KR20140041742A

KR20140041742A - 투사 장치

Info

Publication number: KR20140041742A
Application number: KR1020147001057A
Authority: KR
Inventors: 롤프 프라이만; 보리스 비트너
Original assignee: 칼 짜이스 에스엠테 게엠베하
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2014-04-04
Also published as: WO2012175501A1; KR101693089B1; CN103620500B; DE102011077784A1; US9377694B2; JP2014520399A; US20140104587A1; CN103620500A; JP6025835B2

Abstract

리소그래피 구조체 정보를 이미지 형성하기 위한 투사 장치(1)는 전기 전도성 층 재료로 구성되는 코팅(14)을 적어도 부분적으로 구비하는 광학 요소(2)를 포함한다. 코팅(14)은 투사 광을 차광하는 어떠한 요소도 구비하지 않는 연속 영역(100)을 포함한다. 이 경우에, 층 재료 및/또는 광학 요소(2)는 온도 변화에 따라 광학 특성, 특히 굴절률 또는 광로 길이를 변화시킨다. 층 재료가 결합된 에너지를 열 에너지로 변환시키는 방식으로 에너지를 결합시키는, 에너지를 층 재료 내로 결합시키기 위한 적어도 하나의 수단(3)이 제공된다. 층 재료는 그래핀, 크롬 및/또는 황화 몰리브덴(MoS₂)을 포함할 수 있다.

Description

투사 장치{PROJECTION ARRANGEMENT}

본 발명은 예를 들어 리소그래피 구조체를 이미지 형성하기 위한 투사 장치에 관한 것이다. 본 출원은 2011년 6월 20일자로 출원된 독일 특허 출원 제10 2011 077 784.9호의 우선권을 주장한다. 이 특허 출원의 전체 개시가 본 출원에 참고로 포함된다.

집적 전기 회로와 또한 다른 마이크로구조 또는 나노구조 구성요소의 산업적 제조는 일반적으로 리소그래피 방법에 의해 달성된다. 이 경우에, 복수의 패턴화된 층이 적합한 기판, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 적용된다. 층을 패턴화하기 위해, 층이 우선 특정 파장 범위 내의 방사선에 민감한 포토레지스트로 덮인다. 가능한 한 짧은 파장을 갖는 광을 노광에 사용하는 것이 편리한데, 왜냐하면 제조될 구조체의 측방향 분해능이 직접적으로 광의 파장에 의존하기 때문이다. 현재, 특히 심자외선(DUV: 심자외선, VUV: 진공 자외선) 또는 원, 극자외선 스펙트럼 범위 내의 광 또는 방사선이 사용된다. 이는 또한 EUV = 극자외선으로 불리운다.

DUV 또는 VUV 시스템을 위한 통상적인 광 파장은 현재 248　nm, 193　nm 및 때때로 157　nm이다. 훨씬 더 높은 리소그래피 분해능을 얻기 위해, 수 나노미터의 파장을 갖는 연 X-선 방사선(EUV)까지의 방사선이 사용된다. 13.5　nm의 파장을 갖는 광에 대해, 예를 들어 리소그래피 목적을 위해 방사선원 및 광학 유닛을 제조하는 것이 가능하다.

따라서, 포토레지스트로 코팅된 대응하는 웨이퍼가 노광 장치에 의해 노광된다. 이 경우에, 마스크 또는 레티클 상에 생성되는 구조체의 패턴이 투사 렌즈의 도움으로 포토레지스트 상에 이미지 형성된다. EUV 방사선이 물질에 의해 많이 흡수되기 때문에, 반사 광학 유닛과 마스크가 점점 더 사용되고 있다. 반사 광학 유닛은 통상 대략 193　nm의 방사선에 사용된다.

포토레지스트가 현상된 후, 웨이퍼가 화학적 처리를 받으며, 그 결과 웨이퍼의 표면이 마스크 상의 패턴에 따라 패턴화된다. 이어서 처리되지 않은 잔류 포토레지스트가 층의 나머지 부분으로부터 세척되어 제거된다. 도핑 등과 같은 반도체 제조 또는 처리를 위한 다른 알려진 방법이 이어질 수 있다. 모든 층이 반도체 구조체를 형성하기 위해 웨이퍼에 적용될 때까지 이러한 공정이 반복된다.

리소그래피 마이크로구조체 또는 나노구조체를 웨이퍼 표면 상에 이미지 형성하는 동안, 보통 웨이퍼 전체가 아니라 단지 좁은 영역만이 노광된다. 웨이퍼 표면은 일반적으로 한 피스씩(piece by piece) 또는 한 슬롯씩(slot by slot) 노광된다. 이 경우에, 웨이퍼와 레티클 또는 마스크 둘 모두가 단계적으로 스캐닝되고 서로에 대해 역평행하게 이동된다. 이 경우에, 노광 영역은 흔히 직사각형 영역이다.

광학 시스템을 형성하는 렌즈 요소 또는 미러 내에서의 투사 광의 흡수로 인해 이미지 형성 수차가 발생할 수 있다. 불균일 가열과 같은 광-유발 효과가 렌즈 요소 또는 미러의 광학 특성의 국부적인 변화를 초래할 수 있다. 특히 마이크로리소그래피 구조체가 최대한 결함없이 웨이퍼 상에 이미지 형성될 수 있게 하기 위해, 그러한 이미지 형성 수차를 보상하기 위한 메커니즘이 요망된다.

예를 들어, EP　1　921　505는 동공면 부근에서, 개별적으로 구동가능한 열선을 광학 요소의 표면에 적용하는 것을 제시하였다. WO　2007/0　333　964　A1은 반사 층 아래에 열에 의해 조작될 수 있는 보정 층을 갖춘 미러의 방식으로 적응형 광학 요소를 제시한다.

그러나, 특히 투과 광 작동에서, 투사 광에 의해 유발되는 이미지 형성 수차를 보상할 수 있게 하고 이를 바람직하게는 차광(shading)을 초래함이 없이 달성할 수 있게 하는 수단을 갖는 것이 바람직할 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 개선된 투사 장치를 제공하는 것이다.

이 목적은 특허청구범위 제1항의 특징을 포함하는 투사 장치에 의해 달성된다.

따라서, 리소그래피 구조체 정보를 이미지 형성하기 위한 투사 장치로서, 전기 전도성 층 재료로 구성되는 코팅을 적어도 부분적으로 구비하는 광학 요소로서, 코팅은 투사 광을 차광하는 어떠한 요소도 구비하지 않는 연속 영역을 포함하고, 층 재료 및/또는 광학 요소는 온도 변화에 따라 광학 특성, 특히 굴절률 또는 광로 길이를 변화시키는 광학 요소를 포함하는 투사 장치가 제시된다. 투사 장치는 또한 층 재료가 결합된 에너지를 열 에너지로 변환시키는 방식으로 에너지를 층 재료 내로 결합시키기 위한 적어도 하나의 수단을 더 포함한다.

층 재료는 예를 들어 그래핀(graphene), 크롬 및 황화 몰리브덴(MoS₂)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.

코팅을 구비하는 광학 요소는 파면 조작기(wavefront manipulator)의 방식으로 작동할 수 있고, 특히 연속 영역 내에서 광학 특성의 국부적인 변화를 가능하게 한다. 광학 요소는 예를 들어 필드에 근접하여 광학 시스템 내로 삽입될 수 있다. 광학 요소 상의 구조체에 의한 투사 장치의 빔 경로 내에서의 차광이 바람직하게는 일어나지 않는다. 따라서, 리소그래피 구조체 정보의 이미지 형성이 투과 광 작동에서도 코팅에 의해 방해되지 않는다. 층 재료가 결합된 에너지를 특히 열 에너지로 변환시키기 때문에, 결합 수단은 특히 층 재료에 의해 덮이는 연속 영역에서 표적화된 그리고 조작된 에너지 또는 열 분포를 가능하게 한다. 따라서, 투사 장치는 투사 광을 투과시키는 정확하게 국부적으로 구동가능한 가열 층을 포함한다.

전기 전도성 재료가 비용-효과적인 방식으로 여기되어 표적화된 방식으로 국부적으로 열을 발생시킬 수 있다. 코팅이 투사 장치의 빔 경로 내에 배치되지만, 예를 들어 종래의 접근법의 열선 격자의 경우에 일어나는 바와 같은 회절 또는 차광을 초래하지 않는다.

