DE102007034089A1

DE102007034089A1 - Optisches Element aus synthetischem Quarzglas

Info

Publication number: DE102007034089A1
Application number: DE102007034089A
Authority: DE
Inventors: Eric Dr. Eva
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2007-07-21
Publication date: 2008-02-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Element für eine Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie bei einer Arbeitswellenlänge von 248 nm oder 193 nm aus synthetischem Quarzglas, welches einen OH-Gehalt von weniger als 100 ppm und einen H2-Gehalt von weniger als 1015 Molekülen/cm3 aufweist. Ein solches Quarzglas kann nach einem Soot-Verfahren hergestellt werden. In einer Projektionsbelichtungsanlage, welche mit einer Arbeitswellenlänge von 248 nm betrieben wird, können fast alle optischen Elemente aus diesem Quarzglas gefertigt werden. Bei einer Betriebswellenlänge von 193 nm können optische Elemente an verhältnismäßig gering belasteten Positionen aus diesem Glas hergestellt werden. Die induzierte Absorption alpha1nd(N) eines solchen Quarzglases weist als Funktion der Anzahl der Laserpulse, mit denen es bestrahlt wird, zwei Regimes auf, wobei die induzierte Absorption im ersten Regime mit einer Funktionsgleichung alphaind1(N)=aH2N und im zwiten Regime mit einer Funktionsgleichung alphaind2(N)=cHdN0, wobei H die Energiedichte der eingestrahlten Laserpulse bezeichnet, und a und c Konstanten sind. Der Exponent d weist einen Wert <= 1 auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Element aus einem synthetischen Quarzglas, insbesondere für den Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, eine Projektionsbelichtungsanlage mit einem derartigen optischen Element, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen optischen Elements, ein Verfahren zur Herstellung einer Projektionsbelichtungsanlage und eine Verwendung eines synthetischen Quarzglases in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie.
Als Material für optische Elemente, insbesondere für Linsen in optischen Systemen, die mit Laserlichtquellen, insbesondere mit Excimer-Laserlichtquellen, bei UV-Wellenlangen betrieben werden, wird häufig Quarzglas wegen seiner sehr guten Transmissionseigenschaften für Wellenlängen bis hinunter zu 180 nm verwendet. Ein Beispiel für ein solches optisches System ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie. Solche Projektionsbelichtungsanlagen werden häufig mit Arbeitswellenlängen von 248 nm oder 193 nm betrieben. Andere optische Systeme, die ebenfalls in diesem Wellenlängenbereich betrieben werden, sind Systeme zur Laser-Materialbearbeitung, Belichtungsanlagen für die Herstellung von Flat Panel bzw. TFT-Displays, Systeme zum TFT-Annealing, Inspektionssysteme für die Defektinspektion.
Eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie weist neben einem Projektionsobjektiv zur Abbildung einer Struktur eines Retikels auf einem lichtempfindlichen Substrat, dem Wafer, weitere optische Teilsysteme auf, insbesondere ein Beleuchtungssystem zur Formung einer homogenen Beleuchtung des Retikels. Optische Elemente zur Verwendung in diesen optischen Teilsystemen werden bevorzugt aus synthetischem Quarzglas hergestellt.
Die Herstellung von synthetischem Quarzglas von ausreichender Qualität zur Anwendung in einer Projektionsbelichtungsanlage kann beispielsweise nach allgemein bekannten Verfahren durch Oxidation oder Flammenhydrolyse siliziumhaltiger Ausgangssubstanzen hergestellt werden. Bei diesen Verfahren werden in der Regel mittels eines Brenners SiO₂-Partikel erzeugt und schichtweise auf einem Träger abgeschieden. Bei hoher Temperatur der Flamme und des Trägers kommt es zu einem unmittelbaren Verglasen der SiO₂-Partikel (sog. „Direktverglasen" oder „Direktabscheidung"). Im Unterschied dazu ist bei dem sogenannten „Soot-Verfahren" die Temperatur der Flamme und des Trägers so niedrig gewählt, dass ein pulverartiges Produkt abgeschieden wird, welches in einem separaten Sinterschritt zu transparentem Quarzglas verglast wird. Die im folgenden verwendete Bezeichnung „nach dem Soot-Verfahren hergestellt" bezeichnet daher ein Quarzglas, welches mittels Oxidation oder Flammenhydrolyse zunächst als pulverförmiges Zwischenprodukt mit anschließendem Sinterschritt zur Verglasung hergestellt wurde
Die DE 199 42 443 A1 (entsprechend US 6,376,401 ) beschreibt ein Herstellverfahren für synthetisches Quarzglas mit hoher Durchlässigkeit für Ultraviolettstrahlung bis zu Wellenlängen von 157 nm und einem geringen Gehalt an Hydroxylgruppen, den sogenannten OH-Gruppen. Die Anwendung des Soot-Verfahrens soll es ermöglichen, den Gehalt an OH-Gruppen in den Bereich unterhalb von ca. 70 ppm zu reduzieren, unter gleichzeitiger Minimierung des Gehaltes an Chlor und metallischen Verunreinigungen. Die Minimierung des Gehaltes an OH-Gruppen wird dabei im Hinblick auf verbesserte Transmission angestrebt, da davon ausgegangen wird, dass diese OH-Gruppen eine Absorption in einer Bande des Ultraviolettbereiches um 165 nm verursachen, die zu einer Transmissionserniedrigung des Quarzglases bei Bestrahlung mit einer Wellenlänge von 157 nm führt.
Unter dem OH-Gehalt wird hier und im folgenden ein über das Volumen eines Quarzglasrohlings bzw. eines aus dem Quarzglas hergestellten optischen Elements gemittelter OH-Gehalt verstanden (z.B. arithmetisches Mittel von mindestens drei über das Volumen gleichmäßig verteilten Messpunkten). Der OH-Gehalt wird spektroskopisch, beispielsweise durch IR-Spektroskopie, ermittelt. Die Angabe in ppm bezieht sich auf den Gewichts-Anteil der Hydroxylgruppen (sog. „Gew.-ppm"). Die Umrechnung von dieser Konzentrationseinheit in die Anzahl an Hydroxylgruppen pro cm³ im Quarzglas ist nach der in DE 10 2004 018 887 A1 angegeben Umrechnungsregel möglich.
