，但是原則 上，還可給多個光學元件或所有光學元件21至24提供相應的場產生裝置。不必說，具有電 磁體5的場產生裝置17b還可布置在光學元件13至16處，使得還可在照明系統(tǒng)10中進行 校正。
[0064] 為了借助所施加的磁場影響例如照明系統(tǒng)10的第三光學元件15的光學特性，必 須包括磁致伸縮材料。圖2a示意性示出光學元件15的構造。光學元件15a包括由具有低 熱膨脹系數(shù)的材料（例如Zerodur?、ULE?.或Clearcemm? )構成的基板30和反射 EUV輻射的涂層31。反射涂層31具有許多層對32,層對具有由高折射率層材料33a和低折 射率層材料33b構成的交替層。圖2a和其它附圖所示的高低折射率層33a、33b的數(shù)量應理 解為僅是說明性的。通常，光學元件具有介于約30和約60個之間、由高和低折射率層材料 33a、33b構成的層對。然而，層對32數(shù)量的偏離還會偶然發(fā)生。反射涂層32的典型周期構 造（即具有相同厚度的層對32)使得可反射具有nm范圍（例如13. 5nm)中的波長的短波 EUV輻射。在該情況下，由高折射率材料構成的層33a是硅，由低折射率材料構造的層33b 是鑰。取決于工作波長，其它材料組合，比如鑰和鈹、釕和鈹或者鑭和B4C同樣是可能的。如 果反射光學元件15不意在圖1所示EUV光刻設備中工作，而是以大于150nm的波長的成像 光工作，那么反射涂層32通常同樣包括由具有不同折射率的材料交替構成的多個單獨層， 只不過在該情況下，在合適的時候，可省略多層涂層，即反射涂層可僅由單層（例如由鋁構 成）形成。
[0065] 除了描述的單獨層33a、33b，反射涂層31還可包括用于防止擴散的中間層或防止 氧化和腐蝕的覆蓋層。在附圖中省略了對這種輔助層的圖示。在所示示例中，反射鏡1具 有平坦表面，平坦表面僅選擇成簡化圖示?；?0或反射鏡15還可具有彎曲表面形狀。舉 例來說，凹面形狀和凸面形狀是可能的。表面形狀可以是球面和非球面，并且不具有旋轉對 稱性（自由形式）。
[0066] 而且，光學元件15具有由磁致伸縮材料構成的活性層34和由永磁材料構成的可 磁化層35 (或者在本示例中，在部分區(qū)域磁化的層35)?；钚詫?4和磁化層35布置在反射 涂層31和基板30之間，其中，磁化層35直接鄰接基板30。
[0067] 在本示例中，光學元件15的活性層34由高（正）磁致伸縮合金Terfenol-D (TbwDy^Fe2)構成，這導致活性層34的厚度顯著變化，即使在小的層厚度的情況下以及存在磁 場時也如此，參見圖2a。然而，其它正或負磁致伸縮材料，比如galfenol (Ga(x)Fe(1_x))、SeF2、 TbFe2、DyFe2、Ni、Fe、Co、Gd、Er、SmFe2、Samfenol-D和它們的合成物作為活性層34的磁致 伸縮物質也是恰當?shù)摹?br> [0068] 在本示例中，光學元件15的可磁化層35由釹鐵硼（NdFeB)構成，其呈現(xiàn)十分強 (永久）的磁場效應。然而，永磁材料還可以是例如鐵氧體、SmCo (釤-鈷）、鉍化錳或硬磁 鋼。為了產生永磁材料的磁化，光學元件15暴露于足夠高以給永磁材料和由此的可磁化層 35提供永久靜態(tài)磁化的磁場。
[0069] 在本示例中，光學元件15的磁化層35僅局部地磁化，因此，導致僅在有限部分區(qū) 域（在此在光學兀件15的右手側不出）中產生磁場36a。所述磁場36a使活性層34局部 變形或使反射涂層31伴隨活性層的變形（被動）而局部變形。在圖2a的情況下，正磁致 伸縮發(fā)生在活性層34中，即活性層34沿場線37的方向在磁場36的區(qū)域中膨脹。不必說， 還可以選擇具有負磁致伸縮的材料，即平行于磁場36a的場線37收縮的材料。
[0070] 活性層34的局部變形有利地使得可操縱由光學元件15反射的波前或者影響出現(xiàn) (合適的時候）在光學元件15或反射涂層31中的層應力（見下面）。
[0071] 圖2b示出光學元件15,其與圖2a的光學元件15大致類似地構造，并可同樣用于 圖1的EUV光刻設備40。在圖2b的光學元件15的情況下，與圖2a的光學元件15相比， 活性層34直接布置成鄰近基板30,磁化層35直接布置成鄰近反射涂層31，即層順序互換， 但是層34、35直接布置成彼此鄰近。原則上，在所有光學元件13至16和21至24的情況 下，額外粘合層、平滑層、拋光層或應力減小層或其它中間層（在此未示出）可設置在基板 30和反射涂層31之間。
[0072] 此外，圖2b的層35在其整個范圍內完全并一致地磁化。結果，至少在光學元件15 的區(qū)域中形成具有實際上具有平行取向的磁場線36b的均勻磁場36b。結果是活性層34 - 致地膨脹。不必說，以上述方式，在由永磁材料構成的層35中設定實際上以取決于位置方 式任意變化的磁化。
[0073] 圖2c示出光學元件15,其與圖2a的光學元件15大致類似地構造，并可包括基板 30和反射涂層31。與前述示例性實施例相比，在光學元件15中，可磁化層實施為活性層 34b，S卩，永磁材料具有磁致伸縮特性，使得活性層和磁化層形成共同層34b?；钚詫雍痛呕?層因此可由相同層材料（例如，F(xiàn)e、Ni、Co)制成?；蛘?，還可從包含由永磁材料和磁致伸縮 材料構成的區(qū)域（或微晶/聚集物（conglomerate))的混合物或合金生產具有磁致伸縮和 永磁特性的層。不必說，在合適的時候，盡管有層34b的磁致伸縮特性，但是額外的磁致伸 縮層（未示出）也可用在光學元件15中。
[0074] 除了校正光學元件15的波前，活性層34和/或可磁化層35還可用于補償由相應 光學元件13至15和21至24中的非均勻溫度分布引起的光學元件15和/或基板30的溫 度控制變形。在該情況下，非均勻溫度分布通常由結構物體M(或反射掩模）具有反射和非 反射或至少不太反射區(qū)域且照明系統(tǒng)10的照明設定可例如根據使用的掩模變化的情況產 生。結果，反射的EUV輻射在結構物體M的不同區(qū)域中以更大或更少的程度被吸收。這在 光學元件13至15和21至24中導致非均勻的溫度分布或局部高溫度梯度。
[0075] 為了補償或消除溫度控制變形，場產生裝置17a、17b可設計用于通過產生周期變 化磁場來感應加熱光學兀件15、21，例如，借助電磁體5或它們的（未不出）由（射頻）發(fā) 生器（未示出）操作的線圈，以產生周期波動電壓從而給（準）靜態(tài)磁場（通常用于波前 校正）添加動態(tài)場分量。如此，可在光學元件15、21的那些未被加熱或被EUV輻射以較小 程度加熱的部分區(qū)域中產生局部渦流。渦流導致額外的局部加熱，額外的局部加熱可消除 現(xiàn)有溫度梯度并在光學元件15、21處產生溫度分布的均勻化。
[0076] 圖2a_c所示光學元件15的感應加熱利用的事實是，存在聚集產生的磁場并增加 感應加熱的效率的可磁化層35、34b。如果由場產生裝置17a、17b產生的磁場交替場分量 選擇成大于靜態(tài)分量，則活性層34、34b的磁致伸縮材料再磁化，這額外地產生熱量。然而， 在該情況下應考慮的是，活性層34、34b的厚度同樣因再磁化而改變，使得在該情況下，即 使磁化未改變，周期波動磁場分量的頻率也應選擇成明顯大于EUV光源1工作的脈沖頻率， 使得厚度的磁致伸縮改變由交替場分量平均，即每個EUV脈沖"看見"厚度的相同（平均） 改變。在EUV光源的通常使用的頻率情況下，交替場分量的頻率應當大于20kHz，優(yōu)選大于 60kHz。EUV脈沖通常以處于幾kHz (例如，約20kHz)范圍中的脈沖頻率產生。然而，由于單 獨EUV脈沖僅相比之下具有較短的持續(xù)時間，所以還可僅在連續(xù)EUV脈沖之間的暫停中實 現(xiàn)感應加熱，使得相應EUV脈沖"看見"厚度沒有變化。
[0077] 圖3a示出布置在投射鏡頭20中的光學元件21的示例性實施例。在光學元件21 的情況下，活性層34未布置在反射涂層31和基板30之間，而是布置在反射涂層31內。在 本示例中，僅單個活性層34設置在反射涂層31中，單個活性層居中地布置在反射涂層31 中，即相同數(shù)量的層對32位于活性層34上方和下方。
[0078] 圖3b示出取決于波長的反射率（R-A曲線）的圖示，取決于波長的反射率說明了 圖3a的居中布置的活性層34的厚度d變化對涂層31反射率的影響。R-A曲線表明，對照 EUV輻射波長（在此介于13nm和14nm之間），圖3a的反射涂層31的反射率值（反射的相 對于照射的EUV輻射的比例）。在該情況下，R-A曲線的四個不同線對應于活性層34的從 dl = 2. 5nm到d2 = 5nm的四個不同厚度。例如，厚度變化由在光學元件21的區(qū)域中通過 場產生裝置17a引入的磁場的強度變化產生，因強度變化，磁致伸縮活性層34以更大或更 少的程度膨脹。借助活性層34在反射涂層31內的中央布置，得到的反射涂層31或光學元 件21的反射率曲線可以變寬或降低。此外，反射率曲線的線形還可因此改變。
[0079] 類似的效果還可在圖3c所示光學元件21的情況下實現(xiàn)，其中，在此，如圖3a，活性 層34設置在反射涂層31內，但是位于與光學元件21的基板30直接相鄰的區(qū)域中。借助 活性層34在反射涂層31內的該布置，得到的反射涂層31或光學元件21的反射率曲線可 同樣改變，例如變寬，尤其是相位也可以變化。因此，可以對在光學元件21上反射的輻射的 反射率或相位變化進行精細調節(jié)。
[0080] 如上進一步所述，附圖所示高和低折射率層33a、33b的數(shù)量（例如圖3a的26個 層）應僅理解為說明性的。通常，光學元件具有介于25和60之間的層對32,即介于50和 120之間個由高和低折射率層材料構成的層33a、33b。例如，如果層的總數(shù)量為N= 100,第 一層（N = 1)布置成鄰近基板30,第100層（N = 100)鄰接形成光學元件21與環(huán)境的界面 的輻射進入表面38,那么，當活性層布置在第一層和第N-5層之間時獲得反射率曲線上的 所述效果。在該情況下，布置成更靠近基板30的活性層34對反射輻射的相位比對反射率 曲線的形狀有更大影響，而更靠近輻射進入表面38的活性層34對反射率曲線的峰值形狀 而不是相位有影響。不必說，兩個或更多個活性層34還可設置在反射涂層31中，以能夠對 反射率曲線的形狀或相位進行精細調節(jié)。
[0081] 圖3d示出光學元件21的另一實施例。在此，活性層34也布置在反射涂層31內， 如圖3a和3c。然而，活性層34設置在與光學元件21的輻射進入表面38相鄰的區(qū)域中，即 位于反射涂層31的第N層和第N-5層之間。在位于輻射進入表面38下方的這種布置的情 況下，可在該情況下出現(xiàn)反射率曲線的形狀不明顯改變的情況下影響反射率曲線的最大反 射率的位置。不必說，圖3a、c、d所示的所有三個層34還可在一個且相同的涂層31中實 現(xiàn)，以使對光學元件21進行精細調節(jié)。
[0082] 活性層34的厚度通常為幾納米（例如介于約0? 5nm和約7nm之間，尤其介于約 2nm和5nm之間）。結果，與高和低折射率層33a、33b的材料相比更具吸收性的磁致伸縮材 料可布置在反射涂層31內，而不會不利地過度影響光學元件21的反射率。特別地，附圖中 活性層34的陰影并不意在表明活性層34對EUV輻射是非透射的。不必說，如圖3a、c、d中 設計的反射光學元件21還可用于光刻40的照明系統(tǒng)10,圖2a-c的反射光學元件可用于投 射鏡頭20。