복수의 연속 영역으로부터 광학 요소의 일부를 덮는 것이 또한 가능하다. 층 재료가 실질적으로 투명하기 때문에, 코팅된 영역 사이의 계면에서 어떠한 차광도 일어나지 않는다.

일 실시예에서, 결합 수단은 측방향으로 연속 영역 외부에 배치된다. 바람직하게는 빔 경로 외부에 제공되는 측방 결합 수단은 특히 렌즈 요소 또는 평판을 그 온도 분포에 관해 표적화된 방식으로 조작하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 이러한 투사 장치는 광-유발 효과가 보상될 수 있기 때문에 특히 우수한 이미지 형성 특성을 제공한다.

다른 실시예에서, 광학 요소는 필드에 근접하게 배치된다. 차광 요소가 존재하기 때문에 보통 동공에 근접하게 제공되어야 하는 종래의 파면 조작기와는 대조적으로, 제시된 투사 장치는 필드에 근접한 위치 설정을 가능하게 한다. 이는 특히 코팅 재료가 바람직하게는 사용되는 광을 전혀 흡수하지 않거나 단지 약간만 흡수하기 때문에 그러하다. 이러한 점에서, 코팅을 갖는 광학 요소를 이미지면 또는 중간 이미지면 부근에서 연속 영역에 제공하는 것이 가능하다. 특히, 광학 요소가 또한 기존 투사 장치를 개조하기 위해 사용될 수 있다. 그 결과, 범용으로 사용가능한 파면 조작기가 생성된다.

이러한 투사 장치의 경우에, 연속 영역은 바람직하게는 투사 광을 차광하는 어떠한 요소도 구비하지 않는다. 광학 요소에 있거나 그것 상에 있는 종래의 전도체 장치는 회절 패턴을 초래할 수 있거나, 특히 이미지면에서의 사용 중 외란 방식으로 부수적으로 이미지 형성된다.

이러한 투사 장치의 일 실시예에서, 층 재료는 광학 요소의 표면상의 연속 영역에 균질하게 배치된다. 층 재료는 예를 들어 증착에 의해 적용될 수 있거나, 이전에 필름의 방식으로 광학 요소의 표면상에 적용될 수 있다. 특히 단지 몇 개의 원자 단층만을 포함하는 그리고 예를 들어 미러 또는 렌즈 요소 표면에 적용될 수 있는 재료가 알려져 있다.

다른 실시예에서, 광학 요소는 코팅이 두 외측 표면 사이에 존재하는 방식으로 구성된다. 예를 들어, 코팅은 또한 평판 사이의 복수의 중간 층 중 하나로서 제공될 수 있다.

층 재료는 바람직하게는 선형 전기 저항을 갖는다. 선형 전기 저항의 경우에, 결합된 전기 에너지에 의한 열 조작이 특히 비용-효과적으로 그리고 정확하게 국부적인 방식으로 확립될 수 있다.

이러한 투사 장치의 경우에, 층 재료는 바람직하게는 그래핀, 크롬 및/또는 황화 몰리브덴을 포함한다. 언급된 재료는 마이크로리소그래피에 사용되는 투사 광에 대해 적합한 투과율(transparence)을 갖는다.

바람직하게는, 248　nm 또는 193　nm의 파장에서의 흡수율은 10% 이하이다. 투사 광에 대한 상기 파장에서의 흡수율이 5% 미만인 것이 특히 바람직하다.

반사 광학 요소를 사용하는 것도 또한 고려할 수 있으며, 여기에서 층 재료는 또한 방사선을 투과시키지 않아 반사되도록 할 수 있다.

언급된 재료, 특히 그래핀은 연속 기하학적 영역에 걸쳐 균질하게 적용될 수 있다. 층 재료로서의 금속의 경우에, 에너지를 예를 들어 접촉자를 통한 전기 수송에 의해 또는 예를 들어 마이크로파에 의한 조사에 의해 간단한 방식으로 결합시키는 것이 또한 가능하다.

일 실시예에서, 층 재료는 오로지 단층 및/또는 다층 그래핀만을 포함한다. 그래핀은 193　nm의 파장 범위에서 충분히 투명하고 전기 전도성이다. 또한, 그래핀은 단지 수 나노미터의 조도 값을 나타내는 특히 매끄러운 재료이다. 특히 그래핀을 갖는 코팅은 예를 들어 0.3　nm 내지 25　nm의 두께를 포함할 수 있다. 이 경우에, 투과율은 바람직하게는 80% 이상이다. 특히 바람직하게는, 코팅은 그래핀 단층의 방식으로 존재한다. 따라서, 리소그래피 응용을 위한 투사 광의 경우에 95% 이상, 특히 바람직하게는 97% 이상의 투과율을 획득하는 것이 가능하다.

층 재료는 또한 도핑된 전도성 그래핀을 포함할 수 있다. 도핑은 n형 또는 p형 도핑으로서 달성될 수 있다. 그래핀 단층 또는 다층에 의한 대응하는 투명한 코팅이 우수한 전기 전도율을 가져, 전기 또는 전자기 에너지가 결함됨으로 인한 열의 발생이 광학 요소 상의 또는 그것 내의 연속 영역에서의 표적화된 및 국부적인 온도 전개를 유발한다. 따라서, 파면의 표적화된 그리고 편리한 조작이 달성될 수 있다. 그래핀 가열 층이 또한 코팅으로 언급될 수 있다.

그래핀이 화학 증착의 도움으로 제조되는 것이 고려될 수 있다.

이러한 투사 장치의 일 실시예에서, 코팅은 홈을 구비한다. 특히 다층 그래핀 코팅의 경우에, 홈 또는 틈을 제공하는 것이 가능하다. 일 실시예에서, 홈 또는 틈은 사용되는 투사 광의 파장보다 작은 측방향 크기를 갖는다. 홈은 예를 들어 파장보다 작은 폭을 갖는다. 그 결과, 홈 또는 틈으로 인해 광학적으로 어떠한 방해도 일어나지 않는다. 반면에, 홈 또는 틈에 의해 연속 영역 내에 영역을 한정하는 것이 가능하다. 이러한 점에서, 온도 전개가 더욱 표적화된 국부화로 달성될 수 있다.

예를 들어 흑연 층 두께가 감소되기 때문에 틈의 영역에서 전기 특성이 변화된다. 이러한 점에서, 그곳에서 증가된 전기 저항이 발생한다. 그러한 홈 또는 틈은 서브-람다(sub-lambda) 함입부로도 지칭되며, 여기에서 람다(λ)는 투사 광의 파장을 나타낸다. 예를 들어, 하나 또는 수개의 그래핀 단층에 이르기까지 100　nm의 홈 폭이 가능하다. 그러한 서브-람다 홈은 이미지 형성 수차를 보상하기 위해 광학 요소의 영역 또는 코팅의 온도의 특히 표적화된 변화를 가능하게 한다.

일 실시예에서, 결합 수단은 복수의 전극을 갖춘 연속 영역의 에지에서 전기 접촉자로서 구현된다. 예를 들어, 코팅을 갖는 연속 영역 주위로 원형 또는 링형 방식으로 연장되는 금속 전극을 제조하는 것이 가능하다. 원칙적으로, 전류를 코팅 재료를 따라 주입하기 위해 2개의 전극이면 충분하다. 코팅 재료는 전기 에너지가 열 에너지로 변환되도록 하는 전기 저항에 의해 가열된다. 그 결과, 예를 들어, 그래핀에 인접한 각각의 매질이 가열되고, 변화된 굴절률 또는 상이한 광로 길이와 같은 변화된 광학 특성을 획득한다. 전기 접촉자가 비교적 비용-효과적으로 제조될 수 있고, 예를 들어 증착에 의해 또는 접착 접합에 의해 적용될 수 있다. 이 경우에, 전극은 측방에서 코팅과 전기 접촉할 수 있다.

이러한 투사 장치가 자기 에너지를 결합시키기 위한 수단을 구비하는 것도 또한 가능하다. 예를 들어, 결합 수단은 코일 장치를 포함할 수 있다. 코일 장치는 예를 들어 유도 호브의 방식으로 코팅 내에서 와상 전류를 유도하며, 그 결과 열이 발생될 수 있다. 층 재료 내의 유도 전류 또는 유도 가열의 하나의 이점은 결합 수단이 투사 장치의 빔 경로 외부에 사용될 수 있고 층 재료와 직접 접촉하지 않을 수 있다는 것이다.