Eine ausreichende Transmission des Quarzglasmaterials ist jedoch nur eine Voraussetzung für seine Eignung beim Einsatz in hoch komplexen optischen Systemen, wie beispielsweise Beleuchtungssystemen oder Projektionsobjektiven für die Mikrolithographie. Es ist bekannt, dass Laserbestrahlung bei Wellenlangen von 193 nm, aber auch schon von 248 nm, zu strahlungsinduzierten Dichteänderungen des Quarzglasmaterials (ihren kann, welche mit Brechungsindex-Änderungen verbunden sind. Diese Änderungen der optischen Eigenschaften können in Lithographie-Systemen unter anderem zu Abbildungsfehlern führen, die die Lebensdauer der Systeme begrenzen und gegebenenfalls eine Auswechslung und Nachjustage erforderlich machen.
Ein seit längerem bekannter Effekt ist eine strahlungsinduzierte Verdichtung des Quarzglasmaterials, die mit einer Brechzahlerhöhung im bestrahlten Bereich verbunden ist. Dieser Effekt wird als „Compaction" oder „Kompaktierung" bezeichnet. Die Compaction ist ein häufig untersuchtes Phänomen, welches besonders klar bei Bestrahlung mit relativ großen Energiedichten von beispielsweise mehr als 0,5 mJ/cm² nachweisbar ist. Um zu vermeiden, dass Compaction im kritischen Umfang bei den typischen Arbeitsenergiedichten und Arbeitswellenlängen in Lithographiesystemen auftritt, wurde vorgeschlagen, das Quarzglasmaterial bei hohen Energiedichten vorzubestrahlen oder mechanisch zu verdichten, so dass die Compaction bereits vor Inbetriebnahme des Quarzglasmaterials weitgehend abgeschlossen ist, um auf diese Weise ein bei den Gebrauchsstrahlungsdichten relativ stabiles Material zu erhalten (vgl. z.B. US 6,205,818 B1 und US 6,295,841 B1 ).
Besonders bei niedrigeren Energiedichten im Bereich der Betriebsenergiedichten von Lithographiesystemen, das sind diejenigen Energiedichten, die beim Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage anfallen, wird noch ein gegenläufiger Effekt wirksam, der mit einer strahlungsinduzierten Ausdehnung des Materials verbunden ist und eine Brechzahlerniedrigung bewirkt. Dieser Effekt einer strahlungsinduzierten Dichteabnahme wird als „Rarefaction" bezeichnet. Hinweise auf diesen Effekt sind den Artikeln „Radiation effects in hydrogen-impregnated vitreous silica" von J.E. Shelby in J. Appl. Phys. Vol. 50, Seiten 370ff (1979) oder „Behavior of Fused Silica Irradiated by Low Level 193 nm Excimer Laser for Tens of Billions of Pulses" von C.K. Van Peski, Z. Bor, T. Embree und R. Morton, Proc. SPIE, Vol. 4347, Seiten 177 bis 186 (2001), sowie dem Artikel „Mechanisms of radiation induced defect generation in fused silica", U. Natura et al., Proceedings of SPIE, Vol. 5273, 155-163, Boulder, 2003, entnehmbar.
Ein weiterer Alterungseffekt, der in Lithographiesystemen beobachtet wird, insbesondere wenn die Linsen mit polarisiertem Licht bestrahlt werden, ist die sogenannte polarisationsinduzierte Doppelbrechung (PIB). So führt beispielsweise Bestrahlung mit linear polarisiertem UV-Licht zu einer direkten Doppelbrechung, die nicht auf einer Dichteänderung des Materials beruht. In DE 10 2004 017 031 A1 ist ein Quarzglas beschrieben, dass gegen PIB und Compaction besonders resistent sein soll. Als wesentlich für ein derartiges Quarzglas wird dort ein verhältnismäßig geringer OH-Gehalt von 30 bis 200 ppm in Kombination mit einer sog. „fiktiven Temperatur" von mehr als 1000°C angegeben. Die fiktive Temperatur charakterisiert die spezifische Netzwerkstruktur des Quarzglases (die Matrix). Je geringer die Abkühlraten nach der Verglasung gewählt werden, desto geringer fällt die fiktive Temperatur aus. Daher entspricht eine niedrige fiktive Temperatur, beispielsweise von weniger als 900°C einer besonders dichten Netzwerkstruktur mit einer geringen Defektdichte. Aufgrund der besonderen Eigenschaften des Quarzglases bildet sich aber auch bei einer sehr hohen fiktiven Temperatur ein dichtes Netzwerk aus, vgl. z.B. DE 10 2004 017 031 A1 . Gemäß dieser deutschen Offenlegungsschrift soll die dichte Struktur des Quarzglas-Netzwerks in Verbindung mit dem niedrigen OH-Gehalt eine weitere Kompaktierung verhindern. Gleichzeitig soll die dichte Netzwerkstruktur eine Reduzierung der PIB bewirken. Das Quarzglas gemäß DE 10 2004 017 031 A1 wird weiterhin nachträglich bei einer Temperatur unterhalb von 500°C mit Wasserstoffbeladen, da H₂ eine ausheilende Wirkung in Bezug auf während der Bestrahlung auftretende UV-induzierte Defekte bewirkt. Die Beladung mit Wasserstoff bei einer Temperatur unterhalb von 500°C bezeichnet man auch als „Kaltbeladung".
Entsprechend bezeichnet man Quarzgläser, deren H₂-Gehalt mit Hilfe dieses Verfahrens auf einen Wert über der Nachweisgrenze, insbesondere auf einen Wert von mehr als 10¹⁶ Molekülen/cm³, gebracht wird, als „kaltbeladene Quarzgläser".
Weitere über die Bestrahlungszeit veränderliche Alterungseffekte sind die induzierte und die transiente Absorption. Die induzierte Absorption wird durch bestrahlungsinduziertes Aufbrechen von Bindungen in der Quarzglasmatrix verursacht. Die transiente Absorption nimmt bei Bestrahlung schnell zu und relaxiert nach Ende der Bestrahlung wieder. Dieser Effekt wird bereits an noch nicht vorbestrahltem Glas beobachtet, sofern dieses SiH-Bindungen enthält. Die transiente Absorption nimmt in der Regel im Laufe der Nutzung des Quarzglases zu, wenn die SiH- bzw. SiOH-Konzentration in der Matrix zunehmen. Eine solche Zunahme wird durch die Absättigung von bei Bestrahlung gebrochenen Matrixbindungen durch freien Wasserstoff verursacht.