[0083] 圖4示出光學元件21的另一示例性實施例，其中，在所有層對32中，活性層34插 入由高折射率層材料構成的層33a和低折射率層材料構成的層33b之間，并位于由高折射 率材料構成的層33a上方。在該情況下，相應層對32具有相同（必要時取決于位置）的厚 度，使得涂層31具有周期結構。通過將至少一個活性層34引入每個層對中，可以有目的的 方式改變反射涂層34最大波長。特別地，可針對反射鏡21或基板30上相應位置處占優(yōu)勢 的要求局部調節(jié)最大波長。因此，反射率曲線的最大波長的局部變化可借助光學元件21執(zhí) 行。在活性層34的正磁致伸縮材料的情況下，例如，通過施加磁場可獲得層對32厚度的增 力口，并由此獲得整個反射率曲線朝向更高波長的偏移。相應層對32中的活性層34的總厚 度d通常處于亞納米范圍（S卩，小于約Inm)，以防止涂層31的反射率以過大程度減小。不 必說，與圖4所示相比，可在每個層對32中僅提供單個活性層34,以獲得整個反射率曲線的 偏移。
[0084] 最后，圖5示出包括基板30、由負磁致伸縮材料（例如鎳）構成的第二活性層34b、 由正磁致伸縮材料（例如鐵）構成的第一活性層34b和反射涂層31的光學元件21。場產 生裝置的電磁體5顯不在光學兀件21下部區(qū)域，電磁體之一產生局部受限磁場36。由于局 部受限磁場36,第二活性層34b相對于磁場36的場線37橫向地在部分區(qū)域中膨脹（膨脹 39)。同時，第一活性層34a相對于磁場36橫向地收縮，由此產生（壓縮）應力41。通過根 據層材料的磁致伸縮常數(shù)適當?shù)剡x擇活性層34a、34b的厚度dl、d2,可補償在反射涂層31 中局部出現(xiàn)的層應力。換言之，兩個活性層34a、34b的由磁場36引起的應力變化可彼此相 互補償。不必說，在使用負磁致伸縮材料作為第二活性層34b的情況下，效果反過來，S卩，由 于產生的磁場，第二活性層34b相對于場線37橫向地壓縮，可補償上方的第一活性層34a 中的張應力。不必說，在磁場取向或場線旋轉90° (即，場線基本上平行于層34或基板30 延伸）的情況下，由正或負磁致伸縮材料引起的對應力的效果同樣反過來。不必說，如圖5 所示，應力補償可局部實現(xiàn)，但是應力補償還可總體實現(xiàn)，即在整個基板表面（涂層31施加 到基板表面）上實現(xiàn)。這在微反射鏡布置中是特別有用的，通過改變層應力來以有目的的 方式改變曲率半徑以及由此的微反射鏡焦點
[0085] 圖6示出與圖5類似的光學元件21，其中，活性層34a、34b的層厚度Clpd2選擇成 使得除了層應力，兩個正和負磁致伸縮活性層34a、34b的厚度或長度變化42、43精確地彼 此補償。如此，可以有目的的方式（局部地）施加磁場36來操縱層應力，而不會對光學元 件21的光學特性（例如相位）產生影響。
[0086] 不必說，對于應力和/或長度補償，必要時，還可在一個且相同的層中使用對應的 正和負磁致伸縮材料的材料混合物（例如聚集物等），即正磁致伸縮層34a和負磁致伸縮 層34b可實現(xiàn)為單個共同層，其混合比率和局部材料成分被恰當?shù)剡x擇。而且，不必說，由 正磁致伸縮和相應的負磁致伸縮材料構成的兩個或更多個層34a、34b還可用于應力補償。
【權利要求】
1. 光學元件（21),包括： 基板（30); 反射涂層（31);以及 包含磁致伸縮材料的至少一個活性層（34, 34a，34b)，其中，尤其對于EUV輻射的反 射，所述反射涂層（31)包括多個層對（32)，所述多個層對具有由高折射率層材料和低折射 率層材料構成的交替層（33a，33b)，其中，所述至少一個活性層（34)形成在所述反射涂層 (31)內。
2. 如權利要求1所述的光學元件，其中，所述反射涂層（31)具有數(shù)量N個交替層 (33a，33b)，所述交替層的第一個布置成鄰近所述基板（30)，所述交替層的第N個布置成鄰 近面向環(huán)境的表面（38)，其中，所述活性層（34)布置在第一和第N-5層（33a，33b)之間。
3. 如權利要求1或2所述的光學元件，其中，所述反射涂層（31)具有數(shù)量N個交替層 (33a，33b)，所述交替層的第一個布置成鄰近所述基板（30)，所述交替層的第N個布置成鄰 近面向所述環(huán)境的表面（38)，其中，所述活性層（34)布置在第N-5層和第N層之間。
4. 如權利要求1至3任一項所述的光學元件，其中，所述活性層（34)的厚度（d)在 0? 5nm和7nm之間，優(yōu)選地在2nm和4nm之間。
5. 如上述權利要求任一項所述的光學元件，其中，至少一個活性層（34)設置在所有層 對（32)中。
6. 如權利要求5所述的光學元件，其中，相應層對（32)的所述至少一個活性層（34)的 厚度（d)最大為2. 5nm，優(yōu)選最大為1. Onm。
7. 光學元件（21),包括： 基板（30); 反射涂層（31);以及 包括磁致伸縮材料的至少一個活性層（34, 34a, 34b)，其中， 所述光學元件（21)包括至少一個第一活性層（34a)和至少一個第二活性層（34b)，所 述至少一個第一活性層包括具有正磁致伸縮的材料，所述至少一個第二活性層包括具有負 磁致伸縮的材料，其中，所述活性層（34a，34b)的層厚度（dl，d2)和層材料選擇成使得通過 磁場（36, 36b)產生的機械應力變化或活性層（34a，34b)長度變化彼此相互補償。、
8. 如上述權利要求任一項所述的光學元件，包括至少一個可磁化層（35)，所述至少一 個可磁化層包括永磁材料，以在所述至少一個活性層（34, 34a，34b)中產生磁場（36, 36b)。
9. 如權利要求8所述的光學元件，其中，所述可磁化層（35)的永磁材料從包括鐵氧體、 釤-鈷（Sm-Co)、鉍化錳、釹鐵硼（NdFeB)和鋼的組中選擇。
10. 如權利要求8或9所述的光學元件，其中，所述永磁材料是磁致伸縮的。
11. 如上述權利要求任一項所述的光學元件，其中，所述活性層（34, 34a，34b)和/或所 述可磁化層（35)布置在所述反射涂層（31)和所述基板（30)之間。
12. 如上述權利要求任一項所述的光學元件，其中，所述活性層（34, 34a，34b)的磁致 伸縮材料從包括 SeF2、TbFe2、DyFe2、Terfenol_D (TbwDya_x)Fe2)、galfenol (GawFea_x))、Ni、 Fe、Co、Gd、Er、SmFe2、Samfenol-D和它們的合成物的組中選擇。
13. 光學裝置（40)，尤其是EUV光刻設備，包括至少一個根據上述權利要求所述的光學 元件（15, 21)。
14. 如權利要求13所述的光學裝置，還包括：用于在所述至少一個活性層（34)中產生 磁場（36 ;36b)的場產生裝置（17a，17b)，所述磁場尤其能夠以取決于位置的方式變化。
15. 如權利要求14所述的光學裝置，其中，所述場產生裝置（17a，17b)設計用于通過產 生周期變化的磁場（36, 26b)感應加熱所述至少一個活性層（34, 34a，34b)和/或所述至少 一個可磁化層（35)。
16. 如權利要求15所述的光學裝置，其中，所述場產生裝置（17a，17b)設計用于產生磁 場，所述磁場能夠以高于20kHz的頻率（f)周期變化。
【文檔編號】G02B26/08GK104335122SQ201380028021
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年3月14日 優(yōu)先權日:2012年4月27日
【發(fā)明者】P.休伯, O.迪爾 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司