적합한 결합 수단에 의해 마이크로파와 같은 전자기 방사선을 도입하는 것이 또한 가능하다. 예를 들어 원하는 간섭 패턴의 생성에 의해 코팅의 특히 정확하게 국부적인 가열이 달성되어, 개별 영역이 국부적으로 가열될 수 있다.

이미지 형성 수차를 보상하기 위해 코팅 재료의 전자 구조가 변화되고 그 광학 특성이 제어가능해지도록 하는 재료 특성을 갖는 에너지 결합 수단을 구성하는 것도 또한 가능하다.

이러한 투사 장치의 다른 실시예에서, 코팅을 냉각하기 위한 장치가 또한 제공된다. 대응하는 냉각 장치는 히트 싱크의 역할을 한다. 예를 들어 마찬가지로 코팅의 에지에 제공되는 냉각 수단은 에너지가 코팅 재료 내로 결합됨으로써 발생하는 열 흐름을 표적화된 방식으로 제어하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 실질적으로 원형 렌즈 요소 또는 판으로서의 광학 요소의 실시예의 경우에, 예를 들어 펠티에 소자를 갖춘, 광학 요소의 에지 주위로 연장되는 냉각 링을 사용하는 것이 가능하다. 이때 냉각 접촉자가 히트 싱크를 생성하여, 코팅의 표적화된 열 영향이 일어날 수 있다.

이러한 투사 장치의 일 실시예에서, 연속 영역은 적어도 20　mm²의 면적을 포함한다. 하나의 특히 바람직한 실시예에서, 연속 영역은 특히 적어도 24　mm²를 포함한다. 연속 영역은 예를 들어 원형 또는 직사각형 방식으로 또는 슬롯의 기하학적 구조로 구성된다. 특히 투사 장치가 리소그래피 노광을 위한 스테퍼 또는 스캐너에 사용되는 경우에, 직사각형 영역이 특히 유리하다. 또한, 예를 들어 그래핀의 직사각형 표면 또는 필름이 비교적 쉽게 제조될 수 있다. 낫형 또는 초승달형 방식으로 구현되는 광학 요소의 코팅된 영역이 또한 고려될 수 있다. 그러한 마지막에 언급된 기하학적 구조체는 반사 EUV 시스템에서의 사용의 경우에 존재할 수 있다.

투사 광을 위한 코팅은 바람직하게는 193　nm의 파장에서 적어도 80%의 투과율을 갖는다. 특히, 코팅의 투과율은 적어도 95%이다. 그래핀 코팅은 대응하는 투과율을 획득한다.

바람직하게는, 투사 장치는 결합 수단에 의한 층 재료의 가열이 투사 광의 흡수에 의한 광학 요소의 가열보다 큰 방식으로 구성된다. 따라서, 층 재료의 가열이 광학 요소의 유리 또는 반사 표면과 같은 원하지 않는 가열된 광학 재료로부터 유래되는 수차보다 표적화된 방식으로 더욱 큰 경우 투사 광에 의해 유발되는 이미지 형성 수차가 간단한 방식으로 보상될 수 있다.

광학 요소는 예를 들어 렌즈 요소와 같은 굴절 요소이다.

광학 요소는 또한 미러와 같은 반사 요소일 수 있다. 이때 미러는 일반적으로 코팅이 그것 상에 적용되는 기재와, 예를 들어 특히 약 193　nm의 범위 내의 파장을 갖는 극자외선 광, DUV 광 또는 VUV 광을 반사하기 위한 다른 반사 층을 포함한다. 반사 광학 요소에 대해서도, 그래핀은 특히 편리하게는 외부로부터, 예를 들어 전기 또는 자기 에너지의 도움으로 가열될 수 있는 재료로서 적합하다. 미러로서의 사용의 경우에, 광학 요소가 측방에 설치되는, 즉 빔 경로 내에 존재하지 않는 전극에 의해 구동될 수 있는 것이 또한 유리하다.

코팅 재로로서의 그래핀이 특히 얇은 방식으로 그리고 거의 조도를 갖지 않고서 존재하기 때문에, 즉 코팅 표면에 대해 균질하게 배치될 수 있기 때문에, 거의 어떠한 층 응력도 발생하지 않으며, 이는 특히 EUV 광학 유닛의 경우에 유리하다. 매트릭스-유사 열선 배열과는 대조적으로, 그래핀 코팅은 변형을 초래하지 않는다.

이러한 투사 장치의 일 개발에서, 투사 장치의 이미지 형성 특성을 검출하기 위해 구성되고/구성되거나 광학 요소의 위치를 검출하는 센서 장치가 또한 제공된다.

예를 들어 센서 장치에 의해 발생되는 센서 신호에 따라 결합 수단을 제어하기 위한 제어 장치가 제공된다. 특히, 예를 들어 투사 장치 내의 광학 요소 또는 다른 광학 요소들의 이미지 형성 특성에 따라 전류원을 구동하는 것이 가능하다. 따라서, 코팅에 의한 열 입력의 자동적인 적응이 제어 장치에 의해 제어 방식으로 달성될 수 있다. 이 경우에, 센서에 의해 검출되는 전체 광학 투사 장치의 이미지 형성 특성이 최적화될 수 있다.

예를 들어, CCD 검출기가 센서로서 적절하다. 또한, 예를 들어 사전결정된 위치에 대한 광학 요소의 상대 위치를 검출하는 위치-감지 센서를 제공하는 것이 가능하다. 검출된 간섭 패턴의 도움으로, 예를 들어 광학 요소의 렌즈 요소 표면 또는 미러 표면이 검출되고 측정될 수 있다. 또한, 온도 센서가 사용될 수 있다.

또한, 대응하는 투사 장치를 작동시키기 위한 방법이 제시된다. 이 경우에, 에너지가 층 재료 내로 연속적으로 결합되며, 여기에서 특히 방사선 광에 의해 유발되는 투사 장치의 이미지 형성 특성의 변화가 적어도 부분적으로 보상되는 방식으로 코팅의 결과적으로 생성된 온도 분포가 광학 요소의 광학 특성을 변화시킨다.

이 경우에, 이러한 방법은 다음의 단계 중 하나 이상을 포함할 수 있다:

각각의 사전결정된 시간 주기에 걸쳐 코팅 재료 내에 복수의 전류 밀도를 생성하는 단계;

특히 열 모델의 도움으로 광학 요소의 외란 온도 분포를 검출하는 단계; 및/또는

검출된 외란 온도 분포에 의해 유발되는 광학 요소의 광학 특성의 변화를 보상하기 위해 층 재료 내에 온도 분포를 생성하는 단계.

예를 들어, 전류가 코팅 내로 순차적으로 주입되며, 상기 전류는 각각의 경우에 사전결정된 영역을 가열한다. 광학 요소의 재료 및 코팅의 단지 제한된 열 전도 특성으로 인해, 결과적인 기하학적 온도 분포가 발생한다. 그 결과, 사실상 임의의 원하는 온도 분포가 생성될 수 있다. 결과적인 온도 분포는 조건에 연속적으로 맞추어질 수 있다. 예를 들어, 코팅 내로의 에너지의 결합은 투사 장치의 검출된 이미지 형성 특성에 따라 맞추어져, 이미지 형성 수차의 감소를 가져온다.

이러한 투사 장치 또는 방법의 다른 가능한 구현예 또는 변형예는 또한 예시적 실시예에 관하여 전술되거나 후술되는 특징 또는 태양의 - 명시적으로 언급되지 않는 - 조합을 포함한다. 이 경우에, 당업자는 개별 태양을 개선 사항 또는 보완 사항으로서 각각의 기본 형태에 부가할 것이다.

본 발명의 다른 구성은 종속항 및 후술되는 본 발명의 예시적 실시예의 요지이다. 이하에서는 첨부 도면을 참조하여 예시적 실시예를 기초로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 투사 장치를 포함하는 리소그래피 장치에 대한 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 2는 광학 요소의 제1 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 3은 광학 요소의 제2 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4는 광학 요소의 제3 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 5는 광학 요소의 제4 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 6은 광학 요소의 제5 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 7은 광학 요소의 제6 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 8은 광학 요소의 제7 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 9는 광학 요소의 제8 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 10은 광학 요소의 제9 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 11은 파면 조작기를 포함하는 광학 시스템의 제1 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 12는 파면 조작기를 포함하는 광학 시스템의 제2 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 13은 파면 조작기를 포함하는 광학 시스템의 제3 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
도 14는 파면 조작기를 포함하는 광학 시스템의 제4 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.
달리 지시되지 않는 한 도면에서 동일하거나 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 도면 부호가 부여된다.