Die DE 198 41 932 A1 gibt einen Quarzglastyp an, bei dem die induzierte Absorption im Laufe der Bestrahlungsdauer zunächst rasch ansteigt, dann jedoch in eine Sättigung auf niedrigem Niveau einmündet. Ein solcher Glastyp soll durch Flammenhydrolyse mittels Direktabscheidung hergestellt werden. Dabei wird durch nachträgliches Austreiben von Wasserstoff durch Tempern ein Wasserstoffgehalt von maximal 5 × 10¹⁶ Molekülen/cm³ und ein OH-Gehalt von mindestens 400 ppm eingestellt.
Die Angabe des H₂-Gehalts bezieht sich hier und im folgenden, entsprechend dem OH-Gehalt, auf einen über das Quarzglas-Volumen gemittelten Wert. Der H₂-Gehalt wird aufgrund einer Raman-spektroskopischen Messung ermittelt, die von Khotimchenko et al. in dem Artikel „Determining the Content of Hydrogen Dissolved in Quartz Glass Using the Methods of Raman Scattering and Mass Spectrometry", in „Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii", Vol. 46, No. 6 (1987), Seiten 987 bis 991 beschrieben worden ist. Die Kalibrierung erfolgt mittels Ausgasen des H₂-Gehalts einer Vergleichsprobe im Vakuum und Bestimmung des Volumens des ausgegasten H₂.
Aus der JP 4-97922 ist bekannt, dass ein hoher Gehalt an OH-Gruppen zu einer Reduktion der induzierten Absorption des Glases bei UV-Laserbestrahlung führen soll.
Der aus DE 198 41 932 A1 bekannte Glastyp weist beim Einsatz in einem Objektiv einer Projektionsbelichtungsanlage der Lithographie immer noch eine höhere Kompaktierung und eine stärkere PIB und transiente Absorption im Vergleich zu OH-ärmeren und kaltbeladenen Gläsern auf. Damit kann dieses Quarzglas zwar für optische Elemente verwendet werden, welche an solchen Positionen im Objektiv eingesetzt werden, die eine geringe Strahlungsbelastung aufweisen. Bei einer erhöhten Strahlungsbelastung, insbesondere wenn die Bestrahlung nicht rotationssymmetrisch erfolgt, wie beispielsweise bei bestimmten Beleuchtungssettings wie Dipol-Beleuchtung, ist dieses Glas wegen seiner Compaction ungeeignet, bei einer Betriebswellenlänge von 193 nm und Energiedichten unter 50 bis 200 μJ/cm² je nach Pulsdauer wegen seiner Rarefaction.
Ein Soot-Glas mit einem OH-Gehalt unter 300 ppm und mittels Kaltbeladung erhöhtem H₂-Gehalt weist den Nachteil auf, dass die induzierte Absorption unter UV-Bestrahlung über die Betriebsdauer des optischen Elements in einer Projektionsbelichtungsanlage kontinuierlich zunimmt und damit auch zunehmend die Abbildungsqualität und -effizienz des Objektivs negativ beeinflusst. Die Abbildungsqualität wird dabei in der Weise beeinflusst, dass durch die induzierte Absorption eine lokale Aufheizung des optischen Elements erfolgt, auch bezeichnet als „lens heating". Diese Aufheizung ist lokal auf die bestrahlten Stellen des optischen Elements begrenzt, und führt damit auch zu einer lokalen Veränderung der Abbildungseigenschaften. Die Abbildungseffizienz wird ganz allgemein schlechter, da ein Teil der UV-Strahlung durch die induzierte Absorption absorbiert wird und damit nicht mehr an der Abbildung mitwirken kann.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein optisches Element aus synthetischem Quarzglas anzugeben, das für den Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Arbeitswellenlänge 248 nm bzw. der Arbeitswellenlänge 193 nm geeignet ist. Es ist ferner die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Projektionsbelichtungsanlage anzugeben, deren optische Eigenschaften sich durch strahlungsbedingte Schädigungen ihrer optischen Elemente nicht oder nur in so geringem Maße verändern, dass ein stabiler Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element gemäß Anspruch 1. Weiterhin wird die Aufgabe gelöst durch eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß Anspruch 14, ein Herstellungsverfahren für ein optisches Element gemäß Anspruch 27, ein Herstellungsverfahren für eine Projektionsbelichtungsanlage gemäß den Ansprüchen 31 und 32 und die Verwendung eines synthetischen Quarzglases in einem Objektiv gemäß Anspruch 33.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfinder haben erkannt, dass für transmittierende optische Elemente in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie ein synthetisches Quarzglas, welches einen OH-Gehalt von weniger als 100 ppm, bevorzugt weniger als 50 ppm, insbesondere weniger als 30 ppm, und einen H₂-Gehalt von weniger als 10¹⁵ Molekülen/cm³ aufweist, vorteilhaft eingesetzt werden kann. Ein solches Quarzglas zeigt nicht nur eine hohe Strahlungsbeständigkeit im Hinblick auf Effekte wie Kompaktierung, Rarefaction, PIB und transiente Absorption, sondern ist auch bezüglich der induzierten Absorption für Lithographie-Anwendungen vorteilhaft.
Zwar zeigt die induzierte Absorption eines solchen Quarzglases unter UV-Bestrahlung zunächst einen starken Anstieg, sie geht aber bei weiterer Bestrahlung in eine Sättigung auf relativ niedrigem Niveau über. Der Verlauf der induzierten Absorption α_ind als Funktion der Anzahl der Laserpulse N, denen das optische Element ausgesetzt ist, zeigt bei einer Wellenlänge von weniger als 250 nm ein erstes Regime für Pulszahl N₀ bis N₁, welches mit einer ersten Funktionsgleichung α_ind1(N) beschreibbar ist, und ein zweites Regime für Pulszahl N_s bis N₂, welches mit einer zweiten Funktionsgleichung α_ind2(N) beschreibbar ist, wobei α_ind1(N) nicht mit α_ind2(N) identisch ist. Dabei gilt N₀ < N₁ < N_s < N₂. Ns ist ein Schwellenwert der Pulszahl, ab dem die induzierte Absorption in eine Sättigung übergeht, d.h. ab dem die induzierte Absorption nicht mehr von der Pulszahl abhängig ist. Insbesondere ist der Verlauf der induzierten Absorption im ersten Regime mit α_ind1(N) = aH²N und der Verlauf im zweiten Regime mit α_ind2(N) = cH^dN⁰ beschreibbar, wobei H die Energiedichte der eingestrahlten UV-Laserpulse bezeichnet und a, c und d Konstanten sind, die von Eigenschaften des Materials abhängen.
Dieses Verhalten ähnelt dem des aus DE 198 41 932 A1 bekannten Quarzglases. Im Gegensatz zu dem dort beschriebenen Glas weist das erfindungsgemäß eingesetzte Glas jedoch einen erheblich niedrigeren OH-Gehalt von weniger als 100 ppm auf. Dies bewirkt ein deutlich verbessertes Verhalten bezüglich Kompaktierung und gewährleistet damit einen stabileren Brechungsindex des optischen Elements während seiner gesamten Lebensdauer.
Entgegen der Angabe in DE 198 41 932 A1 , dass für das Erreichen einer Sättigung der induzierten Absorption auf niedrigem Niveau die Herstellbedingungen des Quarzglases entscheidend sind, insbesondere dass ein Herstellverfahren mit Direktverglasung angewendet wird, zeigt sich, dass auch ein nach einem Soot-Verfahren hergestelltes Glas mit niedrigem H₂-Gehalt eine Sättigung der induzierten Absorption auf niedrigem Niveau erreichen kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der H₂-Gehalt sogar unterhalb der Nachweisgrenze der weiter oben beschriebenen Messmethode per Ramanspektroskopie mit Kalibrierung mittels Ausgasen im Vakuum liegt.
Wird die Projektionsbelichtungsanlage mit einem KrF-Laser, also bei einer Arbeitswellenlänge von 248 nm betrieben, so kann dieses Quarzglas für nahezu alle transmittierenden optischen Elemente, sowohl im Beleuchtungssystem als auch im Projektionsobjektiv, vorteilhaft eingesetzt werden. Der besondere Vorteil hinsichtlich der geringen induzierten Absorption zeigt sich insbesondere bei Linsen, welche einer hohen Strahlungsbelastung ausgesetzt sind. Vorteilhaft ist dabei besonders die Verwendung dieses Glastyps für Linsen mit einer Mittendicke zwischen 1 und 10 cm, welche einer Strahlungsenergie von weniger als 5 mJ/cm², bevorzugt weniger als 1 mJ/cm², insbesondere weniger als 200 μJ/cm², bei einer Lebensdauer von etwa 100 Milliarden Laserpulsen ausgesetzt sind. Eine typische Pulsdauer liegt dabei bei 15 bis 30 ns (integral square), bei Pulsstreckung (pulse stretching) sogar bis zu 150 ns. Speziell im Beleuchtungssystem fallen Betriebsenergiedichten von bis zu 5 mJ/cm² an, im Projektionsobjektiv sind die Betriebsenergiedichten üblicherweise geringer.
Im Projektionsobjektiv wirkt sich die strahlungsbedingte Schädigung optischer Elemente aus Quarzglas vor allem dann negativ auf die Abbildungsqualität aus, wenn die optischen Elemente asymmetrisch mit Strahlung beaufschlagt werden und damit eine asymmetrische, d.h. nicht rotationssymmetrische, Schädigung auftritt. Dies ist beispielsweise bei Verwendung besonderer asymmetrischer Beleuchtungssettings der Fall. Insbesondere Dipol-Settings verursachen eine stark asymmetrische Schädigung des optischen Elements. Auch der weiter oben beschriebene Effekt der asymmetrischen Linsenerwärmung (lens heating) durch Absorption macht sich bei solchen optischen Elementen besonders bemerkbar. Es ist daher besonders vorteilhaft, das angegebene OH- und H₂-arme Quarzglas für optische Elemente einzusetzen, die in derart asymmetrischer Weise intensiver UV-Strahlung ausgesetzt sind. Dies sind insbesondere optische Elemente im Bereich einer Pupillenebene.
Andere optische Elemente, für die ein solches Quarzglas vorteilhaft eingesetzt werden kann, sind Filterelemente oder diffraktive bzw. refraktive optische Elemente. Solche Elemente werden meist im Beleuchtungssystem eingesetzt. Mit diffraktiven optischen Elementen sind solche Elemente gemeint, die beugende Strukturen (z. B. eine Mikrostrukturierung) tragen, wie Gitter oder Streuscheiben, während unter refraktiven optischen Elementen insbesondere Mikrolinsenarrays zu verstehen sind. Diese Elemente sind in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Arbeitswellenlänge von 248 bzw. 193 nm typischerweise nur 1 bis 3 mm dick, und sind im allgemeinen 5 bis 20 mal höheren Energiedichten als Quarzglaslinsen ausgesetzt und deshalb besonders anfällig für strahlungsinduzierte Schädigung. Besonders vorteilhaft zeigen sich bei einer Arbeitswellenlänge von 248 nm die Eigenschaften des oben angegebenen H₂- und OH-armen Glases bei derartigen Elementen bezüglich induzierter Absorption bei einer Strahlungsbelastung von 1 bis 10 mJ/cm² über eine Lebensdauer von etwa 20 bis 100 Milliarden Laserpulsen.
Auch in einer mit einem ArF-Laser, also bei einer Arbeitswellenlänge von 193 nm, betriebenen Projektionsbelichtungsanlage kann ein Quarzglas gemäß Anspruch 1 mit Vorteil eingesetzt werden. Bei dieser Wellenlänge ist die induzierte Absorption als Funktion der Anzahl der Laserpulse, denen das Quarzglas ausgesetzt wird, etwa um einen Faktor 10 gegenüber der bei gleicher Energiedichte H induzierten Absorption bei 248 nm erhöht. Daher kommt die Verwendung dieses Quarzglases in einem Beleuchtungssystem oder einem Projektionsobjektiv bei einer bei 193 nm betriebenen Projektionsbelichtungsanlage vor allem für weniger stark belastete optische Elemente in Frage. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung für Linsen, welche eine Mittendicke von 1 bis 10 cm aufweisen, und einer Energiedichte von weniger als 50 μJ/cm², insbesondere weniger als 20 μJ/cm², bei einer Lebensdauer von 200 bis 300 Milliarden Laserpulsen ausgesetzt sind.
Vorteilhaft lässt sich dieser Glastyp auch bei 193 nm für Filterelemente, diffraktive optische Elemente oder refraktive optische Elemente einsetzen, welche eine Dicke von 0,3 bis 3 mm aufweisen. Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung für solche Elemente bei dieser Wellenlänge bei einer Strahlungsbelastung von 1 bis 3 mJ/cm² bei einer Lebensdauer von etwa 20 bis 100 Milliarden Laserpulsen. Die Pulslänge bei Projektionsbelichtungsanlagen mit einer Arbeitswellenlänge von 193 nm liegt typischerweise bei oder über 150 ns.
Bei der Herstellung des beschriebenen OH-armen und H₂-armen synthetischen Quarzglases für optische Elemente für UV-Anwendungen ist es besonders günstig, ein Soot-Verfahren zu verwenden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn während des Herstellungsverfahrens kein Wasserstoff in das Quarzglas eingebracht wird, so dass während des gesamten Herstellungsprozesses der H₂-Gehalt einen Wert von 10¹⁵ Molekülen/cm³ nie übersteigt. Gegenüber Quarzgläsern, bei denen der H₂-Gehalt während des Herstellungsprozesses über diesen Wert steigt, und bei denen H₂ nachträglich wieder ausgetrieben wird, um den H₂-Gehalt auf 10¹⁵ Moleküle/cm³ zu senken, weist ein derart hergestelltes Quarzglas eine geringere Anzahl von Vorgängerdefekten durch H₂-Überschuss auf. Derartige Vorgängerdefekte entstehen zum einen dadurch, dass es durch Einbringen von H₂ zu lokalen Verspannungen in der Glasmatrix kommt. Zum anderen kann Wasserstoff auch lokal durch chemische Reaktionen an Schwachstellen der Matrix Defekte ohne Bestrahlung bilden. Beim nachträglichen Austreiben von H₂ relaxieren diese Defekte nicht vollständig, so dass ein Quarzglas, dessen H₂-Gehalt während des Herstellungsprozesses signifikant höher als 10¹⁵ Moleküle/cm³ war, eine höhere Defektdichte aufweist, als ein Quarzglas, dessen H₂-Gehalt immer kleiner oder gleich 10¹⁵ Moleküle/cm³ betrug. Diese geringere Defektdichte bewirkt eine Verringerung der Compaction und gleichzeitig eine Absenkung des Sättigungsniveaus der induzierten Absorption, also des oben beschriebenen zweiten Regimes der induzierten Absorption.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
1 zeigt schematisch die induzierte Absorption verschiedener synthetischer Quarzgläser als Funktion der Anzahl der Laserpulse, denen die Quarzgläser ausgesetzt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage mit einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv, die transmittierende optische Elemente aus synthetischem Quarzglas enthält;
1 zeigt qualitativ die induzierte Absorption α_ind in cm^–1 bei verschiedenen synthetischen Quarzgläsern als Funktion der Anzahl von UV-Laserpulsen, mit denen die Gläser bestrahlt werden. Eine Messung einer derartigen Charakteristik der induzierten Absorption als Funktion der Bestrahlungsdauer bzw. der Anzahl der Laserpulse, denen die Probe ausgesetzt wird, kann in analoger Weise wie in DE 198 41 932 , oder in der Publikation R.J. Araujo et al., „Induced Absorption in Silica (A Preliminary Model), Proc. of SPIE, Vol. 3424, S. 2–9, San Diego, 1998, beschrieben, durchgeführt werden.
Kurve A zeigt den Verlauf der induzierten Absorption eines synthetischen Quarzglases, welches durch Direktabscheidung gewonnen wurde und das einen OH-Gehalt von 900 ppm und einen H₂-Gehalt von 10¹⁷ Molekülen/cm³ aufweist. Mit einer Energiedichte H, welche typischerweise zwischen 0,2 mJ/cm² und 100 mJ/cm² gewählt wird, und der Pulszahl N folgt die induzierte Absorption einer Funktionsgleichung α_ind(N) = bH^e × N, wobei der Exponent e ungefähr gleich 2 ist. Der Wert b entspricht einer materialabhängigen Konstante. Dieses Verhalten ist für direktabgeschiedene Quarzgläser mit einem derart hohen OH- und H₂-Gehalt charakteristisch.
Auch Quarzgläser, welche nach einem Soot-Verfahren gewonnen wurden, und die einen OH-Gehalt zwischen 100 und 400 ppm und einen H₂-Gehalt von mehr als 10¹⁶ Molekülen/cm³ aufweisen, zeigen einen solchen Verlauf der induzierten Absorption. Im Vergleich zu direktabgeschiedenen Quarzgläsern, zeigen solche Soot-Gläser eine geringere Rarefaction. Signifikante Rarefaction ist erst bei sehr hohen H₂-Gehalten ab 1 bis 5 × 10¹⁷ Molekülen/cm³ zu erwarten, vgl. U. Natura et al., „Mechanisms o radiation induced defect generation in fused silica", Proceedings of SPIE, Vol. 5273, 155–163, Boulder, 2003.
Auch Soot-Gläser mit einem niedrigeren OH-Gehalt von 1 bis 100 ppm und einem verhältnismäßig hohen H₂-Gehalt von 5 × 10¹⁵ Molekülen/cm³ bis 5 × 10¹⁷ Molekülen/cm³ weisen qualitativ den gleichen Verlauf der induzierten Absorption entsprechend Kurve A auf. Solche Gläser werden vor dem Sintervorgang, der zur Verglasung führt, aggressiv getrocknet, um den niedrigen OH-Gehalt einzustellen. Anschließend wird der auf Liefermaß gebrachte Rohling bei Temperaturen unter 500°C mit Wasserstoff beladen, bis der hohe H₂-Gehalt eingestellt ist.
Kurve B zeigt qualitativ den Verlauf der induzierten Absorption als Funktion der Pulszahl für ein synthetisches Quarzglas, welches nach dem in DE 198 41 932 A1 beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Bei einem solchen durch Direktabscheidung gewonnenen Glas, wird während der Herstellung durch eine Temperbehandlung der bereits bei der Synthese eingebaute Wasserstoffgehalt um fast eine Größenordnung reduziert. Der OH-Gehalt beträgt mindestens 400 ppm. Bei einem solchen Glas ist die Steigung der induzierten Absorption als Funktion der Pulszahl zwar anfänglich steiler im Vergleich zu Kurve A, die induzierte Absorption kommt aber zu einer frühen Sättigung, so dass für hohe Pulszahlen N das wasserstoffarme Glas günstiger abschneidet als Gläser mit hohem Wasserstoffgehalt, die eine Charakteristik der induzierten Absorption gemäß Kurve A aufweisen.
Eine mögliche Erklärung für diesen Effekt liegt darin, dass durch UV-Einfluss gebrochene Bindungen in Anwesenheit von H₂ abgesättigt werden können und damit irreversibel gebrochen sind. Bei H₂-Mangel besteht dagegen die Möglichkeit, dass sich gebrochene Bindungen wieder zu Si-O-Si zurückbilden, oder in anderer Form zu anderen funktionellen Gruppen abgesättigt werden, welche eine weniger starke Absorption als die -SiH-Gruppen zeigen. Dies führt zu einer frühen Sättigung der induzierten Absorption auf niedrigem Niveau.
Nachteilig an einem solchen relativ H₂-armen, direkt abgeschiedenen Quarzglas ist jedoch, dass es in der Regel signifikante Rarefaction aufweist, was den Einsatz in Objektiven für die Projektionslithographie erschwert.
Die Erfinder haben nun erkannt, dass ein nach dem Soot-Verfahren hergestellter Glastyp mit deutlich geringerem OH-Gehalt als der zuvor diskutierte Glastyp nach DE 198 41 932 A1 vorteilhaft für optische Elemente einer Lithographie-Projektionsbelichtungsanlage eingesetzt werden kann. Ein solcher Glastyp zeigt nämlich eine ganz ähnliche Charakteristik bezüglich der induzierten Absorption, wohingegen es deutlich weniger Rarefaction und Compaction zeigt als OH-reiche, direktabgeschiedene Quarzgläser.
Die induzierte Absorption eines OH- und H₂-armen Quarzglases ist in 1 als Kurve C dargestellt. Bei der Herstellung dieses Glastyps wird das zunächst abgeschiedene Pulver (Soot) einer Trocknung unterzogen, beispielsweise durch Erhitzen im Vakuum oder Durchströmen mit einem Trocknungsgas wie HCl oder HF, bis ein OH-Gehalt von 1 bis 100 ppm erreicht ist. Der Wasserstoffgehalt liegt unterhalb der Nachweisgrenze von 10¹⁵ Molekülen/cm³. Ein solches Glas zeigt keine nachweisbare Rarefaction bei Energiedichten zwischen 1 bis 500 μJ/cm², bei einer Anzahl von bis zu 300 Milliarden Laserpulsen und einer Pulsdauer von 20 bis 150 ns, was den typischen Strahlungsbelastungen in einer Projektionsbelichtungsanlage entspricht. Die induzierte Absorption gemäß Kurve C weist zwei Regimes auf, wobei bei niedrigen Pulszahlen die Absorption α_ind als Funktion der Pulszahl N in Abhängigkeit der Betriebsenergiedichte H mit der Funktionsgleichung α_ind1(N) = aH²N beschreibbar ist. Die Größe a ist dabei eine von den Materialeigenschaften abhängige Konstante und ist in der Regel größer als die weiter oben im Zusammenhang mit Kurve A angegebene Konstante b. Damit nimmt die induzierte Absorption also zunächst stärker zu als bei einem Quarzglas mit einer Charakteristik gemäß Kurve A. Allerdings geht Kurve C ab einer Sättigungs-Pulszahl N_s in ein zweites Regime über, in dem für Pulszahlen N > N_s eine Sättigung auf niedrigem Niveau erreicht wird. Die induzierte Absorption ist in diesem Regime mit der Funktionsgleichung α_ind2(N) = cH^dN⁰ = cH^d beschreibbar, wobei c wiederum eine materialabhängige Konstante ist und der Exponent d < 1 ist.
Das Sättigungsniveau dieses Glastyps ist sogar noch niedriger als das Sättigungsniveau des im Zusammenhang mit Kurve B beschriebenen Glastyps. Eine Erklärung hierfür ist zum einen der noch geringere OH- und H₂-Gehalt, zum anderen wirkt sich hier positiv aus, dass der H₂-Gehalt – im Gegensatz zu dem Glastyp gemäß Kurve B – während der Herstellung nie über einem Wert von 10¹⁵ Molekülen/cm³ lag: Wird H₂ nämlich während der Synthese oder durch nachträgliches Einbringen in die Glasmatrix eingebaut, kommt es zu lokalen Verspannungen in der Netzstruktur. Darüber hinaus kann Wasserstoff auch lokal chemische Reaktionen an Schwachstellen in der Netzstruktur eingehen, was zu einer Defektbildung ohne Bestrahlung führt. Auch wenn H₂ nachträglich ausgetrieben wird, wie im Falle des Glastyps gemäß Kurve B, können Verspannungen und Defekte nicht mehr komplett relaxieren. Daher zeigt ein Glastyp, der von Anfang an mit geringem Wasserstoffgehalt hergestellt wurde, eine überlegene Charakteristik bezüglich der induzierten Absorption. Gleichzeitig ist davon auszugehen, dass aus dem gleichen Grund eine Verbesserung der Quarzglaseigenschaften im Hinblick auf Kompaktierung eintritt.
Durch den geringen OH-Gehalt und durch zusätzliche Maßnahmen, die auf eine stabilere Glasstruktur zielen, wie z.B. besonders langsame Kühlung zur Erzielung einer fiktiven Temperatur von weniger als 900°C oder, wie in DE 10 2004 017 031 A1 beschrieben, durch Einstellung einer fiktiven Temperatur von über 1000°C können andere strahlungsbedingte Alterungseffekte wie PIB, Kompaktierung und transiente Absorption zusätzlich deutlich verringert werden.
Das hier beschriebene Quarzglas ist besonders für den Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage mit einer Arbeitswellenlänge von 248 nm geeignet. Besonders vorteilhaft lässt es sich für Linsen mit einer maximalen Dicke zwischen 1 und 10 cm, welche Laserpulsen einer Betriebsenergiedichte von weniger als 5 mJ/cm², insbesondere weniger als 1 mJ/cm², ausgesetzt sind. Bei sehr niedrigen Betriebsenergiedichten mag bei einem Quarzglas, welches eine Charakteristik der induzierten Absorption gemäß Kurve A aufweist, die Steigung der induzierten Absorption als Funktion der Pulszahl zwar so niedrig werden, dass über die gesamte Lebensdauer der Linse von etwa 100 Milliarden Laserpulsen die induzierte Absorption geringer bleibt als bei einem Quarzglas gemäß Kurve C bei vergleichbaren Betriebsenergiedichten. Bei diesen niedrigen Energiedichten wird jedoch der absolute Wert der induzierten Absorption bei beiden Gläsern über die gesamte Lebensdauer der Projektionsbelichtungsanlage so niedrig liegen, dass im Prinzip, zumindest hinsichtlich der induzierten Absorption, beide Gläser als gleichwertig zu betrachten sind. Bezüglich Compaction bleibt jedoch das H₂-arme Quarzglas gemäß Kurve C auch bei sehr niedrigen Energiedichten bevorzugt, da durch den geringen H₂-Gehalt die Anzahl der Vorgängerdefekte geringer ist, wie weiter oben bereits erläutert wurde. Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass ein solches H₂- und OH-armes Sootglas verhältnismäßig kostengünstig herstellbar ist, da kein zusätzlicher H₂-Beladungsschritt durchgeführt werden muss.
In 2 ist schematisch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage 1 gezeigt, die zur Herstellung von hochintegrierten Halbleiterbauelementen mittels Photomikrolithographie vorgesehen ist. Die Projektionsbelichtungsanlage 1 umfasst als Lichtquelle einen KrF-Excimer-Laser 3 mit einer Arbeitswellenlänge von 248 nm. Alternativ könnten auch Lichtquellen anderer Arbeitswellenlängen, beispielsweise einen ArF-Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 193 nm, verwendet werden. Ein nachgeschaltetes Beleuchtungssystem 5 erzeugt in seiner Austrittsebene oder Objektebene 7 ein großes, scharf begrenztes, sehr homogen beleuchtetes und an die Telezentrieerfordernisse des nachgeschalteten Projektionsobjektivs 11 angepasstes Beleuchtungsfeld. Das Beleuchtungssystem 5 hat Einrichtungen zur Steuerung der Pupillenausleuchtung und zum Einstellen eines vorgegebenen Polarisationszustands des Beleuchtungslichts. Insbesondere ist eine Vorrichtung vorgesehen, die das Beleuchtungslicht so polarisiert, dass die Schwingungsebene des elektrischen Feldvektors parallel zu den Strukturen der Maske 13 verläuft.
Weiterhin weist das Beleuchtungssystem ein diffraktives optisches Element 6 mit einer Dicke von weniger als 3 mm zur Formung eines Beleuchtungs-Lichtbündels auf. Dieses diffraktive optische Element 6 ist besteht aus Quarzglas mit einem OH-Gehalt von weniger als 100 ppm und einem H₂-Gehalt unterhalb der Nachweisgrenze, d.h. unter 10¹⁵ Molekülen/cm³.
Im Strahlengang hinter dem Beleuchtungssystem ist eine Einrichtung (Reticle-Stage) zum Halten und Bewegen einer Maske 13 so angeordnet, dass diese in der Objektebene 7 des Projektionsobjektivs 11 liegt und in dieser Ebene zum Scanbetrieb in einer Abfahrrichtung 15 bewegbar ist.
Hinter der auch als Maskenebene bezeichneten Objektebene 7 folgt das Projektionssobjektiv 11, das ein Bild der Maske mit reduziertem Maßstab auf ein mit einem Photolack, auch Resist 21 genannt, belegtes Substrat 19, beispielsweise einen Silizium-Wafer abbildet. Das Substrat 19 ist so angeordnet, dass die ebene Substratoberfläche mit dem Resist 21 im wesentlichen mit der Bildebene 23 des Projektionsobjektivs 11 zusammenfällt. Das Substrat wird durch eine Einrichtung 17 gehalten, die einen Antrieb umfasst, um das Substrat 19 synchron mit der Maske 13 zu bewegen. Die Einrichtung 17 umfasst auch Manipulatoren, um das Substrat 19 sowohl in z-Richtung parallel zur optischen Achse 25 des Projektionsobjektivs 11, als auch in x- und y-Richtung senkrecht zu dieser Achse zu verfahren. Eine Kippeinrichtung mit mindestens einer senkrecht zur optischen Achse 25 verlaufenden Kippachse ist integriert. Die zum Halten des Substrats 19 vorgesehene Einrichtung 17 (Wafer-Stage) umfasst eine von einem Scannerantrieb bewegbare Aufnahmeeinrichtung 27, deren Boden eine flache Ausnehmung zur Aufnahme des Substrats 19 aufweist.
Das Projektionsobjektiv 11 hat eine bildseitige numerische Apertur NA von wenigstens NA = 0,6, bevorzugt aber von mehr als 0,9.
Das Projektionsobjektiv 11 weist eine Vielzahl einzelner Linsenelemente auf, von denen zwei, 33 und 37, in 2 dargestellt sind. Linse 33 ist an einer weniger stark strahlungsbelasteten Position im Objektiv angeordnet, während Linse 37 in einer Pupillenebene P des Projektionsobjektivs 11 positioniert ist, wo sie nicht nur einer hohen Energiedichte ausgesetzt ist, sondern zusätzlich auch noch asymmetrisch mit Strahlung beaufschlagt wird. Die Strahlungsenergie, denen die Linsen 33 und 37 ausgesetzt sind, werden durch das optische Design des Projektionsobjektivs bestimmt und können je nach Objektivtyp und vorgesehener numerischer Apertur von Projektionsobjektiv stark unterschiedlich sein. Beide Linsen bestehen aus einem synthetischen nach einem Soot- Verfahren hergestelltes Quarzglas, welches einen H₂-Gehalt von weniger als 10¹⁵ Molekülen/cm³ und einen OH-Gehalt von weniger als 100 ppm aufweist.
Optional sind die Linsen 33 und die weitere Linse 37 mit einer Antireflexbeschichtung versehen. Diese Antireflexbeschichtung besteht aus einer Folge von abwechselnd niedrigbrechenden und hochbrechenden Materialien.
Selbstverständlich kann das anhand 1, Kurve C beschriebene Quarzglas auch in Projektionsbelichtungsanlagen verwendet werden, die für die Immersionslithographie ausgelegt sind. Auch bei Arbeitswellenlängen unter 200 nm, insbesondere bei 193 nm, lässt sich dieses Quarzglas vorteilhaft einsetzen.

Claims

Optisches Element aus einem synthetischen Quarzglas, insbesondere für den Einsatz in einer Projektionsbelichtungsanlage der Mikrolithographie, dadurch gekennzeichnet, dass das synthetische Quarzglas einen OH-Gehalt von weniger als 100 ppm und einen H₂-Gehalt von weniger als 10¹⁵ Molekülen/cm³ aufweist.
Optisches Element gemäß Anspruch 1, wobei der OH-Gehalt weniger als 50 ppm, insbesondere weniger als 30 ppm beträgt.
Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei der F₂-Gehalt des Quarzglases weniger als 10 ppm beträgt.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das synthetische Quarzglas nach einem Soot-Verfahren hergestellt ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei bei Bestrahlung des synthetischen Quarzglases mit UV-Laserpulsen einer Wellenlänge von weniger als 250 nm eine Sättigungspulszahl N_s existiert, wobei die induzierte Absorption α_ind für Pulszahlen N < N_s eine Funktion der Pulszahl N ist, und die induzierte Absorption α_ind für Pulszahlen N > N_s unabhängig von der Pulszahl N ist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die induzierte Absorption α des synthetischen Quarzglases bei Bestrahlung mit UV-Laserpulsen einer Wellenlänge von weniger als 250 nm als Funktion der Pulszahl N in einem ersten Pulszahlbereich von N₀ bis N₁ mit einer ersten Funktionsgleichung α_ind1(N) beschreibbar ist, und in einem zweiten Pulszahlbereich N_s bis N₂ mit einer zweiten Funktionsgleichung α_ind2(N) beschreibbar ist, wobei α_ind2(N) nicht mit α_ind1(N) identisch ist, wobei N₀ < N₁ < N < N₂ gilt.
Optisches Element nach Anspruch 6, wobei α_ind1(N) = aH²N und α_ind2(N) = cH^dN⁰, wobei gilt d ≤ 1, wobei H die Energiedichte der eingestrahlten UV-Laserpulse bezeichnet und wobei a, c und d Konstanten sind.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das synthetische Quarzglas eine fiktive Temperatur unterhalb von 900°C aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das synthetische Quarzglas eine fiktive Temperatur oberhalb von 1050°C aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das optische Element eine Linse ist.
Optisches Element nach Anspruch 10, wobei die Linse eine maximale Dicke zwischen 1 und 10 cm aufweist.
Optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das optische Element eine maximale Dicke von 0,3 bis 3 mm aufweist.
Optisches Element nach Anspruch 12, wobei das optische Element ein diffraktives optisches Element, ein refraktives optisches Element oder ein Filter ist.
Projektionsbelichtungsanlage enthaltend mindestens ein optisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 14, welche für den Betrieb mit einer Betriebswellenlänge von 248 nm ausgelegt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 15, welche ein Projektionsobjektiv und ein Beleuchtungssystem aufweist, wobei das optische Element eine Linse mit einer maximalen Dicke von 1 bis 10 cm ist und so im Beleuchtungssystem oder im Projektionsobjektiv angeordnet ist, dass es im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung von weniger als 5 mJ/cm² ausgesetzt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 16, wobei das optische Element im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung von 0,1 bis 1 mJ/cm² ausgesetzt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 16, wobei das optische Element im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung von 0,2 bis 5 mJ/cm² ausgesetzt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 16, wobei das optische Element im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung von weniger als 200 μJ/cm² ausgesetzt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 17, wobei die Linse im Bereich einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs angeordnet ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 15, welche ein Projektionsobjektiv und ein Beleuchtungssystem aufweist, wobei das optische Element eine Dicke von 0,3 bis 3 mm aufweist und so im Beleuchtungssystem angeordnet ist, dass es im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung zwischen 1 bis 10 mJ/cm² ausgesetzt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die Pulslänge im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage mehr als 25 ns beträgt.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 14, welche für den Betrieb mit einer Betriebswellenlänge von 193 nm ausgelegt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 23, welche ein Projektionsobjektiv und ein Beleuchtungssystem aufweist, wobei das optische Element eine Linse mit einer maximalen Dicke von 1 bis 10 cm ist und so im Beleuchtungssystem oder im Projektionsobjektiv angeordnet ist, dass es im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung von weniger als 50 μJ/cm², insbesondere weniger als 20 μJ/cm² ausgesetzt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach Anspruch 18, welche ein Projektionsobjektiv und ein Beleuchtungssystem aufweist, wobei das optische Element eine Dicke von 0,3 bis 3 mm aufweist und so im Beleuchtungssystem angeordnet ist, dass es im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung zwischen 1 bis 3 mJ/cm² ausgesetzt ist.
Projektionsbelichtungsanlage nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Pulslänge im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage mehr als 100 ns beträgt.
Herstellungsverfahren für ein optisches Element aus synthetischem Quarzglas, umfassend die Schritte: Herstellen eines Rohlings aus synthetischem Quarzglas mit einem OH-Gehalt von weniger als 100 ppm und einem H₂-Gehalt von weniger als 10¹⁵ Molekülen/cm³ Bearbeiten des Rohlings durch materialabtragende Bearbeitungsverfahren zur Herstellung eines optischen Elements.
Herstellungsverfahren für ein optisches Element nach Anspruch 27, wobei während dem Herstellen des Rohlings der H₂-Gehalt des synthetischen Quarzglases einen Wert von 10¹⁵ Molekülen/cm³ nie überschreitet.
Herstellungsverfahren für ein optisches Element nach Anspruch 27 oder 28, wobei die materialabtragenden Bearbeitungsverfahren mindestens eines der Verfahren aus der Gruppe bestehend aus Schleifen, Polieren, Läppen, magnetorheologische Bearbeitung und Ionenstrahlbearbeitung umfasst.
Optisches Element, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29.
Herstellungsverfahren für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Arbeitswellenlänge von 248 nm umfassend die Schritte: Herstellen eines optischen Elements aus synthetischem Quarzglas gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29; Einbauen des optischen Elements in einer Position der Projektionsbelichtungsanlage, in der das optische Element im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung von weniger als 5 mJ/cm², insbesondere weniger als 200 μJ/cm² ausgesetzt ist.
Herstellungsverfahren für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Arbeitswellenlänge von 193 nm umfassend die Schritte: Herstellen eines optischen Elements aus synthetischem Quarzglas gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29; Einbauen des optischen Elements in einer Position der Projektionsbelichtungsanlage, in der das optische Element im Betrieb der Projektionsbelichtungsanlage einer Strahlungsbelastung von weniger als 50 μJ/cm², insbesondere weniger als 20 μJ/cm² ausgesetzt ist.
Verwendung eines synthetischen Quarzglas mit einem OH-Anteil von weniger als 100 ppm und einem H₂-Anteil von weniger als 10¹⁵ Molekülen/cm³ als Material für ein optisches Element in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
Verwendung gemäß Anspruch 33, wobei die Projektionsbelichtungsanlage bei einer Arbeitswellenlänge von weniger als 250 nm, insbesondere weniger als 200 nm betrieben wird.