CN103620500B - 投射设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于使光刻结构信息成像的投射设备(1)，包含：光学元件(2)，其至少部分具有由导电层材料构成的涂层(14)。涂层(14)包含连续区域(100)，该连续区域不具有遮挡投射光的元件。在该情况下，取决于温度变化，层材料和/或光学元件(2)改变光学特性，尤其是折射率或光学路径长度。提供至少一个单元(3)，用于将能量耦合进层材料中，该至少一个单元耦合能量使得层材料将耦合的能量转变为热能。层材料可包含石墨烯、铬和硫化钼(MoS2)。

Description

投射设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年6月20日提交的德国专利申请No.10 2011 077784.9的优先权。通过引用，将该专利申请的全文并入本申请。
技术领域
本发明涉及一种投射设备，例如用于使光刻结构成像。
背景技术
集成电路以及其他微结构化或纳米结构化部件的工业制造通常利用光刻方法实现。在该情况中，多个图案化层施加至适当的基板上，例如半导体晶片。为了图案化该层，该层首先覆盖有对特定波长范围内的辐射敏感的光刻胶。有利的是，使用具有尽可能短的波长的光用于曝光，因为待制造的结果的横向分辨率直接取决于光的波长。目前，特别的是，使用深紫外(DUV：深紫外，VUV：真空紫外)，或远紫外、极紫外光谱范围内的光或辐射。这还称为EUV＝极紫外。
DUV或VUV系统的惯用光波长通常为248nm、193nm，有时为157nm。为了获得甚至更高的光刻分辨率，使用直到具有几个纳米波长的软X射线辐射(EUV)的辐射。对于具有13.5nm的波长的光，例如可制造用于光刻目的的辐射源和光学单元。
因此，涂覆有光刻胶的相应晶片通过曝光设备曝光。在该情况中，借助于投射透镜，在掩模或掩模母版上制造的结构图案成像在光刻胶上。因为EUV辐射被物质大大地吸收，所以日益使用反射光学单元和掩模。折射光学单元通常用于大约为193nm的辐射。
在光刻胶显影后，晶片经受化学处理，因此，晶片的表面根据掩模上的图案而被图案化。然后，将未被处理的残留光刻胶从层的剩余部分冲洗掉。用于半导体制造或处理的其他已知方法，例如掺杂等可随后进行。重复该工艺直到所有层都已施加至晶片以形成半导体结构为止。
在光刻微结构或纳米结构成像在晶片表面上期间，通常不曝光整个晶片，而是仅曝光窄的区域。通常逐块地或逐槽地曝光晶片表面。在该情况中，晶片和掩模母版或掩模二者被逐步扫描且相对于彼此反平行移动。在该情况中，曝光区域常常为矩形区域。
由于在形成光学系统的透镜元件或反射镜中对投射光的吸收，可出现成像像差。例如非均匀加热的光致效应可引起透镜元件或反射镜的光学特性的局部变化。特别地，为了可将微光刻结构尽可能无瑕疵地成像在晶片上，设想用于补偿这种成像像差的机构。
举例而言，EP 1921505提出在光瞳平面附近施加加热线至单独可驱动的光学元件的表面。WO 2007/0 333 964 A1提出反射镜形式的自适应光学元件，该光学元件在反射层下方具有可被热操纵的校正层。
然而，可期望具有这样的措施，尤其在透射光操作中，这些措施使得可补偿由投射光导致的成像像差，并且优选在不引起遮挡的情况下实现该作用。
发明内容
因此，本发明的目的是提供改进的投射设备。
该目的利用包含专利权利要求1的特征的投射设备来实现。
从而，提出用于使光刻结构信息成像的投射设备，其包含：光学元件，其至少部分具有由导电层材料构成的涂层，其中该涂层包含连续区域，该连续区域不具有遮挡投射光的元件，并且层材料和/或光学元件根据温度变化改变光学特性，尤其是折射率或光学路径长度。该投射设备还包含用于将能量耦合进层材料中使得层材料将耦合的能量转变为热能的至少一个单元。
例如，层材料从由石墨烯、铬和硫化钼(MoS2)构成的组中选择。
具有涂层的光学元件可以波前操纵器的方式作用且使光学特性尤其在连续区域内的局部变化成为可能。光学元件可插入光学系统中，例如在场附近。光学元件上的结构在投射设备的光束路径中的遮挡优选不会发生。因此，光刻结构信息的成像即使在透射光操作中也不会被涂层干扰。因为层材料将耦合的能量尤其转变为热能，耦合单元尤其使有针对性的且操纵的能量或热分布在由层材料覆盖的连续区域中成为可能。因此，投射设备包含可被精确局部驱动的加热层，该加热层透过投射光。
导电材料可以有成本效益的方式被激发且因此有针对性地局部地产生热量。涂层布置在投射设备的光束路径中，但不会导致衍射或遮挡，衍射或遮挡如例如在常规方法的加热线栅(heating wire grid)情况下出现。
还可由多个连续区域覆盖光学元件的部分。因为层材料基本上是透明的，所以在涂覆区域之间的界面处不会发生遮挡。
在一个实施例中，耦合单元横向布置在连续区域之外。横向耦合单元优选设置在光束路径之外使得可尤其有针对性地关于透镜元件或平板的温度分布操纵透镜元件或平板。因此，投射设备提供特别好的成像特性，因为光致效应得以补偿。
在其他实施例中，光学元件布置在场附近。与通常必须设置在光瞳附近的常规波前操纵器相比，由于存在遮挡元件，所以提出的投射设备允许定位在场附近。特别地，该情况是因为涂层材料优选不具有或仅具有对所用光的微小吸收。在该方面，可以将在连续区域中具有涂层的光学元件设置在像平面或中间像平面的附近。特别地，光学元件还可用于改进现有的投射设备。从而产生普遍可用的波前操纵器。