도 1은 투사 장치를 포함하는 리소그래피 장치를 위한 예시적인 실시예의 개략도를 도시한다. 이 경우에, 리소그래피 장치(1)는 투사 광(L)을 발생시키는 조명 장치(8)를 포함한다. 심자외선 스펙트럼 범위 내의 파장이 마이크로리소그래피 또는 나노리소그래피 응용에 점점 더 사용되고 있다. 특히, 193　nm의 파장이 통상적이다. 대응하는 UV 투사 광(L)이 예를 들어 아르곤 플루오라이드 엑시머 레이저에 의해 공급된다. 조명 장치(8)는 광을 집광시키기 위한 광학 장치를 포함하며, 이때 이들 광학 장치는 더욱 상세히 예시되지 않는다.

리소그래피 장치(1)는 마스크 또는 레티클(7) 내에 저장되거나 복제된 리소그래피 구조체 정보를 처리될 웨이퍼(11)의 적합한 포토레지스트 상에 이미지 형성하는 역할을 한다. 웨이퍼(11)의 노광은 흔히 레티클 또는 마스크(7)가 물체면(OE) 내에서 단계적으로 이동됨으로써 한 섹션씩 달성된다. 도 1에 화살표(R1)의 방향으로의 이동이 지시된다. 동시에, 노광될 웨이퍼(11)가 웨이퍼 스테이션(12)의 도움으로 이미지면(BE) 내에서 역평행하게 이동된다. 이 방향이 도 1에 R2로 지시된다. 따라서, 웨이퍼(11)의 스트라이프 형성된 또는 보통 직사각형의 섹션이 연속적으로 노광될 수 있다. 이는 또한 스캐닝 또는 스테핑으로 불리운다.

실제 광학 유닛은 다양한 광학 요소(2, 5, 6)를 포함하는 광학 시스템(4)으로 실현된다. 예를 들어, 렌즈 요소(5), 미러(6) 또는 평판이 광학 요소로서 적절하다. 굴절성, 반사성 또는 다른 유형의 광학 요소와 같은 다수의 광학 구성요소가 대응하는 광학 시스템(4)에 사용될 수 있다.

광학 시스템(4)에 사용되는 광학 요소의 재료는 투사 광 빔(L)에 의해 불균일하게 가열될 수 있다. 특히, 유리 또는 세라믹과 같은, 각각 사용되는 재료의 열 팽창이 일어날 수 있다. 따라서, 이는 이미지 형성 특성의 원하지 않는 변화를 동반할 수 있다. 투사 광에 의해 유발되는 대응하는 효과를 보상하기 위해, 층 재료로 구성되는 면(areal) 코팅을 적어도 부분적으로 구비하는 광학 요소(2)가 광학 시스템 또는 투사 장치(4) 내에 제공된다. 또한, 광학 요소(2)의 코팅 또는 층 재료 내로 에너지를 결합시키기 위한 결합 수단(3)이 제공된다. 광학 요소(2)에 있는 층 재료는 그것이 첫째로 온도 변화로 인해 그 굴절률 또는 광로 길이를 변화시키고 둘째로 수단(3)에 의해 결합된 에너지를 열 에너지로 변환시키는 방식으로 구성된다. 이 경우에, 에너지를 결합시키기 위한 수단, 예를 들어 접촉자 또는 조사 수단(3)이 측방향으로 빔 경로 외부에, 즉 명백하게 광축(A) 외부에 배치된다.

예를 들어 렌즈 요소 표면상의 그래핀 층일 수 있는 코팅은 층 재료 내로의 그리고 간접적으로 광학 요소(2)를 제조하는 재료 내로의 표적화된 열 입력을 가능하게 한다. 특히 그래핀이 약 193　nm의 투사 광을 실질적으로 투과시키기 때문에, 투과 광 작동에서 파면 조작기라는 표현을 쓰는 것도 또한 가능하다. 그래핀으로 구성되는 것과 같은 코팅이 특히 쉽게 지역적으로 그리고 균질하게 실현될 수 있기 때문에, 광학 요소(2) 또는 파면 조작기(2)를 필드에 근접하게 배치할 가능성이 존재한다.

리소그래피 장치는 또한 예를 들어 CCD 카메라로서 구성되는 센서 장치(9)를 포함한다. CCD 카메라(9)는 예를 들어 광학 시스템(4)의 이미지 형성 특성을 검출하고, 대응하는 센서 신호(S)를 투사 장치 또는 리소그래피 장치(1)를 작동시키기 위한 방법을 수행하도록 설계되는 제어 장치(10)에 공급한다. 적합한 제어 신호(CT)에 의해, 제어 장치(10)는 이미지 형성 수차가 감소되거나 보상될 수 있는 방식으로 에너지를 광학 요소(2)의 코팅 내로 결합시키기 위한 수단을 제어한다. 대안적으로, 광학 시스템(4) 내에 제공되는 렌즈 요소 및/또는 미러의 표면의 위치를 직접 검출하는 센서 장치(9)를 제공하는 것도 또한 가능하다. 전체적으로, 제어 장치(10)는 파면 조작기(2, 3)의 도움으로 리소그래피 장치의 이미지 형성 특성의 최적화를 달성한다. 센서(9)는 예를 들어 렌즈 요소 수차를 검출할 수 있고, 제어 장치(10)는 빔 경로 내의 파면 조작기의 투명한 면 코팅 내로의 온도 또는 열 입력을 제어한다.

원칙적으로, 광학 요소(2)의 이미지 형성-관련 특성에 영향을 주는 변수를 검출하는 센서 장치(9)가 적합하다. 예를 들어, 중량, 위치, 온도 등이 검출될 수 있다.

광학 요소(2)의 가능한 예시적인 실시예가 도 2-9에서 더욱 상세히 설명된다.

도 2는 파면 조작기로서 구성될 수 있는 광학 요소의 제1 예시적 실시예의 개략도를 도시한다.

도 2a는 단면도를 나타내고, 도 2b는 평면도를 나타낸다. 예를 들어 도 1에 예시된 바와 같이 광학 시스템의 빔 경로 내에 사용되는 광학 요소(2)는 굴절 특성을 가질 수 있다. 그러나, 파면 조작이 단지 사용되는 재료의 열 영향에 의해 달성되는 것도 또한 고려할 수 있다. 예를 들어, 평탄한 석영 유리 판(13)이 필드에 근접하여 리소그래피 장치(도 1 참조)의 빔 경로 내로 삽입된다.

도 2a는 특히 193　nm의 UV 방사선을 투과시키는 유리 몸체(13)를 예시한다. 얇은 투명 층(100)이 유리 몸체(13)의 표면(113)에 적용된다. 투명 층(100)은 원칙적으로 크롬 또는 황화 몰리브덴과 같은 금속을 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 그래핀이 코팅 재료로서 사용된다. 이 경우에, 연속 영역(100)이 그래핀 코팅(14)을 구비한다. 연속 영역(100)은 광학 요소(2)의 광학적으로 사용되는 영역을 포함하고, 예를 들어 20 내지 24　mm²의 직사각형 슬롯에 해당한다. 이하에서 그래핀 코팅 또는 그래핀 가열 층으로 지칭되는 이러한 균질한 코팅의 크기는 파면 조작기(2)를 필드에 근접하여 빔 경로 내로 삽입하는 것을 가능하게 한다. 그래핀 층을 제조하기 위한 방법에 따라, 보다 큰 긴 스트립-유사 영역이 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 이미지 형성 목적을 위해 사용되는 투사 광이 각각의 경우에 코팅을 통과하는 방식으로 좁은 긴 스트립 코팅을 수행하는 것이 가능하다. 특히 리소그래피 장치로서의 스테퍼의 경우에, 단지 렌즈 요소 또는 미러의 좁은 직사각형 영역만이 광학적으로 사용된다. 그러나, 그래핀 가열 층이 40 mm 내지 160 mm의 반경으로 원형 방식으로 구현되는 기하학적 구조도 또한 고려될 수 있다. 특히 VUV 응용의 경우에, 광학 "풋트린트(footprint)"의 복잡한 기하학적 구조도 또한 가능하다.

단지 원하지 않는 열 효과의 특히 높은 보상을 필요로 하는 표면 영역에만 그래핀 가열 층을 제공하는 것도 또한 가능하다. 이것들은 예를 들어 렌즈 요소의 광학적으로 사용되는 영역의 외측 에지 영역이다.

예시에서 그리고 도 2의 실시예에서, 파면 조작기(2)는 또한 코팅(14)에 전기 전도성으로 연결되는 2개의 전극(3A, 3B)을 구비한다. 도 2b의 평면도는 원형 유리 판(13)의 대향 에지들에 배치되는 2개의 면 전극(3A, 3B)을 나타낸다. 전기 접촉자 또는 전극(3A, 3B)에 의해, 전류 밀도 j를 갖는 전류가 전도성 그래핀 층(14) 내에서 발생될 수 있다. 전류의 열 에너지 W로의 변환으로 인해 그래핀 층(14)의 표적화된 가열이 일어난다. 표적화된 가열의 결과로서 또는 전류 밀도 분포 j로서의 전기 에너지의 표적화된 결합의 결과로서, 첫째로 그래핀이 가열될 수 있으며 둘째로 또한 전류 j의 영역에서 유리 몸체(13)가 가열될 수 있으며, 그 결과 전체적으로 광학 특성이 변화된다. 예를 들어, 가열로 인해 광로 길이 또는 굴절률이 변한다.

층 재료 또는 그래핀 코팅은 첫째로 투명하고, 둘째로 전기 전도성이다. 또한, 그래핀 재료는 특히 매끄럽고, 단지 수 나노미터의 조도를 갖는다. 이러한 점에서, 그래핀은 그 온도 분포가 설정될 수 있는 투명한 전기 전도성 코팅의 역할을 한다. 전체적으로 참조되는 WO　2011/016837은 그래핀 층의 제조 방법 및 특성을 언급한다. 그래핀은 바람직하게는 1　nm 미만의 두께를 갖는 단층으로서 적용될 수 있으며, 여기에서 193　nm의 파장을 갖는 광의 투과율은 97% 이상이다. 그러나, 그래핀의 복수의 층을 코팅으로서 제공하는 것도 또한 고려할 수 있다. 바람직하게는, 그래핀 코팅은 최대 24　nm의 두께를 갖는다. 대응하는 그래핀 코팅 또는 필름은 최대 375　S/cm의 전기 전도율을 갖는다. 연구 결과 특히 8　nm 내지 24　nm의 그래핀 코팅이 석영 유리에 쉽게 적용될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

전극의 측방향 배열은 이제 전류가 균질한 면 코팅(14)에 인가되도록 허용한다. 그래핀 코팅의 전도율 또는 전기적 특성을 변화시키기 위해, 그래핀 재료의 도핑도 또한 가능하다. 그래핀 코팅은 특히 화학 증착(CVD)에 의해 달성될 수 있다. 이 경우에, 탄화수소-함유 가스가 그것에 적용되는 촉매 층이 보통 제공된다. 예를 들어 니켈-크롬 층과 같은 각각의 촉매는 그래핀이 촉매의 표면상에서 성장하는 효과를 갖는다. 하나의 또는 복수의 층을 포함할 수 있는 그래핀 층이 후속하여 유리 판 또는 렌즈 요소 표면과 같은 실제 캐리어에 적용된다. 성장한 그래핀 층을 다른 기판에 전사하기 위한 대응하는 방법이 알려져 있다.

투사 광을 투과시키는 그래핀 가열 층 또는 코팅(14)은 예를 들어 직사각형 또는 평행 육면체 재료 층으로서 모델링될 수 있다. 스테퍼 또는 스캐너로서의 리소 그래피 장치가 일반적으로 스트립형 이미지를 날카로운 에지를 갖는 웨이퍼 기판 상에 이미지 형성하기 위해, 원칙적으로 대략 20　mm²의 연속 영역(100)이면 충분하다. 예를 들어, 영역 또는 코팅 재료는 폭 b, 길이 l 및 높이 또는 두께 h를 갖는다. 전류가 에지로부터 또는 가장자리에 주입되면, 단면 스트립 F = b × l이 발생한다. 그래핀의 [S/m] 단위의 전기 전도율 σ에 기초하여, 전기 저항 R = 1(σF)가 발생한다. 일반적으로, 그래핀 층의 경우에 옴 저항이 가정될 수 있다. 따라서, 그래핀 스트립(100) 내에서 발생되는 P　=　U²/R의 열 출력과 P/(bl)　=　σhU²/l²의 면적-관련 열 출력 밀도가 획득된다. 두께 h　=　8　nm, 추정 전기 전도율 σ =　375　S/cm 및 U　=　52　V의 전기 전압을 가정하면, 80　W/m²의 열 출력 밀도가 발생한다. 이러한 경우에, 그래핀 스트립 또는 평행 육면체는 b　=　1　mm의 폭과 l　=　10　cm의 길이를 갖는 것으로 가정된다. 단지 소수의 그래핀 층 또는 예를 들어 단지 1 나노미터의 하나의 단층의 경우에, 비록 보다 높은 전압이 필요하긴 하지만, 이는 특히 두께 h　=　1　nm를 제공하는 전술된 계산 예의 경우에 대략 146　V이다. 그러한 전압은 리소그래피 장치에서 처리가능하다. 이러한 점에서, 간단한 방식으로 구동될 수 있는 전류원 또는 전압원에 의해 에너지가 코팅 내로 비용-효과적으로 결합될 수 있다.

도 3은 파면 조작기로서의 광학 요소의 개발을 예시한다. 예를 들어 그래핀 코팅(14)을 갖는 석영 유리 판 또는 렌즈 요소 방식의 광학 요소(102)가 가장자리에 복수의 전극(15, 16, 17, 18, 19, 20)을 구비한다. 접촉자 또는 전극(15-20)은 코팅(14)과 전기 접촉하여 원형 유리 판(13)의 원주 상에 배치된다. 또한, 6개의 전극(15-20)에 결합되는 제어가능한 전류원(22)이 제공된다. 제어가능한 전류원(22)에 의해, 그래핀 내에 대응하는 전류 밀도를 발생시키기 위한 각각의 전류(J1-J6)를 접촉자(15-20)에 또는 바람직하게는 균질한 그래핀 층으로서 구성되는 코팅(14) 내에 주입하는 것이 가능하다. 제어가능한 전류원(22)은 제어 장치(10)에 의하여 적합한 제어 신호(C1)에 의해 제어된다.

또한, 예를 들어, 제어가능한 냉각 요소(21)가 마찬가지로 코팅(14) 또는 유리 몸체(13)와 열 접촉하여 제공된다. 예를 들어 펠티에 소자로서 구성될 수 있는 이러한 냉각 장치(21)는 또한 각각의 리소그래피 장치의 빔 경로 외부에 놓인다.

전기력선(E)이 도 3의 평면도에서 그래핀 가열 층(14) 내에 지시되며, 상기 전기력선은 접촉자(15-20) 사이에서 연장된다. 예를 들어, 전극(15)과 전극(18) 사이의 전류 밀도 j가 파선 화살표로서 지시된다. 제어식 전류원(22)이 켜질 때, 이는 높은 전기력선 밀도의 영역에서 특히 높은 열 출력을 형성한다. 접촉 전극(15) 부근의 대응하는 영역(23)이 도 3에 점선 방식으로 지시된다. 전류가 균일하게 주입되면, 그래핀 층(14)의 영역(23)에서 보다 큰 가열이 일어난다. 냉각 접촉자(21)가 또한 히트 싱크로서 작동할 수 있기 때문에, 예를 들어 q로 지시되는 그리고 점선 화살표로 표시되는 열 흐름이 발생한다. 이러한 점에서, 복수의 전극(15-20)과 전류(J1-J6)의 표적화된 주입에 의해, 그래핀 층 내에서 표적화된 조작된 열 변환을 생성하여 온도를 국부적인 방식으로 변화시키는 것이 가능하다. 따라서, 예를 들어, 제어 장치(10)에 의해, 투사 광의 흡수로 인한 각각의 투사 시스템 내의 광학 요소들 또는 광학 요소의 가열의 결과로서 발생할 수 있는 이미지 형성 수차의 보상을 보장하는 것이 가능하다.

도 3의 예시적인 예시의 대안으로서, 제어 장치(10)는 예를 들어 또한 전류가 실질적으로 전극(17, 18) 사이에서 흐르는 방식으로 전류원(22)을 제어할 수 있다. 즉, 도 3의 배향에서, 전기 에너지의 열 에너지로의 변환이 유리 디스크(13)의 상부 우측에 있는 영역에서 일어난다. 펠티에 소자로서 구현되는 냉각 장치(21)에 의해 냉각이 동시에 달성되면, 유리 판(13) 또는 그래핀 코팅(14)의 상부 에지에서 열 흐름(여기에 예시되지 않음)이 발생한다. 이러한 점에서, 투명한 전기 전도성 그래핀 층(14)은 예를 들어 렌즈 요소(102)로서 구현되는 광학 요소의 표적화된 열 조작을 가능하게 한다.

도 4는 파면 조작기로서의 대응하는 광학 요소의 제3 예시적 실시예를 예시한다. 광학 요소(202)는 예를 들어 2개의 석영 유리 판 또는 불화 칼슘 판(24, 25) 사이의 그래핀 층(14)으로서 구성된다. 도 4a는 단면도를 도시하고, 도 4b는 평면도를 도시한다.

그래핀 층, 예를 들어 1　nm 두께의 삼층 구조체가 다시 한번 가정된다. 이러한 예시적 실시예에서, 14개의 전극(15-20, 26-33)이 그래핀 코팅(14)과 전기 접촉하여 가장자리에 배치된다. 전류가 제어 장치(도 4에 예시되지 않음)와 대응하는 전류원 또는 전압원에 의해 제어되는 방식으로 그래핀 층(14) 내로 주입된다. 그래핀 층(14)의 열 출력 분포와 따라서 가열은 층을 통한 각각의 전류에 의존한다.

이어서 이미지 형성 특성의 원하지 않는 변화가 보상되도록 코팅의 결과적으로 생성된 온도 분포가 광학 요소의 광학 특성을 변화시키는 방식으로 에너지가 층 재료 내로 연속하여 결합된다. 이 목적을 위해, 결과적으로 생성된 적합한 온도 분포 패턴이 개별 온도 분포 패턴의 중첩에 의해 생성될 수 있다.

링형 열 출력 분포를 생성하기 위해, 예를 들어, 전극의 쌍 사이의 전류 밀도를 순차적으로, 즉 연속적으로 생성하는 것이 가능하다. 도 4b는 예를 들어 전극(19, 15) 사이의 전류 밀도 j1, 전극(15, 31) 사이의 전류 j2를 보여준다. 전극(30, 28) 사이의 전류 j3, 전극(30, 26) 사이의 전류 j4, 전극(27, 19) 사이의 전류 j5 및 전극(20, 17) 사이의 전류 j6가 또한 지시된다. 그패핀 층(14)의 원하는 열 분포 또는 원하는 조작된 가열을 달성하기 위해, 전류가 연속적으로, 즉 순간 t1에서의 전류 밀도 j1, 순간에서의 또는 사전결정된 시간 주기 t2에 걸친 전류 밀도 j2, 및 다른 순간 또는 시간 주기 t3-t6에 걸친 전류 밀도 j3, j4, j5 및 j6로 주입된다. 각각의 열 출력이 합산되어 원하는 열 출력 분포를 형성한다. 이 경우에, 부수적으로 가열되는 석영 유리 판(24, 25)의 열 용량이 사용될 수 있다. 원칙적으로, 다수의 가장자리에 배치되는 전극(15-20, 26-33)과 사실상 임의로 주입가능한 전류 및 전류 방향에 의해, 코팅 및 인접한 렌즈 요소 재료 내에서 임의의 원하는 기하학적 열 출력 분포를 생성하는 것이 가능하다. 개별 열 출력은 주입된 전류 밀도 j1-j6로 인해 후자가 순차적으로 공급되더라도 합산된다.

도 4b에 예시된 14개의 전극보다 많은 전극을 제공하는 것도 또한 가능하다. 이러한 점에서, 파면 조작기의 특정 실시예 및 구현예에서, 상이한 쌍의 전극의 순차적 구동이 제어 장치에 의해 달성된다. 그래핀이 전기 전도성이기 때문에, 이전의 예시적 실시예에서 언급된 바와 같은 접촉 전극을 통한 접촉-연결이 비용-효과적으로 실현될 수 있다.

도 5는 필드 내에, 즉 필드에 근접하여 사용될 수 있는 파면 조작기(302)의 제4 예시적 실시예를 도시한다. 도 5a는 단면도를 도시하는 반면, 도 5b는 평면도를 도시한다. 예를 들어, 그래핀 코팅(14)을 갖는 불화 칼슘 또는 석영 유리 판(13)이 다시 한번 제공된다. 파면 조작기(302)의 도 5의 실시예에서, 어떠한 접촉 전극도 제공되지 않는다. 오히려, 에너지가 제어가능한 자석의 도움으로 유도에 의해 그래핀 층(14) 내로 투입된다. 따라서, 자석 코일(34-41)이 그래핀 코팅(14)을 갖는 유리 디스크(13) 주위에 배치된다.

도 5b는 자석 코일(34-41)이 예를 들어 원형의 유리 판(13)의 원주 주위에 배치되는 것을 보여준다. 예를 들어 개별적으로 구동가능한 자석 코일(34-41)은 교번하는 자기장을 발생시킨다. 예를 들어, 자기장(B)이 도 5a에 지시된다. 유도 호브의 경우에서와 같이, 예를 들어 유도에 의해 그래핀 층(14) 내에서 와상 전류가 발생된다. 자기장(B)의 시간적 및 기하학적 구성의 선택을 통해, 그래핀 층(14) 내에서 국부적으로 정확한 와상 전류 발생을 설정하는 것이 가능하다.

그래핀 층(14) 내에서 전류를 발생시키기 위한 자기 에너지의 무접촉 공급과 후속하는 열 에너지로의 변환이 특히 예를 들어 각각의 광학 요소(302)가 초고진공에서 사용되어야 하는 경우에 적합하다. 이어서 자기장이 예를 들어 불순물을 가질 수 있는 전극 재료가 직접 광학 요소(302) 상에 존재할 필요없이 진공 영역 외부에서 발생될 수 있다. 이러한 점에서, 광학 요소(13)는 또한 미러로 이해될 수 있다. 특히 심자외선 광을 사용한 투사의 경우에 반사 광학 유닛이 사용된다. 그래핀 층(14) 내에서 발생되는 전류가 그래핀 층(14)의 가열과 따라서 그래핀 층(14) 및 가능하게는 부수적으로 가열되는 유리 판(13) 둘 모두의 광학 특성의 변화를 제공한다.

도 6은 에너지가 전자기 방사선에 의해 투입되는 파면 조작기의 또 다른 실시예를 예시한다. 도 6a는 예를 들어 그래핀 층(14)이 두 유리 층(24, 25) 사이에 배치되는 광학 요소(402)의 단면도를 도시한다. 도 6b는 빔 경로 내에 사용되는 그래핀 코팅(14)을 갖는 유리 판의 평면도를 도시한다. 그패핀(14)이 전기 전도성이고 특히 예를 들어 190　nm 내지 250　nm의 사용되는 파장을 투과시키기 때문에, 에너지가 예를 들어 마이크로파 조사에 의해 결합될 수 있다. 마이크로파(MW)는 그래핀 층(14) 내에서 전류와 따라서 열을 발생시킨다. 이 목적을 위해, 마이크로파 방사선(MW)을 도입하기에 적합한 4개의 마이크로파 안테나(42, 43, 44, 45)가 그래핀으로 코팅된 유리 판(24, 25) 주위에 제공된다. 마이크로파(MW)의 사용되는 파장 또는 주파수는 그래핀의 전자적 특성에 맞추어질 수 있다.

도 6b는 또한 제어 신호(C1, C2, C3, C4)에 의해 마이크로파 안테나(42, 43, 44, 45)를 구동하는 제어 장치(10)를 도시한다. 특히 마이크로파 형태의 전자기 방사선의 도움으로, 그래핀 층(14) 내의 영역이 예를 들어 표적화된 방식으로 가열될 수 있다. 이러한 점에서, 조작된 열 입력이 표적화된 방식으로 국부적으로 수행될 수 있다. 복수의 마이크로파 안테나(42, 43, 44, 45)의 사용에 의해, 예를 들어 간섭 패턴에 의해 그래핀의 원하는 가열을 국부적으로 그리고 사전결정가능한 기하학적 구조로 획득하는 것이 또한 가능하다.

코팅 재료로서 사용되는 재료의 전자 구조가 특정 전자기 방사선의 도입에 의해 변화되는 것도 또한 고려할 수 있다.

또한, 에너지를 코팅 재료 내로 결합시키기 위한 제시된 기구들이 또한 서로 조합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 지시된 것과 같은 전극 장치와 또한 자석 코일 및 마이크로파 발생기를 사용하는 것을 고려할 수 있다. 전체적으로, 특히 그래핀이 사용되는 경우에, 이는 열 발생을 국부적으로 설정할 간단하고 융통성 있는 가능성을 산출한다.

도 7은 실질적으로 서로 별도로 가열될 수 있는 코팅 서브세그먼트 내에서 국부적으로 한정할 하나의 가능성을 예시한다. 이 경우에 투과 광 작동에서 투사 광의 어떠한 차광 또는 회절도 발생하지 않는다.

따라서, 도 7은 파면 조작기로서 구현되는 광학 요소(502)의 제6 예시적 실시예를 도시한다. 도 7a는 단면도로부터의 발췌 부분을 도시하고, 도 7b는 평면도를 도시한다.

도 7a는 다시 한번 유리 몸체(25)를 발췌하여 나타내며, 이때 그래핀 코팅(14)이 상기 유리 몸체 상에 적용된다. 그래핀 층(14)은 도 7a의 예에 3개의 층(14A, 14B, 14C)으로 예시되는 다층 방식으로 구현된다. 그래핀에 대한 전기 결합을 위한 전극(15)이 가장자리에 예시된다. 홈을 다층 그래핀 층 내에 통합시키는 것이 가능하다. 도 7a는 홈, 틈 또는 함입부(46)를 단면도로 도시한다. 홈(46)은 화학적으로 또는 기계적으로, 예를 들어 기계적 응력에 의해 달성될 수 있다. 홈(46)의 영역에서, 예를 들어 상부의 2개의 단층(14C, 14B)이 제거되어, 단지 하나의 단층(14A)만이 직접 유리 몸체(25) 상에 남아 있다.

이 경우에, 홈(46)의 크기 f는 f < λ이며, 여기에서 λ는 사용되는 투사 광의 파장이다. λ = 193　nm인 자외선 광을 사용하는 경우, f는 예를 들어 50 내지 100　nm이다. 또한 여기에서 서브-람다(sub-lambda) 함입부로 지칭되는 홈에 의해, 광이 회절되지 않으며, 따라서 층이 광학적으로 실질적으로 투명하게 유지되고, 빔 경로 내에서 어떠한 방해도 초래하지 않는다. 그러나, 홈(46)의 영역에서 전기 저항이 증가되어, 도 7b에 지시된 바와 같은 개별 층 영역 또는 세그먼트(50-54)가 서로 독립적으로 더욱 양호하게 구동될 수 있다.

홈(46)은 예를 들어 도 7b에 예시된 바와 같이 그 경계 내에서 홈(46-49)을 통해 전류에 의한 증가된 열 입력이 표적화된 방식으로 가능한 영역 또는 세그먼트(50-54)를 한정할 수 있다. 도 7b는 가장자리에 있는 9개의 전극(15-20, 26, 27, 28)과 코팅(14) 내에서 또는 그것 상에서 5개의 세그먼트(50, 51, 52, 53, 54)를 서로로부터 경계 결정하는 4개의 서브-람다 함입부(46, 47, 48, 49)를 도시한다. 전극(15-20, 26, 27, 28)의 적합한 구동이 특히 코팅의 부분 영역 또는 세그먼트(50-54)를 서로 독립적으로 가열하는 것을 가능하게 한다.

홈(46, 47, 48, 49)의 증가된 저항으로 인해, 세그먼트는 또한 각각의 전류 흐름에 의해 더욱 쉽게 개별적으로 가열될 수 있다. 홈이 완전히 캐리어 재료의, 즉 유리 몸체(25)의 표면(125)에 이르기까지 형성되는 것을 또한 고려할 수 있다. 그러나, 이때 전기장 강도가 홈에 대해 횡방향으로 발생한다. 예를 들어, 홈 폭 f　=　100　nm와 인접 세그먼트 사이의 1　V의 전위차를 가정하면, 10⁷　V/m의 필드 강도가 발생할 수 있다. 따라서, 바람직하게는, 오히려 홈 기저부 또는 밸리 내에 단층 또는 다층 구조의 층이 남는다.

도 8은 파면 조작기(602)의 또 다른 예시적 실시예를 도시한다. 이 경우에, 그래핀 층(14)이 다시 한번 2개의 석영 유리 판(24, 25) 사이에 배치된다. 예를 들어, 그래핀 층(14)은 삼층 구조체이다. 전극 장치(15-20, 26-33)가 사이 공간(interspace) 내에서 측방에 제공된다. 도 4의 그것과 유사한 방식으로, 전극(15-20, 26-33)은 실질적으로 임의의 원하는 전류 분포와 따라서 열 흐름 기하학적 구조가 순차적으로 생성될 수 있도록 서로 개별적으로 그리고 별도로 표적화된 방식으로 구동될 수 있다.

냉각 링 또는 냉각 접촉자(55)가 광학 요소 주위에 링 형상 방식으로 제공된다. 링형 냉각 접촉자(55)는 예를 들어 펠티에 소자로서 또는 금과 같은 금속으로부터 구현될 수 있다. 냉각 링(55)은 가열된 그래핀과 인접 유리 층 내에서 전기 에너지의 열 에너지로의 변환에 의해 발생되는 열을 방열하기 위한 히트 싱크의 역할을 한다. 삼층 구조체로서 존재할 수 있는 1　nm의 얇은 그래핀 층(14)을 가정하면, 12　000　W/mK의 열 전도율이 예상된다. 즉, 80　K의 온도차를 가정하면, 1　mm의 폭과 10　cm의 길이를 갖는 그래핀 스트립이 8 ㎼의 열 출력을 수송한다. 또한, 열이 석영 유리 판(24, 25) 내로 수송된다.

전체적으로, 특히 UV 광을 투과시키는 차광 없는 파면 조작기가 도 8의 장치에 제공된다. 하나의 외측 표면, 예를 들어 상부 석영 유리 판(24)의 표면(124)이 무용한 파면 변형(null wavefront deformation)을 보상하기 위해 비구면 방식으로 구성될 수 있다.

도 9는 필드 내에, 즉 필드에 근접하여 사용될 수 있는 파면 조작기의 광학 요소(802)의 다른 예시적 실시예를 도시한다. 도 9는 평면도를 도시한다. 예를 들어, 그래핀 코팅(14)을 갖는 불화 칼슘 또는 석영 유리 판(13)이 다시 한번 제공된다. 코팅(14)은 판의 표면에 한 피스씩 적용되어, 세그먼트 또는 부분 영역(50, 51, 52)을 형성한다. 기하학적으로 동일한 코팅 섹션으로 코팅될 영역(14)의 파케팅(parqueting)이 고려될 수 있다. 그러나, 불규칙한 커버링도 또한 가능하다. 그래핀의 사용에 의해, 동일한 플레이크 또는 필름 피스(50, 51, 52)를 광학 요소(702)의 표면상에 적용하는 것이 가능하다. 코팅 영역(14)의 전체적으로 비-연속적인 영역에도 불구하고, 코팅 재료가 충분히 얇고 투명하게 선택되기 때문에, 코팅 부분 영역(50, 51, 52) 사이의 경계에서 어떠한 회절 또는 차광도 일어나지 않는다.

원칙적으로, 렌즈 요소 또는 판 표면 전체가 또한 그래핀 박층으로 덮일 수 있다.

마지막으로, 도 10은 파면 조작기로서 사용될 수 있는 광학 요소(802)의 제9 예시적 실시예를 예시한다. 광학 요소(802)는 반사 요소로서, 예를 들어 미러로서 구성된다. 도 10의 예시적 실시예에서도, 특히 그래핀 층(14)이 에너지 결합을 통한 표적화된 열 입력을 위해 제공된다. 미러(802)는 예를 들어 적합한 세라믹 또는 티타늄 실리케이트 유리로 구성되는 기재(56)를 포함한다. 그래핀 층(14)이 기재(56)에 적용되고, 이어서 예를 들어 다층 구조의 층 배열(57)이 상기 그래핀 층 상에 반사 코팅으로서 제공된다.

측방에서, 전극(3A, 3B)이 예를 들어 원주 방향으로 제공된다. 전극의 기하학적 구조 및 배열은 이전의 예시적인 실시예에서 설명된 바와 같이 구현될 수 있다. 특히 도 10에 예시된 것과 같은 반사 광학 유닛 또는 광학 요소의 경우에, 반사 코팅(57)이 입사 UV 방사선에 따라 변형되고 가열될 수 있다. 그래핀 가열 층(14)에 의해, 이러한 가열이 표적화된 방식으로 국부적으로 보상될 수 있거나, 또는 균질한 온도 분포가 획득될 수 있다. 이러한 점에서, 전극(3A, 3B)에 인접한 그래핀이 가열 층으로서 사용될 수 있다. 그래핀은 그것이 특히 매끄럽고 표면 조도를 거의 갖지 않는 이점을 갖는다. 이러한 점에서, 반사 코팅 층(57)이 또한 이미지 형성 수차를 발생시킴이 없이 확고하게 그리고 정확하게 배치될 수 있다. 이 경우에 그래핀의 하나의 이점은 또한 특히 그 작은 두께와 전기 수송 및 열 수송에 관한 우수한 전도성이다.

도 11-14는 광학 시스템 내의 이전의 예시에 도시된 바와 같은 광학 요소의 가능한 위치를 지시한다.

도 11은 예를 들어 그래핀 코팅을 갖는 파면 조작기가 사용되는 광학 시스템의 제1 예시적 실시예의 개략도를 도시한다. 이 경우에, 도 11은 WO　2005/069055　A2에 도 32로서 예시된 바와 같은 광학 유닛(104)을 도시한다. 광축(A)을 따라, 반사 요소(58) 및 반사 요소(59) 둘 모두가 물체면(OE)으로부터 이미지면(BE)까지 제공된다.

도 11의 예시는 또한 3개의 동공면(P1, P2, P3)의 위치를 도시한다. 광학 시스템(104)의 종래의 실시예에서, 평판이 동공면(P1)의 우측에서 광축 상에 제공된다. 평판 대신에, 이제 예를 들어 그래핀 코팅을 갖는 파면 조작기(2)가 제공된다. 동공면(P1)의 우측에서의 배열은 동공에 근접하지도 않고 필드에 근접하지도 않으며 오히려 중간이다. 그래핀 코팅이 예를 들어 10 내지 20　mm²의 연속 영역에 걸쳐 균질하게 실현될 수 있기 때문에, 이 장소에서의 파면 조작기의 위치가 빔 경로를 방해함이 없이 가능하다. 필드에 근접하여, 파면 조작기를 도 11에 점선 화살표(2')로 지시되는 위치에 제공하는 것이 가능하다. 각각의 렌즈 요소는 파면 조작이 일어나도록 그래핀 코팅을 갖는 평판과 렌즈 요소로 분할될 수 있다. 광학 요소 내에서의 또는 그것 상에서의 파면 조작기의 대안적인 실현이 도면 부호 2"로 그리고 일점쇄선 화살표로 지시된다.

도 12는 파면 조작기를 포함하는 광학 시스템의 다른 예시적 실시예를 도시한다. 도 12에 예시된 투사 렌즈(204)가 예를 들어 US2008/0174858　A1에 도 3으로서 개시된다. 다시 한번 다수의 렌즈 요소와 미러(59)가 물체면(OE)과 이미지면(BE) 사이에 제공된다. 도 12는 또한 3개의 동공면(P1, P2, P3)을 도시한다. 중간 이미지면(Z1, Z2)이 또한 지시된다. 파면 조작기를 전술된 방식으로 사용하기 위해, 2개의 대안적인 위치가 도 12에 지시된다. 위치(2)는 실질적으로 동공면(P1) 부근에서 동공에 근접하게 제공된다. 그러나, 중간 위치(2')도 또한 고려할 수 있다. 필드에 근접하여, 파면 조작기를 미러(59)에 제공하는 것이 가능하다. 광학 요소 내에서의 또는 그것 상에서의 파면 조작기의 대안적인 실현이 도면 부호 2"로 그리고 일점쇄선 화살표로 지시된다.

도 13은 예를 들어 그래핀 코팅을 갖는 파면 조작기가 사용되는 광학 시스템(304)의 제3 예시적 실시예의 개략도를 도시한다. 이 경우에, 도 13은 US2008/0024746　A1에 도 4a로서 예시된 바와 같은 EUV 광학 유닛을 도시한다. 이때 광학 시스템은 8개의 미러(59)를 포함한다. 광축(A)을 따라, 반사 광학 요소(59)로서의 미러가 물체면(OE)으로부터 이미지면(BE)까지 제공된다. 예를 들어 하나의 미러 기재상의 그래핀 가열 층으로서의 파면 조작기가 특히 동공(2')에 근접하게 제공될 수 있다. 다른 조작기(2")가 예를 들어 필드에 근접하게 제4 미러(59)에 제공된다.

마지막으로, 도 14는 예를 들어 그래핀 코팅을 갖는 파면 조작기가 사용될 수 있는 광학 시스템(404)의 제4 예시적 실시예의 개략도를 나타낸다. 이 경우에, 도 14는 예를 들어 EP　1　881　520　A1에 도 6으로서 예시된 것과 같은, 193　nm의 파장에 대한 함침 광학 유닛을 도시한다. 이때 광학 시스템은 또한 반사 광학 요소, 즉 렌즈 요소와 함께, 물체면(OE)과 웨이퍼 또는 이미지면(BE) 사이의 미러(59)를 포함한다. EP　12　881　520　A1으로부터의 공지된 배열과 비교하면, 사용되는 광학 요소 중 적어도 하나가 파면 조작기로서 구현된다. 도 14는 그래핀 가열 층에 대한 필드에 근접한 배열의 가능한 위치를 파선 화살표(2', 2")로 지시한다.

특히 가열 층의 역할을 하는 그래핀 코팅을 갖는 파면 조작기를 구체적으로 특히 종래의 평판이 빔 경로 내에 제공되는 빔 경로 내의 위치에 제공하는 것이 편리한 것으로 판명될 수 있다. 그래핀 층이 투명하기 때문에, 필드에 근접한 영역에서의 배열도 또한 가능해진다.

전체적으로, 이는 회절에 의한, 예를 들어 불투명한 전극 또는 가열 장치에 의한 필드의 차광 및 방해 없이, 이미지 형성 수차를 보상하기 위한 쉽게 생성가능한 파면 조작을 획득할 비용-효과적인 가능성을 산출한다.

본 발명이 예시적 실시예에 기초하여 설명되었지만, 본 발명은 그에 제한되지 않고, 오히려 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 코팅을 위한 제시된 재료와 또한 그 두께 및 기하학적 표현이 단지 예시적인 것으로 이해되어야 한다. 주로 그래핀이 논의되었지만, 열에 의해 여기될 수 있는 다른 코팅 재료도 또한 가능하다. 파면 조작기의 도움으로, 언급된 방사선-유도 가열 외에, 각각의 렌즈 요소 또는 미러의 변화된 재료 특성에 기인하는 효과를 보상하는 것도 또한 가능하다. 비교적 긴 작동 후, 예를 들어 이미지 형성 특성을 변화시킬 수 있는 재료 손상이 일어날 수 있다.

1: 투사 장치
2: 광학 요소
3: 결합 수단
4: 광학 시스템
5, 6: 광학 요소
7: 마스크 장치
8: 조명 시스템
9: 센서 장치
10: 제어 장치
11: 웨이퍼
12: 웨이퍼 스테이션
13: 유리 몸체
14: 코팅
15-20: 전기 접촉자
21: 냉각 접촉자
22: 전류원
23: 영역
24, 25: 유리 판
26-33: 전기 접촉자
34-41: 코일
42-45: 안테나
46-49: 홈
50-54: 코팅 섹션
55: 냉각 링
56: 미러 기재
57: 반사 코팅
58: 렌즈 요소
59: 미러
100: 영역
102: 광학 요소
104: 광학 시스템
113: 표면
124, 125: 표면
202: 광학 요소
204: 광학 시스템
302: 광학 요소
304: 광학 시스템
402: 광학 요소
404: 광학 시스템
502: 광학 요소
602: 광학 요소
702: 광학 요소
802: 광학 요소
A: 광축
B: 자기장
BE: 이미지면
C1, C2: 제어 신호
CT: 제어 신호
E: 전기장 강도
f: 홈 폭
j: 전류 밀도
J1-J6: 전류
L: 투사 광
MW: 마이크로파 방사선
OE: 물체면
P1, P2, P3: 동공면
q: 열 흐름
R1, R2: 이동 방향
S: 센서 신호
W: 열
Z1, