用于投射曝光系统的具有至少一个磁体的致动器、致动器的制造方法、以及具有磁体的投射曝光系统

摘要

本发明涉及包括至少一个磁体(22)的用于投射曝光系统的致动器，其中所述磁体被包封并且/或者被支撑在磁体支撑板(12)中，所述磁体支撑板(12)通过微技术制造方法制造，从而在没有附加连接材料的情况下，利用单体或接合连接将移动操纵器表面(23)保持在磁体支撑板中，使得具有安全的连接。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于微光刻的投射曝光系统，尤其涉及一种利用极紫外 范围(EUV)中的波长的光操作的具有至少一个磁体的投射曝光设备，一种 用于致动这种投射曝光系统中的光学元件的致动器，以及一种用于操作相应 投射曝光系统的方法。此外，还给出了制造用于投射曝光系统的相应致动器 的方法。

背景技术

在用于微光刻的投射曝光系统中，各种组件(尤其是光学元件)必须被 一定程度地移动、调节和定位，所述微光刻被用于制造微技术尤其是微电子 和/或微机械组件。例如，可以使用微反射镜阵列(MMA)，其中必须倾斜多 个小反射镜。

可以利用致动器基于电磁工作原理进行诸如光学元件(尤其是微反射镜) 的各种组件的致动。为此，由电线圈实现的电磁体产生与永磁体的磁场互相 作用的磁场，从而可以获得对应的用于致动组件的力。

然而，通常具有非常小的尺寸的相应致动器的制造很复杂，因为必须进 行多个单独的制造步骤。此外，必须确保致动器的功能不会破坏。例如，在 微技术制造的、具有多个称为接合点(bond point)的连接点的致动器的情况 下，所出现的问题不仅是所涉及的制造耗费变得很大，而且接合点不能可靠 地吸收对应的机械力，尤其是切变力。

此外，当在投射曝光系统中使用某些光波长(例如在极紫外波长范围) 时，可能破坏这样的接合点。

另外，致动器或总体来讲磁体否则的话可能不会被对应投射曝光系统中 的主流工作条件(诸如13.5nm波长范围中的杂散光和/或氢气环境)破坏。

发明内容

本发明的目的

因此，本发明的目的为提供一种投射曝光系统或用于投射曝光系统的致 动器，以及说明避免现有技术的缺点的相应制造工艺和操作工艺，尤其是确 保用于移动各种部件的具有长服务寿命的致动器的安全和可靠的操作。特别 地，用于制造相应致动器的方法应切实可行，并且制造合适的相应致动器， 其容忍操作期间发生的应力，诸如切变力。此外，致动器必须适于在投射曝 光系统中使用，尤其是在以极紫外光的波长范围工作的投射曝光系统中使用。

技术方案

通过具有权利要求1的特征的投射曝光系统、具有权利要求21的特征的 致动器、具有权利要求28的特征的操作投射曝光系统的方法、以及具有权利 要求33或35的特征的制造用于投射曝光系统的致动器的方法来实现此目的。 优选实施例是从属权利要求的对象。

本发明基于这样的见识：具有至少一个永磁体的电磁驱动的致动器的使 用被以下事实破坏：基于稀土的永磁体(诸如基于钐钴或钕-铁-硼的磁体)在 氢气环境中倾向于形成氢化物，该氢气环境可能存在于对应的投射曝光系统 中，从而，永磁体的磁效应可能降低或丢失。

因此，根据本发明的第一方面，提出完全包封致动器的磁体，从而磁体 不暴露到氢气环境中，该氢气环境也部分由原子氢构成。特别地，提供在投 射曝光系统的一个致动器或所有致动器或部分致动器中的所有磁体可被完全 包封。

可以通过封壳和/或磁体的涂层来实现磁体的包封。

可以如此选择相应的涂层，使得不仅该涂层产生将磁体与周围的气体环 境隔离的致密壳，而且该涂层对氢气扩散具有相应的抵抗，从而在长时间上 没有氢能渗透到磁体中。特别地，该涂层可以形成为多层。

该涂层可以由镍、锌、铜或它们的合金制成。

附加地或替代地，可以提供将磁体容纳其中的封壳，该封壳也将磁体与 周围的气体环境气密地分离。封壳可以由金属形成，诸如不锈钢、铝、铝合 金等。

特别地，封壳可以由相应的金属片焊接，焊缝或要被焊接的部件的邻接 表面被设计为使得在外部气体环境与壳体内部之间不存在直的或平的连接区 域。这一方面使得密封更容易，另一方面容易保护磁体不受焊接损坏，该磁 体在将壳体焊接在一起时被布置在壳体中。

壳体或金属片的厚度可以选择在0.1至4mm的范围，其中最小厚度0.1 mm确保可以在预期寿命上避免或者消除氢扩散造成的破坏，而且壳体厚度 或金属片厚度的上限确保有足够的磁力可以使用。

除了金属壳体之外，在通过微技术制造工艺形成致动器期间，也可以由 相应的可微图案化的材料形成封壳，诸如半导体材料，尤其是硅、硅合金、 锗、锗合金以及它们相应的化合物，诸如氧化硅和氧化锗。这种封壳的壁的 厚度可以大大地降低，在从几个纳米或微米到几个毫米的范围，例如直到3 mm。

作为磁体，使用所有的永磁体，特别是基于稀土的磁体，诸如钕、镨、 镧、铈、这些稀土与铁和硼的化合物，尤其是钕-铁-硼、镨-铁-硼、镧-铁-硼、 铈-铁-硼和钐-钴。

在使用钐-钴磁体的情况下，也可以省略包封，只要投射曝光系统的工作 参数被保持在一定范围内。在钐-钴磁体的情况下，已经注意到，仅当氢偏压 超过某一阈值时，才出现伴随损害的不可逆转的氢化物，从而通过在此阈值 限制之下操作投射曝光系统可以避免损害。只要相应的钐-钴磁体存在于投射 曝光系统中，氢偏压就因此应该被保持为小于或等于4.5bar，优选小于或等 于3bar，特别是≤1bar。

同时，可以将温度保持在≥15℃的温度，特别是≥20℃。

根据本发明的另一方面(独立地以及与本发明的其它发明方面结合寻求 对其的保护)，建议了一种致动器，特别地由微技术制造工艺制造该致动器， 从而获得了移动操作器表面的特别方便的安装。

在用于投射曝光系统的相应致动器中，该致动器具有至少一个操纵器表 面，在所述表面上可以布置要被致动的组件，诸如光学元件，尤其是反射镜， 从而通过操纵器表面的移动或调节，可以实现要被致动的组件的移动或调节 或总体致动。基于电磁效应的原理的相应致动器具有至少一个磁体和电线圈， 它们被布置为使得：当电流流过线圈时，所产生的磁场与永磁体的磁场相互 作用，以产生致动力，利用该致动力移动操纵器表面。

相应致动器具有安装磁体的磁体安装板和支撑和安装电线圈的线圈板， 它们被以合适地方式彼此连接。

根据本发明，为了安全安装以承担及所出现的力(特别是切变力)的目 的，在排除附加连接材料(诸如粘接剂或接合材料)的情况下，将操纵器表 面单体地(monolithically)支撑在磁安装板中或者以材料连续性将操纵器表 面接合在磁安装板中。单体是指从单个材料块中加工出相应的操纵器表面， 从而不使用不同材料，并且不存在有意的相边界，诸如模板的表面等。替代 地，也可以提供接合连接，但不使用相应的粘接剂化合物或涉及使用附加连 接物质或连接材料的化合物，诸如接合材料等。然而，就此而言，可以存在 例如通过诸如气相沉积等涂布方法施加的不同材料。

有利地，在这样的配置中，可以对磁体提供壳体或封壳，该磁体可以与 操纵器表面相对安装，对应封壳的制造被集成在微技术制造工艺中。特别地， 操纵器表面可以至少部分由用于磁体的壳体或包封体形成，从而，特别地， 封壳也与磁体支撑板的其余部分连接，尤其是与磁体支撑板的安装区域连接， 单体地或通过在没有附加连接材料情况下的接合连接。

可以通过弹簧条形成单体连接或具有材料连续性的接合连接，弹簧条也 提供操纵器表面的移动性。

总体上，这种操纵器的结构可以来源于提供了多层结构或为几个平面的 结构的事实，其中，在第一、较低平面中，提供了线圈板，线圈安装在半导 体材料(诸如硅)的晶片或板上。因此可以通过光刻工艺等以微技术制造线 圈。在上方的第二平面中，可以对线圈板提供磁体支撑板，磁体支撑板以材 料连续性接合到线圈板以及/或者经由连接材料连接。磁体支撑板可以用于相 对于电线圈布置永磁体，以及用于提供移动操纵器表面。特别地就此而言， 可以将操纵器表面提供在永磁体的一侧上。有或没有封壳的操纵器表面和磁 体可以被可移动地安装在磁体支撑板中，其中例如通过一方面通过至少一个 弹簧条接合或单体地连接到磁体支撑板的安装区域，以及另一方面将至少一 个弹簧条连接到操纵器表面和/或磁体壳体，从而实现所述安装。

在操纵器表面上，然后可以直接或经由间隔体等布置诸如反射镜或微反 射镜的适当组件。

可以通过根据微系统技术的材料图案化技术从磁体安装板的固态材料 (诸如硅晶片)加工操纵器表面和/或磁体壳体、磁体支撑板的弹簧条和/或安 装区域。

相应地，在一个变型中，初始可以提供一个可图案化的板，诸如硅晶片， 在该板上可以在以后的安装区域与操纵器表面的至少一个区域之间形成至少 一个弹簧条结构，例如通过光刻沉积方法。此后，可以通过暴露弹簧条结构 来实现操纵器表面的相应移动性，其中，接着在排除附加连接材料(诸如粘 接剂等)的情况下将操纵器表面单体地支撑在可图案化板上或以材料连续性 接合在可图案化板上。接着在操纵器的相对侧上可以布置磁体，从而为上述 致动器结构创建相应的磁体支撑板。这接着可以被合适地连接到对应的线圈 板以及要被致动的组件，例如使用粘接剂或其它连接材料。

在替代的方法中，同时形成用于磁体的气密分隔的封壳，在已提供可图 案化板之后并且在弹簧条结构形成之后，在操纵器表面的区域中形成腔体， 可以将磁体或相应的磁粉插入该腔体中。值得指出，在本说明书中，术语磁 体和磁粉可以被同义地使用，从而，在提到磁体的地方，也指利用对应的磁 粉或压缩磁粉实现。

在利用磁粉(其可以是悬浮体的形式)填充了该腔体之后，腔体被盖元 件气密地密封，使得可形成封壳。在弹簧条结构的暴露期间，通过留下围绕 腔体中的磁粉或磁体的相应壁区域而制造封壳。这提供了非常简单而有效的 方法来制造具有包封的磁体的操纵器表面，该包封的磁体最优地附接在磁体 支撑板的安装区域。

附图说明

从下面对实施例的详细描述中，本发明的其他优点、特性和特征将变得 明显。附图是纯粹以示意形式显示，其中：

图1是穿过根据本发明的包封的环形磁体的截面图；

图2至图4是示出本发明的致动器的制造的截面图。

具体实施方式

图1示出了环形磁体1的截面图，考虑到截面和环形结构而示出了该环 形磁体1的两个部分。环形磁体1意在使用在用于微光刻的投射曝光系统的 致动器中，尤其是在以极紫外光的波长范围操作的投射曝光系统中。由于本 发明适用于所有已知投射曝光系统，所以，为了简化，已经省略了投射曝光 系统的图。

磁体1可以是例如钕-铁-硼或钐-钴磁体。

因为EUV投射曝光系统在氢气环境中工作，所以对磁体(尤其是基于稀 土的磁体)的破坏可以通过氢化形成物而发生。为了避免与氢的接触，由相 应的环形封壳2保护环形磁体1免受气体环境的影响。

环形封壳2由两个部件3和4构成，所述部件3和4通过周向的焊接连 接部7和8焊接在一起。部件3和4可以由具有0.1mm至4mm厚度的薄金 属片形成，其中，金属片优选是不锈钢、铝或铝合金。由于不锈钢的相应奥 氏体微结构，封壳2至少是部分非磁性是有利的。

在焊接连接部7和8形成壳体部件3和4的邻接表面，使得在封壳2的 内部和外部之间部不形成直接的直或平邻接表面。而是，图1所示实施例中 的邻接区域是有角度的。这不仅提高密封功能，而且还具有在焊接缝合执行 期间布置在封壳2内的磁环1不会被焊接破坏的优点。

封壳2被配置为使得封壳2的内部不被环形磁体1完全充满，而是剩余 体积5保留。剩余体积5可以填充空气或其它气体，从而，通过将包封的环 形磁体1放置在真空中，可以验证封壳2的密封性。

图2至4示出了用于投射曝光系统尤其是EUV投射曝光系统中的致动器 的制造的截面图，作为另一个实施例。图2至4中示出了致动器的制造工艺， 该致动器由微图案化工艺制造，特别是由光刻方法制造，其中致动器的尺寸 不限于微技术量级，而当然可以更大的尺寸实现。例如，由致动器10(见图 4)致动的反射镜13在直径或边长方面的尺寸在高达4mm的量级上。

如图4所清楚表示的，致动器10可以被划分为四个平面，其中第一平面 由线圈板11形成。所示实施例中的线圈板11由硅半导体材料形成，并被用 于安装微电子线圈15。微电子线圈15可以通过光刻沉积方法而沉积在线圈 板11的表面上。

在线圈板11上布置所谓的磁体支撑板12，其包括磁体22，磁体22与线 圈15合作，使得反射镜13可以被移动并特别地可以被倾斜。下面参照图2 和3详细描述磁体支撑板12的设计和制造。

在形成致动器10的第二平面的磁体支撑板12上，在操纵器表面23上提 供间隔体14，与磁体22相对，作为第三平面，在间隔体14上继而布置了要 被倾斜的移动反射镜13。

如上面已经提及的，流过线圈15的电流可以产生磁场，其与磁体22的 磁场相互作用，使得反射镜13倾斜。

为了促进操作器表面23以及布置在其上的间隔体14的移动性，操纵器 表面23和磁体22经由弹簧条19连接到磁体支撑板12的安装区域25，从而 弹簧条19的变形使得操纵器表面23和布置在其上的间隔体14以及所连接的 反射镜13能够倾斜。

所示实施例中的弹簧条19作为围绕操纵器表面的区域的螺旋弹簧。

致动器10的微技术制造被部分显示在图2和3中。

图2是在制造早期阶段穿过磁体支撑板12的截面图。在此制造阶段，磁 体支撑板12已经具有用于弹簧条19的相应微结构。其也可以例如通过光刻 沉积方法制造，通过气相沉积进行相应的材料沉积。所示实施例中的磁体支 持板12由硅制成，从而弹簧条19的微结构也可以由硅形成。

在沉积用于弹簧条19的图案化层之前，钝化氧化物(例如氧化硅)可以 被形成在形成磁体支撑板12的硅晶片的表面上，以用作后续图案化工艺的保 护层。因此，氧化硅保护层17也可以被设置在下侧的某些区域中，用于后续 材料去除区域的凹形已被提供在氧化硅区域中。同样地，在氧化硅层18的中 心提供凹形，从而在硅晶片中可以形成腔体26，其用于容纳磁体或磁粉22。 可以以纯粉末或液体形式的悬浮体填充磁粉，并在后续步骤中干燥和固化， 并且如果必要，进行磁化。图3示出了来自图2的、具有填充的磁粉和磁体 22的磁体支撑板12。

接着，通过干刻蚀方法从后侧处理磁体支撑板12，在该后侧处提供保护 层17，通过干刻蚀方法移除弹簧条结构19区域中的材料。为此目的，例如， 深反应离子刻蚀(DRIE)可以被用于移除硅，直到弹簧条结构19下方的SiO2 保护层18。这创建了自由空间27。在这里，二氧化硅保护层18用作干刻蚀 工艺的阻止层，并可以接着被合适的方法分解，从而暴露弹簧条19。

在环形自由空间27通过DRIE干刻蚀的形成期间，在磁体或磁粉22周 围留下了罐形壳体结构21，创建了包封的磁体单元20。包封的磁体单元20 的封壳21以材料连续性接合到弹簧条19，弹簧条19继而以材料连续性接合 到磁体支撑板12的安装区域25。

在上侧上，可以利用盖元件23密封磁体壳体21，盖元件23以涂层的形 式沉积，或类似地以材料连续性接合到其它壳体部分。作为盖元件23的替代， 可以使用间隔体14通过连接层24直接密封封壳21，例如经由所谓的接合位 置，其由共熔金属接合提供。

在间隔体14上可以布置反射镜13，仍然通过对应的连接层，同时，在 磁体支撑板12的下侧，可以经由连接层16布置线圈板11，例如利用共熔金 属接合。

通过微技术制造，包封的磁体20可以直接以材料连续性接合并可移动地 安装在磁体支撑板12中，而不需要相应的连接层来支撑该磁体以及与其连接 的操纵器表面，诸如粘接剂层等，粘接剂层在服务寿命方面可能存在问题， 尤其是在以极紫外光波长范围操作的投射曝光系统中。此外，这样的连接层 在切变力的容忍方面可能存在问题。在当前的制造技术中避免了这一点，这 是因为弹簧条和磁体22的壳体21以材料连续性接合到安装区域25，而不插 入任何连接部件。特别的，安装区域25中的氧化层18可以被省略，因此， 通过气相沉积而沉积在硅上的弹簧条结构19的硅被直接沉积在硅晶片的硅 上，这里其拥有最佳的粘附力。

虽然具有包封的磁体20的磁体壳体21的构造是有利的，但也可以构思 致动器的如下构造：替代弹簧条区域19之间的磁体壳体21，设置用于形成 操作器表面23的连续板，并且利用相应的连接技术(诸如粘接等)将所需要 的磁体附接到操纵器表面23的下侧。此情况也提供了致动器的有利配置，其 具有至支撑区域的有利单体连接或以弹簧条的材料连续性的接合连接，而不 插入任何连接层，诸如接合层或粘接剂层。特别地，可以为钐-钴磁体选择这 样的设计，对于钐-钴磁体，在氢气压力小于4.5bar，尤其是小于3bar，优选 ≤1bar，并且工作温度＞15℃尤其是＞20℃的对应的工作条件情况下，包封不 是绝对必要的。

还可以构思，通过诸如镍等的合适涂层保护安装到操纵器23的后侧的磁 体不受氢的影响。

虽然已经参照所附实施例详细说明的本发明，但本领域的技术人员很清 楚本发明不限于这些实施例，而是可以在不背离所附权利要求的范围的情况 下进行改变和修改。特别地，修改可以涉及单独特征的省略或者所述特征的 不同类型的组合。特别地，本发明包括陈述的所有特征的所有组合。