在投射设备的情况下，连续区域优选不具有遮挡投射光的元件。在光学元件处或在其上的常规导体布置(conductor arrangement)可导致衍射图案，或者尤其在使用期间伴随地以干扰方式成像在像平面中。在投射设备的一个实施例中，层材料均匀地布置在光学元件表面上的连续区域中。例如，层材料可通过气相沉积而施加或可以膜层的形式施加在光学元件的表面上。特别地，已知材料仅包含几个原子单层且例如可施加至反射镜或透镜元件表面。
在另一实施例中，光学元件构造为使得涂层存在于两个外表面之间。举例而言，涂层还可设置为平板之间的多个中间层中的一个。
层材料优选具有线性电阻。在线性电阻的情况下，可特别有成本效益地且以精确局部化的方式建立通过耦合电能的热操纵。
在投射设备的情况下，层材料优选包含石墨烯、铬或硫化钼。提及的材料具有对微光刻中使用的投射光适合的透明度。
优选地，在248nm或193nm波长处的吸收不大于10％。对于投射光，在所述波长处小于5％的吸收比是特别优选的。
还设想使用反射光学元件，其中层材料还可不透过待反射的辐射。
提及的材料，尤其是石墨烯可均匀地施加在连续几何区域上。在金属作为层材料的情况下，还可以简单方式耦合能量，例如通过经由接触部的电传输或通过例如利用微波的照射。
在一个实施例中，层材料仅包含单层和/或多层石墨烯。石墨烯在193nm波长下是充分透明的且导电的。此外，石墨烯是特别平滑的材料，具有仅几纳米的粗糙度值。特别地，具有石墨烯的涂层可包含例如在0.3nm和25nm之间的厚度。在该情况下，透明度优选高于80％。特别优选地，涂层是石墨烯单层的形式。因此，在用于光刻应用的投射光的情况下，可以获得高于95％，特别优选高于97％的透明度。
层材料还可包含掺杂的传导石墨烯。掺杂可实现为n型或p型掺杂。用石墨烯单层或多层的相应透明涂层具有良好的导电率，使得因耦合进的电能或电磁能而转化的热量导致在位于光学元件上或光学元件中的连续区域中产生有针对性的且局部化的温度发展。因此，可获得对波前有针对性的且有利的操纵。还可提出将石墨烯加热层作为涂层。
可设想的是，借助于化学汽相沉积制造石墨烯。
在投射设备的一个实施例中，涂层具有凹槽。特别地，在多层石墨烯涂层的情况下，可提供凹槽或裂缝。在一个实施例中，凹槽或裂缝的横向范围小于所用投射光的波长。例如，凹槽的宽度小于波长。因此，不会因凹槽或裂缝而光学地发生干扰。另一方面，可借助凹槽或裂缝限定连续区域内的区域。在该方面，可以更有针对性的局部化来实现温度发展。
电特性在裂缝区域中变化，例如由于石墨烯层厚度减小。在该方面，那里的电阻会增大。这种凹槽或裂缝还称为亚λ缺口，其中λ表示投射光的波长。举例而言，100nm向下直至一个或几个石墨烯单层的凹槽宽度是可能的。这种亚λ凹槽使得可特别有针对性地改变涂层或光学元件各区域的温度，以补偿成像像差。
在一个实施例中，耦合单元实施为位于连续区域边缘处的具有多个电极的电接触部。举例而言，可制造围绕具有涂层的连续区域以圆形或环形样式延伸的金属电极。原则上，两个电极足够用于沿着涂层材料注入电流。涂层材料通过电阻加热，通过该电阻，电能转化为热能。因此，举例而言，邻近石墨烯的相应介质被加热，并获得改变的光学特性，例如改变的折射率或不同的光学路径长度。电接触部可以相当有成本效益地制造，并可通过例如汽相沉积或通过粘合连接而被施加。在该情况下，电极可与涂层横向电接触。
还可给投射设备装备用于耦合磁能的单元。举例而言，耦合单元可包含线圈装置。线圈装置例如以感应炉(induction hob)形式在涂层中引起涡流，因此继而可产生热量。层材料中的感应电流或感应加热的一个优点是耦合单元可用在投射设备的光束路径之外且不会与层材料直接接触。
此外，可通过适合的耦合单元引入电磁辐射，例如微波。例如，通过产生期望的干涉图案来实现对涂层特别精确的局部加热，使得可局部地加热单独区域。
还可将该单元构造为用于根据材料特性耦合能量，使得涂层材料的电子结构改变且其光学特性变为可控制的，以补偿成像像差。
在投射设备的另一实施例中，还提供用于冷却涂层的装置。相应的冷却设备用作散热片。例如，同样设置在涂层边缘处的冷却单元使得可以有针对性地控制由于能量耦合进涂层材料中而出现的热流。举例而言，在光学元件作为大致圆形透镜元件或板的实施例的情况下，可使用围绕光学元件的边缘延伸的冷却环，其例如具有珀尔帖元件。然后，冷却接触部产生散热片，使得可发生对涂层的有针对性的热影响。
在投射设备的一个实施例中，连续区域包含至少20mm2的面积。在一个特别优选的实施例中，连续区域尤其包含至少24mm2。例如，连续区域以圆形或矩形样式构造，或具有槽的几何形状。特别地，在投射设备用于光刻曝光的步进曝光机(stepper)或扫描曝光机(scanner)中的情况下，矩形区域是特别有利的。此外，例如，石墨烯的矩形表面或膜层可相当容易地制造。此外，可设想光学元件的以镰刀形或新月形样式实施的涂覆区域。这种最后提及的几何形状可用于反射EUV系统中。
用于投射光的涂层优选具有在193nm波长处至少80％的透明度。特别地，涂层的透明度为至少95％。石墨烯涂层获得相应的透明度。
优选地，投射设备被适配成使得层材料的借助于耦合单元的加热大于光学元件通过吸收投射光的加热。如果对层材料的有针对性的加热大于源自非期望的加热光学材料(例如玻璃或光学元件的反射表面)的像差，则由投射光导致的成像像差因此可以简单方式得到补偿。
例如，光学元件为折射元件，例如透镜元件。
光学元件还可为反射元件，例如反射镜。那么，反射镜通常包含基板和另外的反射层，涂层被施加到基板上，另外的反射层例如用于反射极紫外光、DUV光或VUV光(尤其是具有在约193nm范围中的波长)。同样，对于反射光学元件，石墨烯特别有利地适合作为可例如借助于电能或磁能而被外部加热的材料。在用作反射镜的情况下，还有利的是光学元件可由电极驱动，该电极横向安装，即不在光束路径中出现。
因为作为涂层材料的石墨烯以特别薄的方式存在且具有小粗糙度，即可相对于涂层表面均匀地布置，所以几乎没有任何层应力出现，这在EUV光学单元的情况下是特别有利的。与矩阵状加热线布置相比，石墨烯涂层不导致变形。
在投射设备的一个发展例中，还提供传感器装置，其适于检测投射设备的成像特性和/或检测光学元件的位置。
例如，提供控制装置用于根据传感器装置产生的传感器信号控制耦合单元。特别地，例如可根据光学元件或投射设备中的其他光学元件的成像特性驱动电源。因此，可以借助控制装置以可控方式实现借助于涂层对热输入的自动适配。在该情况下，可优化由传感器检测的整个光学投射设备的成像特性。
举例而言，CCD检测器适合作为传感器。此外，可提供位置敏感的传感器，其检测例如光学元件关于预定位置的相对位置。举例而言，借助于检测的干涉图案，可检测和测量光学元件的透镜元件表面或反射镜表面。此外，可使用温度传感器。
此外，提出了一种用于操作相应投射设备的方法。在该情况下，能量被相继耦合进层材料中，其中涂层的所产生的温度分布改变光学元件的光学特性，使得至少部分地补偿因辐射光引起的投射设备成像特性的变化。
在该情况下，该方法可包含以下步骤中的一个或多个：
在相应预定时间周期上，在涂层材料中产生多个电流密度；
尤其借助于热模型检测光学元件的干扰温度分布；和/或
在层材料中产生温度分布，用于补偿因检测的干扰温度分布引起的光学元件光学特性的变化。
举例而言，电流被顺序地注入涂层中，所述电流在各个情况下加热预定区域。仅由于光学元件的涂层和材料的有限热传导特性，出现合成的几何温度分布。从而，实际上可产生任何期望的温度分布图案。合成温度分布可连续适配于各种条件。举例而言，根据检测的投射设备的成像特性，适配能量至涂层中的耦合，因此导致成像像差的减少。
投射设备或方法的进一步可能的实施方式或变型例还包括未明确提及的、关于示例性实施例上文或下文所述特征或方面的结合。在该情况下，本领域技术人员还将增加单独方面作为对相应基础形式的改进或补充。
本发明的进一步构造为从属权利要求和下文所述本发明的示例实施例的主题。基于关于附图的示例性实施例，下文更详细地说明本发明。
附图说明
在该情况下，附图中：
图1示出用于包含投射设备的光刻设备的示例性实施例的示意图；
图2示出光学元件的第一示例性实施例的示意图；
图3示出光学元件的第二示例性实施例的示意图；
图4示出光学元件的第三示例性实施例的示意图；
图5示出光学元件的第四示例性实施例的示意图；
图6示出光学元件的第五示例性实施例的示意图；
图7示出光学元件的第六示例性实施例的示意图；
图8示出光学元件的第七示例性实施例的示意图；
图9示出光学元件的第八示例性实施例的示意图；
图10示出光学元件的第九示例性实施例的示意图；
图11示出包含波前操纵器的光学系统的第一示例性实施例的示意图；
图12示出包含波前操纵器的光学系统的第二示例性实施例的示意图；
图13示出包含波前操纵器的光学系统的第三示例性实施例的示意图；
以及
图14示出包含波前操纵器的光学系统的第四示例性实施例的示意图。
具体实施方式
相同或功能上相同的元件在图中设有相同的附图标记，除非以其他方式表示。
图1示出用于包含投射设备的光刻设备的示例性实施例的示意图。在该情况下，光刻设备1包含照明装置8，其产生投射光L。在深紫外光谱范围内的波长日益用于微光刻或纳米光刻应用。特别地，193nm的波长是惯用波长。例如，相应UV投射光L由氟化氩受激准分子激光器提供。照明装置包含用于会聚光的光学装置，这些光学装置没有更特别详细地说明。
光刻设备1用作将存储或复制在掩模或掩模母版7中的光刻结构信息成像在待处理的晶片11的适合光刻胶上。通过在物平面OE中逐步移动掩模母版或掩模7，常常逐部分地执行晶片11的曝光。在箭头R1的方向上的移动在图1中示出。同时，待曝光的晶片11借助于晶片台12在像平面BE中反平行地移动。方向在图1中由R2指示。因此可连续曝光晶片11的带形或通常矩形部分。这还称为扫描或步进。
实际的光学单元在包含各种光学元件2、5、6的光学系统4中实现。举例而言，透镜元件5、反射镜6或平板适合作为光学元件。多个光学部件，例如折射、反射或其他类型的光学元件可用于相应的光学系统4中。
用在光学系统4中的光学元件的材料可被投射光束L非均匀地加热。特别地，可发生例如为玻璃或陶瓷的分别使用的材料的热膨胀。因此，这可伴随有成像特性的非期望变化。为了补偿由投射光导致的相应效应，至少部分具有由层材料构成的表面涂层的光学元件2设置在光学系统中或投射设备4中。此外，提供用于将能量耦合进光学元件2的涂层或层材料中的耦合单元3。光学元件2处的层材料构造为使得首先由于温度变化而改变层材料的折射率或光学路径长度，其次将利用单元3耦合的能量转变为热能。在该情况下，用于耦合能量的单元，例如触头或照射单元3横向布置在光束路径之外，即明显在光轴A之外。
例如可为透镜元件表面上的石墨烯层的涂层允许有针对性的热输入进入层材料中，并间接进入制造光学元件2的材料中。特别地，因为石墨烯基本上透过约193nm的投射光，所以还可涉及在透射光操作中的波前操纵器。因为例如由石墨烯构成的涂层可特别易于表面地且均匀地实现，所以可将光学元件2或波前操纵器2布置在场附近。
光刻设备进一步包含传感器装置9，其例如构造为CCD相机。CCD相机9例如检测光学系统4的成像特性并给控制装置10提供相应的传感器信号S，该控制装置设计为执行操作投射设备或光刻设备1的方法。利用合适的控制信号CT，该控制装置10控制用于将能量耦合进光学元件2的涂层中的装置，使得可减少或补偿成像像差。替代地，还可提供直接检测设置在光学系统4中的透镜元件和/或反射镜的表面位置的传感器装置9。总体上，控制装置10借助于波前操纵器2、3优化光刻设备的成像特性。例如，传感器可检测透镜元件像差，控制装置10控制进入光束路径中的波前操纵器的表面的且透明的涂层中的温度或热输入。
原则上，传感器装置9是适合的，其检测影响光学元件2的成像相关特性的变量。举例而言，可检测重量、位置、温度等。
在图2-9中更详细地阐明光学元件2的可能示例性实施例。
图2示出可构造为波前操纵器的光学元件的第一示例性实施例的示意图。
图2A显示了横截面，图2B显示俯视图。例如，如图1所示，用在光学系统的光束路径中的光学元件2可具有折射特性。然而，还可设想仅通过对所用材料的热影响来实现波前操纵。举例而言，平面石英玻璃板13在场的附近插入光刻设备(参考图1)的光束路径中。
图2A示出玻璃体13，其尤其透过193nm的UV辐射。薄的透明层100被施加至玻璃体13的表面113。原则上，透明层100可包含例如为铬或硫化钼的金属。然而，优选地，石墨烯用作涂层材料。在该情况下，连续区域100设置有石墨烯涂层14。连续区域100包含光学元件2的光学使用区域，并且例如对应于20至24mm2的矩形槽。下文还称为石墨烯涂层或石墨烯加热层的该均匀涂层的尺寸使得可将波前操纵器2在场附近插入光束路径中。取决于用于制造石墨烯层的方法，还可设想较大的纵长带状区域。举例而言，可执行窄的纵长带涂层使得用于成像目的的投射光均通过涂层。特别是在作为光刻设备的步进曝光机的情况下，仅光学地使用透镜元件或反射镜的窄矩形区域。然而，还可设想各几何形状，其中石墨烯加热层以具有40mm和160mm之间的半径的圆形方式实施。特别是在VUV应用的情况下，光学“覆盖区(footprint)”的复杂几何形状也是可能的。
还可仅给那些需要特别高的非期望热效应补偿的表面区域提供石墨烯加热层。这些区域例如为透镜元件的光学使用区域的外部边缘区域。
在图2中的示图和实施例中，波前操纵器2还具有两个电极3A、3B，其导电地连接至涂层14。图2B中的俯视图显示两个表面电极3A、3B布置在圆形玻璃板13的相对边缘处。利用电接触部或电极3A、3B，可在传导石墨烯层14中产生具有电流密度j的电流。由于电流转变为热能W，会发生对石墨烯层14的有针对性的加热。由于有针对性的加热或由于作为电流密度分布j的电能的有针对性的耦合，首先，石墨烯可被加热，其次电流j区域中的玻璃体13也被加热，因此整体上改变光学特性。举例而言，光学路径长度或折射率由于加热而改变。
层材料或石墨烯涂层首先是透明的，其次是导电的。此外，石墨烯材料是特别光滑的且具有仅几个纳米的粗糙度。在该方面，石墨烯用作透明的导电涂层，其温度分布可被设定。WO 2011/016837提出石墨烯层的制造方法和特性，参考WO 2011/016837的全文。石墨烯可优选施加作为具有小于1nm厚度的单层，其中对具有193nm波长的光的透明度高于97％。然而，还可设想提供多个石墨烯层作为涂层。优选地，石墨烯涂层具有高达24nm的厚度。相应的石墨烯涂层或膜层具有高达375S/cm的导电率。研究显示尤其具有8nm和24nm之间厚度的石墨烯涂层可易于施加至石英玻璃。
电极的横向布置现在允许电流施加至表面的、均匀涂层14。为了改变石墨烯涂层的导电性或电特性，还可对石墨烯材料进行掺杂。特别地，可通过化学气相沉积(CVD)实现石墨烯涂层。在该情况下，通常提供催化剂层，含碳氢化合物的气体施加至该催化剂层。例如，相应催化剂(例如镍铬层)具有石墨烯在催化剂表面上生长的效应。可包含一个或多个层的石墨烯层随后被施加至实际的载体，例如玻璃板或透镜元件表面。已知用于将生长的石墨烯层转移至另外的基板的相应方法。
例如，透过投射光的石墨烯加热层或涂层14可以模制为矩形或平行六面体(parallelepipedal)材料层。为了使作为步进曝光机或扫描曝光机的光刻设备边缘清晰地将带状图像成像在晶片结构上，原则上大约20mm2的连续区域100满足需要。举例而言，区域或涂层材料具有宽度b，长度l以及高度或厚度h。如果从边缘或在边上注入电流，则横截面带为F＝b x 1。基于石墨烯的单位为[S/m]的导电率σ，电阻为R＝1(σF)。总体上，在石墨烯层的情况下可使用欧姆电阻。因此，在石墨烯带100中产生P＝U2/R的热功率，并且获得了P/(b l)＝σh U2/l2的区域相关的热功率密度。给定厚度h＝8nm，假定的导电率σ＝375S/cm且电压U＝53V，热功率密度为80W/m2。在该情况下，假定石墨烯带或平行六面体具有b＝1mm的宽度和l＝10cm的长度。在仅有少量石墨烯层或例如仅一个一纳米单层的情况下，尽管较高的电压是必需的，但是尤其在上述计算示例中给出厚度h＝1nm的情况下，电压为大约146V。这种电压在光刻设备中是可控的。在该方面，利用可以简单方式驱动的电流或电压源，可有成本效益地将能量耦合进涂层。
图3示出作为波前操纵器的光学元件的发展例。例如为石英玻璃板或具有石墨烯涂层14的透镜元件形式的光学元件102在边上具有多个电极15、16、17、18、19、20。接触部或电极15-20布置在圆形玻璃板13的周缘上，与涂层14电接触。此外，提供可控电源22，其联接至六个电极15-20。利用可控电源22，可将用于在石墨烯中产生相应电流密度的各个电流J1-J6注射至接触部15-20或涂层14中，该涂层14构造为优选更均匀的石墨烯层。利用合适的控制信号C1，控制装置10控制可控电源22。
此外，举例而言，可控冷却元件21同样设置成与涂层14或玻璃体13热接触。例如，可构造为珀尔帖元件的该冷却装置21还位于各自的光刻设备的光束路径之外。
在图3的俯视图中，在石墨烯加热层14中示出电场线E，所述场线在接触部15-20之间延伸。举例而言，电极15和电极18之间的电流密度j示为虚线箭头。当开启受控电源22时，这在高电场线密度区域中导致特别高的热功率。在接触电极15附近的相应区域23以圆点方式示于图3中。如果电流被均匀注入，则在石墨烯层14的区域23中发生较大加热。因为冷却接触部21可进一步操作为散热片，会出现例如由q指示且由虚线箭头表示的热流。在该方面，利用多个电极15-20和有针对性地注入电流J1-J6，可在石墨烯层中产生有针对性操纵的热转变，以及因此可以局部地改变温度。举例而言，因此可利用控制装置10确保对成像像差的补偿，该成像像差因各个投射系统中的光学元件或光学元件由于吸收投射光而加热之故出现。
作为图3中的示例性示图的替代，控制装置10例如可控制电源22，使得电流基本上在电极17和18之间流动。也就是说，在图3的方向上，电能到热能的转变出现在玻璃盘13的右上方区域中。如果利用实施为珀尔帖元件的冷却装置21同时进行冷却，则热流(这里未示出)出现在玻璃板13或石墨烯涂层14的上部边缘处。在该方面，透明的且导电的石墨烯层14确保对例如实施为透镜元件102的光学元件的有针对性的热操纵。
图4示出作为波前操纵器的相应光学元件的第三示例性实施例。光学元件202例如构造为位于两个石英玻璃板或氟化钙板24、25之间的石墨烯层14。图4A示出横截面图，图4B示出俯视图。
再次假设石墨烯层，例如1nm厚的三层。在示例性实施例中，14个电极15-20、26-33在边上布置为与石墨烯涂层14电接触。以通过控制装置(图4中未示出)和相应电源或电压源控制的方式将电流注入石墨烯层14中。石墨烯层14的热功率分布以及因此的加热取决于通过层的各个电流。
然后，能量相继耦合进层材料中，使得涂层的合成温度分布改变光学元件的光学特性，这样成像特性中的非期望变化得到补偿。为了该目的，合适的合成温度分布图案可通过单独温度分布图案的叠加产生。
例如，为了产生环形热功率分布，可在电极对之间顺序(即相继)产生电流密度。举例而言，图4B示出电极19和15之间的电流密度j1、电极15和31之间的电流j2。此外，示出了电极30和28之间的电流(j3)、电极30和26之间的电流(j4)、电极27和17之间的电流(j6)。为了实现石墨烯层14的期望热分布或期望的操纵加热，电流相继注入，即电流密度j1在时刻t1，电流密度j2在时刻t2或在预定时间周期t2，电流密度j3、j4、j5和j6在另外的时刻或时间周期t3-t6。各个热功率加在一起以形成期望的热功率分布。在该情况下，可利用伴随加热的石英玻璃板24、25的热容量。原则上，利用大量在边上布置的电极15-20、26-33以及实际上可任意注入的电流和电流方向，可在涂层和相邻透镜元件材料中产生任何期望的几何热功率分布。因注入的电流密度j1-j6而产生的单独热功率加在一起，即使顺序地供给注入的电流密度j1-j6也如此。
还可提供多于14个图4B中示出的电极。在该方面，在波前操纵器的特定实施例和实施方式中，通过控制装置实现对不同电极对的顺序驱动。因为石墨烯是导电的，所以可有成本效益地实现经由例如先前示例性实施例已经提及的接触电极的接触连接。
图5示出波前操纵器302的第四示例性实施例，其可用在场中，即在场附近使用。图5A示出横截面图，而图5B示出俯视图。举例而言，再次提供具有石墨烯涂层14的氟化钙或石英玻璃板13。在图5中的波前操纵器302的实施例中，未提供接触电极。确切地，通过借助于可控磁体的感应将能量输入石墨烯层14中。因此，磁体线圈34-41围绕具有石墨烯涂层14的玻璃盘13布置。
图5B显示磁体线圈34-41围绕例如圆形的玻璃板13的周缘布置。例如，可单独驱动的磁体线圈34-41产生交替磁场。举例而言，磁场B示于图5A中。如在感应炉的情况中，例如，通过感应会在石墨烯层14中产生涡流。通过选择磁场B在时间上和几何上的构造，可在石墨烯层14中局部地设定精确的涡流产生。
特别地，例如当各个光学元件302必须用在极高真空中时，非接触地供应用于在石墨烯层14中产生电流并随后转变为热能的磁能是合适的。那么，在没有必须直接存在于光学元件302上的电极材料(可具有杂质)的情况下，磁场可外部地产生在真空区域之外。在该方面，光学元件13还可被理解为反射镜。特别地，反射光学单元用于使用深紫外光投射的情况中。在石墨烯层14中产生的电流继而提供石墨烯层14的加热以及因此提供石墨烯层14和潜在的伴随加热的玻璃板13的光学特性的变化。
图6示出波前操纵器的又一实施例，其中利用电磁辐射输入能量。图6A示出光学元件402的横截面图，该光学元件例如具有布置在两个玻璃层24、25之间的石墨烯层14。图6B示出用在光束路径中的具有石墨烯层14的玻璃板的俯视图。因为石墨烯14是导电的且尤其对于例如190nm和250nm之间的使用波长是透明的，所以例如可利用微波照射耦合进能量。微波MW产生电流，并因此在石墨烯层14中产生热。为了该目的，适于引入微波辐射MW的四个微波天线42、43、44、45设置在涂覆有石墨烯的玻璃板24、的周围。微波MW的使用波长和频率可适配于石墨烯的电特性。
图6B进一步示出控制装置10，其利用控制信号C1、C2、C3、C4驱动微波天线42、43、44、45。通过引入尤其是微波形式的电磁辐射，例如可以有针对性地加热石墨烯层14中的区域。在该方面，可以有针对性地局部执行被操纵的热输入。在使用多个微波天线42、43、44、45的情况下，例如还可利用干涉图案局部地且以可预定几何形状获得对石墨烯的期望加热。
还可设想通过引入特定电磁辐射来改变用作涂层材料的材料的电子结构。
此外，用于将能量耦合进涂层材料中的现有机构还可彼此结合使用。举例而言，可设想使用电极布置，例如图4中所示出的，还可设想磁体线圈和微波发生器。总体上，尤其在使用石墨烯的情况下，这导致可简单、灵活地局部设定热产生。
图7示出用于局部地限定涂层子段一个可能性，该涂层子段可基本上彼此分开地被加热。在该情况下，没有发生透射光操作中的投射光的遮挡或衍射。
因此，图7示出实施为波前操纵器的光学元件502的第六示例性实施例。
图7A示出横截面示图的局部图，图7B示出俯视图。
图7A在局部图中再次显示玻璃体25，石墨烯涂层14施加在所述玻璃体上。石墨烯层14以多层方式实施，在图7A的示例中示出为具有三个层14A、14B、14C。用于电耦合至石墨烯的电极15在边上示出。可将凹槽并入多层石墨烯层中。图7A示出凹槽、裂缝或缺口46的横截面。可化学地或另外机械地(例如通过机械应力)得到凹槽46。在凹槽46的区域中，例如去除顶部的两个单层14C和14B，使得仅一个单层14A直接保留在玻璃体25上。
在该情况下，凹槽46的范围f为f<λ，其中λ为使用的投射光的波长。例如，在利用λ＝193nm的紫外光的情况下，f在50和100nm之间。由于凹槽(这里还称为亚λ缺口)，光不会发生衍射，因此层在光学上基本保持透明且不造成对光束路径的任何干扰。然而，电阻在凹槽46的区域中增加，使得可更好地彼此独立地驱动单独层区域或区段50-54(如图7B中所示)。
如图7B中所示，凹槽46例如可在其边界内限定出区域或区段50-54，通过凹槽46-49，可以有针对性地利用电流增加热输入。图7B在边上示出九个电极15-20、26、27、28和四个亚λ缺口46、47、48、49，它们在涂层中或涂层14上定界出彼此分隔的五个区段50、51、52、53、54。特别地，对电极15-20、26、27、28的适当驱动使得可彼此独立地加热涂层的部分区域或区段50-54。
由于凹槽46、47、48、49的增加的电阻，还可通过各自的电流更容易地且单独地加热各区段。还可设想将凹槽完全制造为向下直到载体材料(即玻璃体25)的表面125。但是，电场强度则关于凹槽横向地上升。举例而言，假定凹槽宽度为f＝100nm且相邻区段之间的势差为1V，可出现107V/m的场强度。因此，优选地，单层或多层的层更适合留在凹槽底部或谷中。
图8示出波前操纵器602的又一示例性实施例。在该情况下，石墨烯层14再次布置在两个石英玻璃板24、25之间。举例而言，石墨烯层14为三层。电极装置15-20、26-33横向设置在空隙中。以类似于图4中的方式，可以有针对性地彼此独立且分开地驱动电极15-20、26-33，使得基本上可顺序地产生任何期望的电流分布以及由此的热流几何形状。
冷却环或冷却接触部55以环形方式设在光学元件周围。例如，环形冷却接触部55可实施为珀尔帖元件或者另外由诸如金的金属制成。冷却环55用作散热片，从而消散由电能转变为加热的石墨烯和相邻玻璃层中的热能而产生的热量。假定1nm薄的石墨烯层14(其可呈现为三层)，则可期望12000W/mK的导热性。即，假定温度差为80K，则具有1mm宽度和10cm长度的石墨烯带传输8μW的热功率。此外，热量被传输进石英玻璃板24、25。
总体上，特别地，图8的布置中提供了透过UV光的无遮挡的波前操纵器。一个外部表面，例如上部石英玻璃板24的表面124可以非球面形式构造，从而补偿零值波前变形(null wavefront deformation)。
图9示出波前操纵器的光学元件802的另一示例性实施例，该波前操纵器可用于场中，即在场附近使用。图9示出俯视图。举例而言，再次提供具有石墨烯涂层14的氟化钙或石英玻璃板13。逐渐将涂层14施加至板的表面，因此产生区段或部分区域50、51、52。待涂覆有几何上相同的涂层部分的区域14的拼接是可设想的。然而，不规则的遮盖物也是可能的。在使用石墨烯的情况下，可将与薄片或膜层片50、51、52相同的施加至光学元件702的表面上。。
原则上，整个透镜元件或板表面还可涂覆有石墨烯片。
最后，图10示出可用作波前操纵器的光学元件802的第九示例性实施例。光学元件802构造为反射元件，例如反射镜。在图10的示例性实施例中，特别地，也提供石墨烯层14，用于进行经由能量耦合的有针对性的热输入。反射镜802包含基板56，其例如由合适的陶瓷或硅酸钛玻璃构成。石墨烯层14施加至基板56，例如多层的层布置57在设置在所述石墨烯层上时作为反射涂层。
例如，电极3A、3B在横向上沿周向设置。可如先前示例性实施例中说明的那样实施电极的几何形状和布置。特别是在例如图10中所示的反射光学单元或光学元件的情况下，反射涂层57可根据入射的UV辐射变形和变热。利用石墨烯加热层14，可以有针对性地局部补偿加热，或者可获得均匀的温度分布。在该方面，邻接电极3A、3B的石墨烯可用作加热层。石墨烯的优点是特别光滑并具有小表面粗糙度。在该方面，反射涂层57还可牢固地和精确地布置，且不会产生成像像差。特别地，在该情况下，石墨烯的一个优点是其小厚度和关于电传输和热传输的良好传导性。
图11-14示出光学系统中光学元件(如在先前示图中所示)的可能位置。
图11示出光学系统的第一示例性实施例的示意图，该光学系统中，使用例如具有石墨烯涂层的波前操纵器。在该情况下，图11示出如WO 2005/069055 A2的图32所示的光学单元104。沿着光轴A，折射元件58和反射元件59设置为从物平面OE远至像平面BE。
图11中的示图还示出三个光瞳平面P1、P2、P3的位置。在光学系统104的常规实施例中，平板设置在光轴上，位于光瞳平面P1的右侧。现在设置例如具有石墨烯涂层的波前操纵器2代替平板。在光瞳平面P1右侧的布置既不在光瞳附近，也不在场附近，而是在中间。因为例如可在10至20mm2的连续区域范围内均匀地实现石墨烯涂层，所以可以在不干扰光束路径的情况下将波前操纵器定位在该位置。在场附近，可将波前操纵器设置在由图11中的虚线箭头2′指示的位置处。各个透镜元件可分为具有石墨烯涂层的平板和透镜元件，使得发生波前操纵。在光学元件中或在光学元件处的波前操纵器的替代实现方式由2″和点划线箭头指示。
图12示出包含波前操纵器的光学系统的另一示例性实施例。例如，如US2008/0174858 A1的图3，公开了图12中示出的投射透镜204。多个透镜20元件和反射镜59再次设置在物平面OE和像平面BE之间。图12还示出三个光瞳平面P1、P2、P3。还示出了中间像平面Z1和Z2。为了以上述方式使用波前操纵器，在图12中示出两个替代位置。位置2基本上设置在光瞳附近，邻近光瞳P1。然而，还可设想中间位置2′。在场附近，可将波前操纵器设置在反射镜59处。在光学元件中或在光学元件处的波前操纵器的替代实现方式由2″和点划线箭头指示。
图13示出光学系统304的第三示例性实施例的示意图，在该光学系统中，使用例如具有石墨烯涂层的波前操纵器。在该情况下，图13示出如US2008/0024746 A1的图4a所示的EUV光学单元。这里的光学系统包含八个反射镜59。沿着光轴A，作为反射光学元件59的反射镜设置为从物平面OE远至像平面BE。波前操纵器(例如作为反射镜基板中的一个上的石墨烯加热层)尤其设置在光瞳2′附近。例如，另一操纵器2″设置在第四反射镜59处的场附近处。
最后，图14示出光学系统404的第四示例性实施例的示意图，在该光学系统中，可使用例如具有石墨烯涂层的波前操纵器。在该情况下，图14示出如EP 1 881 520 A1的图6所示的例如用于193nm波长的浸没光学单元。除了折射光学元件(即透镜元件)，光学系统在此还包含位于物平面OE和晶片或像平面BE之间的反射镜59。与从EP 12 881 520 A1所知的布置相比，所用光学元件中的至少一个实施为波前操纵器。图14利用虚线箭头2′、2″示出石墨烯加热层布置在场附近的可能位置。
可证实，有利的是尤其将具有用作加热层的石墨烯涂层的波前操纵器明确特别地设置在光束路径中的这样位置处，在所述位置处，在光束路径中传统上设置有平板。因为石墨烯层是透明的，所以还可布置在场附近的区域中。
总体上，例如通过非透明的电极或加热布置，在不会遮挡场和不存在衍射干扰的情况下，这可导致成本效益，以获得易于制造的用于补偿成像像差的波前操纵器。
尽管基于示例实施例已经说明了本发明，但是本发明不限于此，而是可以多种方式变化。因此，提出的用于涂层的材料以及厚度和几何表示应被理解为仅作为示例。尽管主要讨论了石墨烯，但是可被热激发的其他涂层材料也是可能的。借助于波前操纵器，除了提及的辐射导致的加热，还可补偿归因于各个透镜元件或反射镜的变化的材料特性的效应。例如，在相对长的操作之后，可出现材料损坏，其可改变成像特性。
部件列表：
1 投射设备
2 光学元件
3 耦合单元
4 光学系统
5、6 光学元件
7 掩模装置
8 照明系统
9 传感器装置
10 控制装置
11 晶片
12 晶片台
13 玻璃体
14 涂层
15-20 电接触部
21 冷却接触部
22 电源
23 区域
24、25 玻璃板
26-33 电接触部
34-41 线圈
42-45 天线
46-49 凹槽
50-54 涂层部分
55 冷却环
56 反射镜基板
57 反射涂层
58 透镜元件
59 反射镜
100 区域
102 光学元件
104 光学系统
113 表面
124、125 表面
202 光学元件
204 光学系统
302 光学元件
304 光学系统
402 光学元件
404 光学系统
502 光学元件
602 光学元件
702 光学元件
802 光学元件
A 光轴
B 磁场
BE 像平面
C1、C2 控制信号
CT 控制信号
E 电场强度
f 凹槽宽度
j 电流密度
J1-J6 电流
L 投射光
MW 微波辐射
OE 物平面
P1、P2、P3 光瞳平面
q 热流
R1、R2 移动方向
S 传感器信号
W 热量
Z1、Z2 中间像平面

Claims (22)

1.一种投射设备(1)，包含：
光学元件(2)；
包括连续区域的涂层，由所述光学元件支撑，所述涂层包括从由石墨烯、铬和MoS2构成的组中选择的导电材料；以及
耦合单元(3)，构造成在设备使用期间将能量耦合进所述导电材料中，使得所述导电材料将耦合的能量转变为热能，从而在连续区域中产生期望的几何温度分布，
其中，
所述投射设备是光刻投射设备，其构造成在设备使用期间，投射光完全在所述涂层的连续区域内照在所述涂层上；
所述涂层的连续区域不具有在设备使用期间遮挡投射光的元件；
取决于温度变化，从由导电材料和光学元件构成的组中选择的至少一个成员改变光学特性；
光学元件的整个光学使用区域由导电材料覆盖，
其中，所述连续区域直接在光学元件上借助化学气相沉积而产生。
2.根据权利要求1所述的投射设备(1)，其中，耦合单元(3)横向地布置在所述连续区域(100)外部。
3.根据权利要求1所述的投射设备(1)，其中，所述导电材料具有线性电阻。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述导电材料仅包含单层和/或多层石墨烯。
5.根据权利要求1所述的投射设备(1)，其中，所述导电材料包含掺杂的传导石墨烯。
6.根据权利要求1所述的投射设备(1)，其中，所述石墨烯通过化学气相沉积制造。
7.根据权利要求1所述的投射设备(1)，其中，所述涂层具有凹槽(46)，该凹槽的宽度小于所用投射光的波长。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述单元(3)适于耦合电能、磁能和/或电磁能。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备，其中，所述耦合单元(3)实施为位于所述连续区域的边缘处的电接触部(15-20，26-33)，具有多个电极。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述耦合单元(3)包含线圈装置(34-41)。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备，还包含用于冷却所述涂层(14)的装置(21，55)。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述连续区域(100)包含至少20mm2的面积。
13.根据权利要求12所述的投射设备(1)，其中，所述连续区域(100)包含至少24mm2的面积。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述涂层(14)具有对波长为193nm的投射光至少80％的透明度。
15.根据权利要求14所述的投射设备(1)，其中，所述涂层(14)具有对波长为193nm的投射光至少95％的透明度。
16.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述投射设备(1)被适配为使得借助于所述耦合单元(3)对所述导电材料的加热大于所述光学元件(2)通过吸收投射光的加热。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述光学元件(2)是折射元件。
18.根据权利要求17所述的投射设备(1)，其中，所述光学元件(2)是透镜元件。
19.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，其中，所述光学元件(2)是反射元件。
20.根据权利要求19所述的投射设备(1)，其中，所述光学元件(2)是反射镜。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的投射设备(1)，还包含传感器装置(9)和控制装置(10)，该传感器装置用于检测所述投射设备(1)的成像特性和/或所述光学元件(2)的位置，该控制装置用于根据由所述传感器装置(9)产生的传感器信号(S)控制所述耦合单元。
22.一种用于操作根据权利要求1至21中任一项所述的投射设备(1)的方法，其中，能量被相继地耦合进所述导电材料中，其中，所述涂层(14)的所产生的温度分布改变所述光学元件(2)的光学特性，使得至少部分地补偿因辐射光引起的所述投射设备(1)成像特性的变化。
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