CN101535899A - 用于浸入式光刻的具有疏水性涂层的光学装置以及包含该装置的投影曝光设备 - Google Patents

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CN101535899A CNA2007800339396A CN200780033939A CN101535899A CN 101535899 A CN101535899 A CN 101535899A CN A2007800339396 A CNA2007800339396 A CN A2007800339396A CN 200780033939 A CN200780033939 A CN 200780033939A CN 101535899 A CN101535899 A CN 101535899A
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Abstract

本发明涉及用于浸入式光刻的光学装置，其包含：施加了疏水性涂层(6，7)的至少一个组件(1)，该疏水性涂层(6，7)在操作投影镜期间暴露于紫外辐射，而该至少一个组件(1)在操作投影镜期间至少部分地被浸渍液润湿。该疏水性涂层(6，7)包含至少一层吸收和/或反射波长小于260nm的紫外辐射的抗紫外层(6)。

Description

用于浸入式光刻的具有疏水性涂层的光学装置以及包含该装置的投影曝光设备
相关申请的交叉引用
根据35 U.S.C.119(e)(1)，本申请请求保护于2006年12月29日提交的第60/877,743号美国临时申请。于2006年12月29日提交的第60/877,743号美国临时申请公开的内容并入本申请作为参考及作为本申请公开内容的一部分。根据35U.S.C.119(a)，本申请还请求享受于2006年12月28日提交的第102006062480.7号德国专利申请的优先权，将其公开的全部内容并入本申请作为参考。根据35U.S.C.199(a)，本申请还请求享受于2006年9月12日提交的第102006043548.6号德国专利申请的优先权，将其公开的全部内容并入本申请作为参考。
技术领域
本发明涉及用于浸入式光刻的光学装置，其包含：至少一个施加了疏水性涂层的组件，该疏水性涂层在操作投影镜期间暴露于紫外辐射，该至少一个组件在操作投影镜期间至少部分地被浸渍液润湿。本发明进一步涉及包含该光学装置的投影曝光设备。
背景技术
一般而言，用液体，特别是水润湿光学组件，这对其光学特性有负面影响。例如，润湿会导致在其表面上形成诸如盐的污染物质。为了防止光学元件被水润湿，或者为了从该光学元件快速去除水，已知为光学元件提供疏水性涂层。在本申请的范畴内，术语“疏水性涂层”如一般情况指的是其表面包括与水的接触角为90°或更大的涂层。
JP 2003-161806A描述了一种具有抗反射涂层的光学元件，其中在玻璃基底的未涂布区域中形成防水层。在该装置中，防水涂层在抗反射涂层附近形成，或者在玻璃基底的侧面缘边上形成。以此方式，可以避免湿气驻留在光学元件与相关支撑结构之间的空间中。
US 5,494,712描述了一种用于将聚合物层施加至基底以减少其被水润湿的方法。该层优选包含一种或多种有机硅化合物，例如硅烷或硅氧烷，并借助等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)进行施加。
润湿的问题在显微光刻，特别是浸入式光刻中同样显著。在显微光刻中，出于制造半导体组件的目的，借助投影镜在缩小的规模上将掩模上的结构绘制在感光基底上。为了实现该应用所需的高分辨率，使用紫外波长范围内，一般在250nm以下的照明辐射。为了进一步提高分辨率和景深，在浸入式光刻中，在投影镜的最后光学元件与感光基底之间设置浸渍液，通常是蒸馏水，以提高折射率。在该装置中，投影镜的最后光学元件至少部分地被水润湿，从而在浸入式光刻中更加频繁地使用防水和抗水涂层。
JP 2005-268759 A公开了一种光学组件，其设置在用于浸入式光刻的投影曝光设备中，并且至少一个表面暴露于照明辐射。该表面包含由二氧化硅(SiO2)、氟化镁(MgF2)或氟化钙(CaF2)制成的粘合层，其上施加有包含无定形氟聚合物的防水层。
J P11-149812描述了一种光学元件，其中将优选包含碳氟化合物聚合物的防水保护层施加至反射增强或反射减弱的多层系统，从而提供保护以防止湿气从周围空气进入。该保护层的厚度为1nm至10nm，以防止碳氟化合物聚合物对波长小于250nm的辐射的过度吸收。
EP 0 895 113 A2描述了一种包含支撑装置和由粘合剂粘合的组件的装配件，该组件透射紫外光谱范围内的辐射。该粘合剂可通过紫外光固化，并且在透明组件与粘合剂之间，在粘合剂的区域内施加一层薄层，该薄层透射适合于固化粘合剂的光谱范围内的光线，其高度反射或吸收来自在由透明组件透射的光谱范围内的有用的光谱范围的紫外光，从而保护粘合剂不受该波长范围内的紫外辐射。
US 2006/0240365公开了一种用于保护水敏感性透镜元件的方法。在该方法中，在透镜表面的边缘区域产生吸收紫外辐射的抗紫外层，该层由金属氧化物组成。另一个保护层施加至金属氧化物层，该另一层例如可以是聚氨酯层。该两层用于保护例如可由水敏感性氟化钙组成的透镜元件不被浸渍液溶解。
然而，如上所述，疏水性涂层不仅可用于防止光学表面润湿的目的。而且还可以将疏水性涂层施加至组件上的无法避免被水润湿的位置，从而例如制造基本上为弯月形的水柱(meniscal water column)。例如在使用该透镜前，对用于显微光刻的投影镜在其光学成像特性和任何图像误差方面进行干涉测量的情况下，施加该涂层可以是有利的。对于该测量，将投影镜设置于相应的测量设备上方，并将浸渍液置于该测量设备与投影镜之间，从而可以在实际应用中的经验条件下进行测量。在大多数情况下超纯水用作浸渍液，在该测量设备的光学组件周围具有防止该超纯水流走的环。该环必须具有疏水性表面以制造凸起，并因此形成向上弯曲的水弯月面。重要的是，一直可靠地确保与透镜的朝向测量设备的最后光学组件的完美接触。
在浸渍系统中使用疏水性涂层的一般问题包括：在操作投影镜期间照射在该涂层上的紫外辐射可能损坏或损毁该涂层。此外，由于紫外辐射，该涂层的疏水性特性可能退化，因此在极端情况下该涂层会产生亲水性特性。具体而言，实际应用表明目前在具有疏水性表面的环的结构中使用的材料在短时间后已经在其表面特性方面发生改变，随着辐射持续时间的延长，其疏水性特性降低。这尤其涉及使用越来越短的波长，例如193nm及更短波长的激光辐射。这意味着在短期操作之后，已经无法提供稳定的凸起的水弯月面，因此透镜与测量设备之间的浸入柱破损，测量不得不中断。
发明内容
本发明的目的是，在所述介绍中提及类型的光学装置中提供具有即使在密集且持久的紫外辐射下仍然保持其疏水性特性的疏水性涂层的组件。
该目的是通过包含至少一个吸收和/或反射波长小于260nm的紫外辐射的抗紫外层的疏水性涂层实现的。在该装置中，疏水性涂层例如可以仅包含额外具有疏水性特性的单个抗紫外的吸收和/或反射层，或者该抗紫外的吸收和/或反射层能够保护另一疏水性涂层免受投影镜的紫外辐射。
在一个有利的实施方案中，该组件是由紫外范围内的波长上透明的材料制成的光学元件，该光学元件优选形成投影镜的末端元件。在此情况下，该光学元件被浸渍液至少在部分区域内润湿，在该装置中疏水性涂层一般施加至该部分区域以外的光学元件的表面上，以防止光学元件的其他部分被润湿，该部分通常与该润湿的部分区域直接相邻，并且该部分不浸入浸渍液中。
在一个优选的改进方案中，疏水性涂层形成于光学元件的光学清晰直径之外。术语光学元件的“光学清晰直径”指的是辐射以针对性的方式通过的区域，即例如就透镜而言有助于成像的区域。具体而言，光学清晰直径可由透镜表面经抛光的区域确定，而该直径以外的区域具有未经抛光的、无光泽的、因此粗糙的表面。一般而言，光学清晰直径内的区域基本上对应于投影镜的末端元件浸入浸渍液中的区域。
本发明的发明人认识到，光学清晰直径以外的光学元件的任何润湿均会对其光学特性具有负面影响，即润湿引起的蒸发造成的低温。因此，在润湿区域内发生散热，这会对光学元件的温度平衡产生负面影响，而例如在透镜作为光学元件的情况下会引起非期望的成像误差。该问题尤其是存在于无光泽的表面上，即特别是光学清晰直径以外，因为液体不会如同经抛光的表面一样也从无光泽的表面流走。
此外，本发明的发明人还认识到，即使在清晰光学直径以外，疏水性涂层也会由于紫外辐射而被损坏，即因为在操作投影镜时在光学元件中产生散射光；这是疏水性涂层包含至少一层抗紫外层的原因。在该装置中，疏水性涂层可以仅包含单层抗紫外疏水层，或者优选地借助于吸收紫外光的抗紫外层，可以保护另一疏水层免受来自光学元件内部的紫外辐射。
在一个有利的改进方案中，将反射减弱的涂层施加至光学元件，其中疏水性涂层设置于光学元件未涂布的区域中，优选接近于该反射减弱涂层。一般而言，抗反射涂层至少施加在透镜的清晰光学直径的范围内；该抗反射涂层通常包含若干层，其中高折射率和低折射率的材料交替。在本申请人的PCT/EP2006/005630中描述了抗反射涂层的优选的实例，将其公开的内容并入本申请作为参考及作为本申请的一部分。
在一个特别优选的改进方案中，疏水层施加于抗紫外层顶部之上。如上所述，抗紫外且吸收紫外辐射的层保护疏水层受到紫外辐射。以此方式可以防止疏水层退化(涉及与水的接触角、涂层粘着性和浸出特性)。
在一个有利的改进方案中，疏水层的材料选自以下组中：二氧化铬(CrO2)、硅烷、硅氧烷、DLC、氟化物、疏水性清漆及粘合剂、聚合物，优选碳氟化合物聚合物，特别是Optron、WR1和Teflon AF。Optron是Merck制造的一种涂层；Teflon AF由Cytop经销。该硅氧烷可通过紫外光固化，或者它们可以热固化(例如Ormocer)，或者它们可以借助CVD法施加。当它们暴露于在显微光刻中普遍的辐射强度的紫外光下时，上述材料均不是长期稳定的，至少在该疏水层用于含有氧气的空气气氛中时。在本申请范畴内，术语“长期稳定”指的是一般为七年或更短的寿命。此外，在多种上述材料中，基底粘着性和疏水性特性可以通过暴露于紫外光而受到阻碍。然而，可通过提供惰性气体气氛，例如N2、稀有气体或其混合物而提高这些材料的长期稳定性。其他适合于疏水层的材料包括氟树脂、氟基树脂材料，如聚四氟乙烯，丙烯酸树脂材料、或硅基树脂材料。CYTOP(由ASAHI GLASS公司制造)同样可用作防水层。
在另一个优选的改进方案中，透明材料选自以下组中：氟化钙(CaF2)、石英玻璃(SiO2)和二氧化锗(GeO2)。特别地，氟化钙和石英玻璃是在显微光刻中使用的典型透镜材料。
在一个改进方案中，抗紫外层对波长为900nm或更大的辐射是透明的。因此，抗紫外层在方法链中必须照射的波长下是可透的，即例如对于激光焊接为940nm，或者对于高温测量为1μm以上。
在一个优选的改进方案中，该光学元件被设计为平凸透镜，其中平面表面包含圆锥形透镜部件。以此方式成形的光学元件优选用作用于浸入式光刻的投影镜的末端元件。
在另一个优选的实施方案中，疏水性涂层设置于圆锥形透镜部件的圆锥形侧表面上和/或平面表面上。因为圆锥形透镜部件与浸渍液至少部分地接触，特别是在圆锥形侧表面的情况下，存在该圆锥形侧表面被浸渍液润湿的危险，其中润湿可由该位置延伸至平面表面。借助疏水性涂层，可以防止在该区域内润湿光学元件及由此降低光学元件的温度。此外或者作为替代，疏水性涂层还可施加于透镜的边缘区域，例如侧表面，在该边缘区域透镜与支撑物相连：以此方式可以防止水进入透镜与底座之间的间隙。
在另一个有利的改进方案中，光学元件的圆锥形透镜部件的至少正面浸入浸渍液中，所以投影镜的数值孔径和因此最小结构的成像在高分辨率下变为可能，并且具有大景深。
在本发明的一个非常优选的实施方案中，光学装置包含用于测定投影镜的光学特性的光学测量装置，其中在投影镜与光学测量装置之间设置浸渍液，在浸渍液的区域内设置用于形成基本上为弯月形的水柱的包含疏水性涂层的组件。如上所述，在此情况下该疏水性涂层不用于防止该组件被水润湿，而是用于产生凸起的向上弯曲的水弯月面。该包含测量设备的光学装置不必形成投影曝光设备的一部分，而是可以用作在不同的投影曝光设备的制造过程中用于表征投影镜的光学性能的独立测量装置。
在该实施方案的一个有利的改进方案中，该包含疏水性涂层的组件形成该测量设备的外罩的一部分，或者是该测量设备的组件，该组件与该测量设备相连接，浸渍液位于该组件上方。
在另一个有利的改进方案中，该包含疏水性涂层的组件包含用于限制浸渍液的包围环以防止浸渍液流走。
在另一个有利的改进方案中，该包含疏水性涂层的组件由贵金属制成。当然，其他材料也可用于此。
若待测量的透镜例如是使用中的透镜，其中在透镜下方设置有晶片，则该待涂布的组件还可由Zerodur、石英或用于投影曝光设备的相似材料制成。
在一个优选的实施方案中，将水，特别是超纯水，作为浸渍液。除了使用水之外，也可使用其他浸渍液，例如油。
即使在操作该透镜期间，偶尔必须进行能量测量、透射率测量等，因此晶片周围设置有各种测量设备。在该装置中，也需要在透镜的最后光学元件与测量设备之间存在有紧密的液体接触。因此在该装置中，也需要提供确保形成凸起的水弯月面的组件，该水弯月面即使在实际应用中的经验条件下的强烈辐射期间仍然保留在原位。
在另一个优选的实施方案中，抗紫外层对波长小于260nm、优选小于200nm的紫外辐射是不可透的。一般而言，由于可用的光源，用于浸入式曝光设备的紫外辐射的波长为248nm或193nm。因此，抗紫外层的吸收极限大于曝光装置的工作波长，从而在该层顶部之上施加不完全抗紫外的疏水层，其可以被保护免受辐射。此外，在施加至光学元件时，该不可透的层还在相对的透镜表面的所谓“紫外燃烧”期间提供对紫外辐射的防护，在该清洁法中对该透镜表面实施强烈的紫外辐射以除去任何被吸附的杂质。在用于提供光学元件的方法链中，紫外燃烧设置在多个涂布、测量和安装步骤中。由于提供了疏水层，可以在方法链中非常早的时间点施加该吸收层。
抗紫外层优选包含选自以下组中的材料：二氧化钛(TiO2)、五氧化钽(Ta2O5)、二氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)和钛-锆混合氧化物，其可特别有利地用于涂布包含石英玻璃、氟化钙或二氧化锗的组件。特别地，TiO2和Ta2O5适合作为抗紫外层的材料，因为它们在小于280nm的波长具有高吸收性，甚至显示出至少优于石英玻璃的疏水性特性，从而在其顶部之上施加的疏水层的部分损坏不会对光学元件的光学特性产生过于不利的影响。若需要，则疏水性涂层也可单独包含上述材料之一的层。此外，上述材料可用作疏水性涂层的粘合剂，即与组件的基底相比，该疏水层更好地与这些材料相粘合。适合于抗紫外层的具有不小于1的光密度的其他金属氧化物例如是SiO或Cr2O3。应当理解，上述材料的混合物也可用于形成抗紫外层。
在另一个优选的实施方案中，抗紫外层测得至少200nm的厚度。在该厚度的情况下，通过大部分的吸收材料，可确保紫外辐射不穿透吸收层。然而，为了防止该层脱离，该吸收层的厚度不应过度。在Ta2O5和TiO2作为层材料的情况下，不应超过1μm的最大层厚度。
在另一个有利的实施方案中，抗紫外层为贵金属层。
大量试验显示，贵金属涂层，例如包含金、铱、钯、铂、汞、锇、铼、铑、钌、银、钴、铜或它们的合金，即使在延展和密集的照射之后仍然保持其疏水性表面特性。
同样具有非常高的耐抗性的疏水性涂层的第二方案包括使用化学元素周期系中第III至第VII族的金属层，例如铬、钼、钨、钒、铌、钽、钛、锆、铪、钪、钇、锰、铊和它们的合金。应当理解，也可使用具有不小于1的光密度的其他金属，例如硅(Si)。
在使用根据本发明的贵金属或金属层时，已证明在基于短波激光辐射的加剧的条件下，不存在由源于涂层的物质造成的浸渍液的污染。
在实际应用中，包含氧化铬也称作黑铬的涂层已被证明是特别合适的。黑铬是包含二氧化铬和金属铬的化合物，其在暴露于对显微光刻应用足够的紫外辐射下时显示出耐久性，特别是在涂层设置于浸渍液中时。
此外，抗紫外贵金属或金属层的层厚度为10至200nm，优选为15至100nm，已被证明是特别有利的。
优选地，抗紫外层和/或疏水层通过选自以下组中的方法进行施加：溅射、PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子体增强的化学气相沉积)、冷气喷涂、旋涂、等离子喷涂、浸涂和手工涂布，特别是使用刷子或海绵进行施加。溅射也称作阴极溅射，是用于沉积层的方法，通过该方法可实现具有非常薄的层厚度的待施加层的高品质。随后提到的三种方法涉及在待涂布的表面上通过气相沉积涂布基底的技术。在冷气喷涂的情况下，涂布材料以非常高的速度以粉末形式施加在基底材料上。在旋涂的情况下，将薄且均匀的层涂布于或旋转在旋转的基底上。在等离子体喷涂的情况下，将粉末加入等离子射流，该粉末由于高的等离子体温度而熔化，并随着等离子射流喷射在待涂布的工件上。浸涂能够均匀地施加涂层。最后，使用刷子或海绵进行施加提供手工涂布的选择。
本发明进一步在用于浸入式光刻的投影曝光设备中实施，其包含：照明系统、投影镜以及如上所述的光学装置。该光学装置可包含光学元件作为具有疏水性涂层的投影镜的末端元件，和/或它可包括用于制造基本上呈弯月形的水柱的包含疏水性涂层的组件。
本发明的其他特征和优点在本发明的以下示例性实施例的说明中，在显示本发明的内容中的重要细节的附图中，和在权利要求中加以阐述。在本发明的一个改变的方案中，单独的特性可以本身单独地实施，或者多个以组合的方式实施。
附图说明
示例性实施例显示于附图中，并在下列描述中加以解释。
图1a、b所示为具有疏水性涂层的光学元件的示意图，(a)透视图，(b)截面图；
图2所示为用于显微光刻的投影曝光设备的实施例的示意图，其包含根据图1a，b的光学元件作为投影镜的末端元件；及
图3所示为用于测量投影镜的光学装置的实施例的示意图。
具体实施方式
图1a、b图示了包含石英玻璃(SiO2)的光学元件1被设计成平凸透镜，而在平面表面2上包含截锥形的圆锥形透镜部件3。该圆锥形透镜部件3包含两个具有不同的孔径角的子区域，并包含其上施加了抗反射涂层9(示于图1b)的表面4，以提供保护防止被水降解，其可包含例如由SiO2或Teflon制成(未示出)的最上层，称为盖层。此外，若需要，则该抗反射涂层上还可形成疏水性涂层，其中在此情况下必须选择同时对工作波长的紫外辐射透明的抗紫外涂层。在操作期间，仅有部分紫外辐射用于促进成像，该部分通过表面4进入，从而使该表面4的直径大致确定清晰光学直径。应当理解，特别是在浸入式光刻中使用光学元件1时，可以不存在抗反射涂层9。
在圆锥形透镜部件3的圆锥形侧表面5上，接近于抗反射涂层施加疏水性涂层6，7(示于图1b)，其进一步在平面透镜表面2上延伸，并包含TiO2制成的第一层6，该第一层抗紫外线且吸收波长小于280nm的紫外光。作为替代，第一层6还可包含其他材料，例如Ta2O5、HfO2、ZrO2或包含钛-锆的混合氧化物。除了所示的区域之外，透镜还可在透镜边缘上包含疏水性涂层，例如在圆柱形侧表面上。以此方式可以防止水进入透镜与底座之间的间隙，该间隙是在光学元件1安装时产生的。
疏水性第二层7施加在第一层6上，该第二层7包括碳氟化合物聚合物，在此情况下为Optron。第二层7不耐抗紫外辐射，因此可被通过圆锥形透镜部件3的侧表面5或通过平面表面4而进入的散射光损坏。为了保护第二层7免受散射光，第一层6包含超过200nm的厚度，足以使其不透紫外光。第二层7还可由疏水性不抗紫外的其他材料制成，例如选自二氧化铬(CrO2)、硅烷、硅氧烷、聚合物、氟聚合物，如WR1或Teflon AF、DLC、氟化物或疏水性清漆或粘合剂。第一层6额外作为第二层7的粘合剂，因此具有可与第二层7相比较的晶格结构。
在用于制备安装在光学设备中的光学元件1的方法链中，在早期施加疏水性涂层6，7。在该方法中，第二层7受第一层6保护，免受通过透镜的紫外辐射，该紫外辐射在凸透镜表面8的紫外燃烧期间加以使用，例如在该方法链的后续涂布步骤中。TiO2的第一层6在900nm以上是透明的，从而也可以进行该方法链中的步骤，在这些步骤中光学元件1需要被辐射透照，例如在激光焊接期间。
第二和第一层7，6的层材料的其他合适的组合包括(层厚度在括号中给出)：氟树脂(1.0μm)/Si(200nm)、氟树脂(1.0μm)/Ta(200nm)、氟树脂(0.5μm)/Cr2O3(50nm)/Cr(150nm)、氟树脂(0.5μm)/W(100nm)/Cr(1.00nm)等。在任何这些组合中，可提供不低于1的光密度。
采用CVD技术涂布具有疏水性涂层6，7的光学元件1。应当理解，作为替代，也可采用其他涂布技术，例如PVD、PECVD、冷气喷涂、旋涂、等离子喷涂、浸涂和手工涂布，特别是使用刷子或海绵进行施加。
此外，除了使用包含第一层6和第二层7的涂层6，7以外，还可使用具有更多或更少层的涂层。若需要，则可施加超过两层，可在第一和第二层6，7之间，和/或分别在表面5，2与第一层6之间提供另一功能层。该功能层可以是保护层，用于改善第一层6与第二层7之间的紧密接触性能的层，或用于增强机械强度的层。然而，仅施加单层抗紫外材料，例如TiO2或Ta2O5，也是足够的，因为这些材料与石英玻璃相比具有更佳的疏水性特性，并因此已经在一定程度上提供防止润湿的保护。
特别地，该涂层还可以是由贵金属制成的抗紫外层，例如金、铱、钯、铂、汞、锇、铼、铑、钌、银、钴、铜和它们的合金，或者选自化学元素周期系中第III至第VII族的金属，例如铬、钼、钨、钒、铌、钽、钛、锆、铪、钪、钇、锰、铊和它们的合金。已经证明，这些材料特别耐抗紫外辐射，并且它们不会通过源自该涂层的物质污染浸渍液。在该装置中，可以使用仅包含单个该层的涂层，即其中疏水层通过金属层或贵金属层加以保护而免受紫外辐射的涂层。应当理解，如上所述，为了改善粘合性，该涂层还可包含若干层贵金属或第III至第VII主族的金属。
光学元件1的功能简单地描述于用于显微光刻的投影曝光设备10的曝光操作的内容中，如图2所示，以用于制造高度集成半导体元件的晶片扫描器的形式。
投影曝光设备10包含具有193nm的工作波长的准分子激光11作为光源，其中也可采用其他工作波长，例如248nm。设置在下游的照明系统12在其出口平面形成清晰限定的、非常均匀地照亮的大的图像视野，符合设置在下游的投影镜13的焦阑要求。
照明系统12后面设置用于保持和操作照片掩模(未显示)的设备14，使得该照片掩膜位于投影镜13的目标平面15，并且为了扫描操作，可以在该平面内沿着箭头16所示的方向移动。
该平面15也称作掩膜平面，在其后面跟随着投影镜13，其以缩小的比例，例如4:1或5:1或10:1的比例，将照片掩膜的图像成像至施加了光刻胶层的晶片17。设置用作光敏基底的晶片17，使得具有光刻胶层的平面基底表面18与投影镜13的图像平面19基本重合。该晶片17通过包含扫描器驱动器的设备20加以支撑，以使晶片17相对于照片掩膜同时移动并与该照片掩模反平行。该设备20还包含控制器，以使晶片17不仅在平行于投影镜13的光轴21的z方向上移动，还在垂直于该轴的x和y方向上移动。
投影镜13包含图1a，b的光学元件1作为接近于图像平面19的末端元件，即具有圆锥形透镜部件3的透明平凸透镜，其表面4形成投影镜13的最后光学表面，并且于工作距离设置在基底表面18上方。在该表面4与该基底表面18之间设置水作为浸渍液22，其在输出端增大投影镜13的数值孔径。因此，同光学元件1与晶片17之间的空间被更小折射率的介质如空气填充时相比，照片掩膜上的结构可以更大的分辨率和景深成像。
应当理解，不仅可给予光学元件疏水性涂层以保护该元件免于清晰光学直径以外的润湿，也可给予组件一种涂层，其中在疏水性涂层与浸渍液之间故意形成永久接触，即在图3所示的光学装置中，通过测量设备101在小空间内设置用于半导体光刻的投影镜102，该投影镜102必须加以测量，并且用于浸渍系统中。在通过投影镜102的辐射的传播方向的最后设置的光学元件103位于该测量设备101上方的短间距。
在该测量设备101之中或之上存在栅格104作为光学组件，其用于干涉测量。在栅格104周围，设置环形组件105。至少在面向栅格104的内侧，该环包含疏水性涂层108。该疏水性涂层是借助溅射施加至该环的表面的贵金属层或金属层。在示例性实施例中，氧化铬用作疏水性金属涂层。在实际应用中已证明该材料对于沿着箭头106的方向的紫外光的照射具有非常高的耐抗性，并且维持其疏水性特性。在实际应用中，没有证据证明完全填充最后光学元件103与测量设备101之间的中间空间的浸渍液如超纯水107的污染。
例如可以不连续测量的方式测量透镜，其中浸渍液位于该中间空间内。弯月形柱形成后，后者相应地保持稳定数小时，可以进行所需的测量。若使用超纯水，则优选在20℃的水温下在大气压下操作。
然而，也可替代不连续法，连续地以例如几毫米/分钟的流速通过该中间空间泵送水。在此情况下，也形成稳定的弯月形柱。
一般而言，在测量期间，与测量设备101的工作距离约为2至4mm，优选为3mm。
除了环的内部的疏水性涂层作为组件105之外，或者除了上述情况之外，疏水性涂层也可设置在测量设备101的外罩的顶部之上，该顶部面向投影镜102，或者设置在栅格104周围的板上，该板位于该测量设备101的顶部之上。
此外，例如可以使用如图2所示的投影曝光设备中的如图3所示的测量设备或测量装置。在此情况下，图2的投影曝光设备10中投影镜13的最后光学元件1与测量设备101之间的空间用水填充，并与前述的包含疏水性涂层的组件105共同使用，以形成弯月形水柱。在此情况下，形成其中光学元件1和组件105均分别包含抗紫外疏水层6，7和108的光学装置。
以举例的方式给出对优选实施例的上述描述。由公开的内容，本领域技术人员不仅应当理解本发明及其随附的优势，还应当发现对所公开的结构和方法的明显的各种改变和修改。因此，申请人请求覆盖所有这些改变和修改，因为它们落入如权利要求及其等价物所限定的本发明的精神和范围之内。

Claims (27)

1、用于浸入式光刻的光学装置，其包含：
施加了疏水性涂层(6，7；108)的至少一个组件(1，105)，该疏水性涂层(6，7；108)在操作投影镜(13，102)期间暴露于紫外辐射，
该至少一个组件(1，105)在操作投影镜(13，102)期间至少部分地被浸渍液(22，107)润湿，其特征在于，
该疏水性涂层(6，7；108)包含至少一层吸收和/或反射波长小于260nm的紫外辐射的抗紫外层(6，108)。
2、根据权利要求1的光学装置，其中所述组件为由在紫外范围内的波长下为透明的材料制成的光学元件(1)，该光学元件(1)优选形成投影镜(13，102)的末端元件。
3、根据权利要求2的光学装置，其中所述疏水性涂层(6，7)形成于所述光学元件(1)的光学清晰直径以外。
4、根据权利要求2或3的光学装置，其中将反射减弱涂层(9)施加至所述光学元件(1)，所述疏水性涂层(6，7)设置于所述光学元件(1)的未涂布区域内，优选接近于所述反射减弱涂层(9)。
5、根据权利要求2至4之一所述的光学装置，其中在所述抗紫外层(6)的顶部之上施加所述疏水层(7)。
6、根据权利要求5的光学装置，其中所述疏水层(7)的材料选自以下组中：二氧化铬(CrO2)、硅烷、硅氧烷、DLC、氟化物、疏水性清漆和疏水性粘合剂、聚合物，优选为碳氟化合物聚合物，特别是Optron、WR1和TeflonAF。
7、根据权利要求2至6之一所述的光学装置，其中所述透明材料选自以下组中：氟化钙(CaF2)、石英玻璃(SiO2)和二氧化锗(GeO2)。
8、根据权利要求2至7之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6)对于900nm或更大波长的辐射是透明的。
9、根据权利要求2至8之一所述的光学装置，其中所述光学元件(1)被设计为平凸透镜，平面表面(2)包含圆锥形透镜部件(3)。
10、根据权利要求9的光学装置，其中所述疏水性涂层(6，7)设置于所述圆锥形透镜部件(3)的圆锥形侧表面(5)和/或所述平面表面(2)上。
11、根据权利要求9或10的光学装置，其中所述光学元件(1)的圆锥形透镜部件(3)的至少正面(4)浸入所述浸渍液(22)中。
12、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其进一步包含用于测定所述投影镜(102)的光学特性的光学测量设备(101)，在所述投影镜(102)与所述光学测量设备(101)之间设置有浸渍液(107)，而且在所述浸渍液(107)的区域内设置包含所述疏水性涂层(108)的组件(105)以形成基本上为弯月形的水柱。
13、根据权利要求12的光学装置，其中所述包含疏水性涂层(108)的组件(105)形成所述测量设备(101)的外罩的一部分，或者是所述测量设备(101)的组件(105)，该组件(105)连接至所述测量设备(101)，所述浸渍液(107)位于该组件(105)上方。
14、根据权利要求12或13的光学装置，其中所述包含疏水性涂层的组件(105)包含用于限制所述浸渍液(107)的包围环。
15、根据权利要求12至14之一所述的光学装置，其中所述包含疏水性涂层(108)的组件(105)由贵金属制成。
16、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其中将水，特别是超纯水作为所述浸渍液(22，107)。
17、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6，108)对波长小于260nm，优选小于200nm的紫外辐射是不可透的。
18、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6)包含选自以下组中的材料：二氧化钛(TiO2)、五氧化钽(Ta2O5)、二氧化铪(HfO2)、二氧化锆(ZrO2)和钛-锆混合氧化物。
19、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6)的厚度至少为200nm。
20、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6，108)为贵金属层。
21、根据权利要求20的光学装置，其中所述抗紫外层(6，108)包含选自以下组中的材料：金、铱、钯、铂、汞、锇、铼、铑、钌、银、钴、铜和它们的合金。
22、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6，108)为化学元素周期系中第III至第VII族的金属层。
23、根据权利要求22的光学装置，其中所述抗紫外层(6，108)包含选自以下组中的材料：铬、钼、钨、钒、铌、钽、钛、锆、铪、钪、钇、锰、铊和它们的合金。
24、根据权利要求23的光学装置，其中所述抗紫外层(6，108)包含氧化铬。
25、根据权利要求20至24之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6，108)的涂层厚度为10至200nm，优选为15至100nm。
26、根据前述权利要求之一所述的光学装置，其中所述抗紫外层(6)和/或所述疏水层(7)通过选自以下组中的方法进行施加：溅射、PVD、CVD、PECVD、冷气喷涂、旋涂、等离子喷涂、浸涂和手工涂布，特别是使用刷子或海绵进行施加。
27、用于浸入式光刻的投影曝光设备(10)，其包含：
照明系统(12)、
投影镜(13，102)、及
根据前述权利要求之一所述的光学装置。
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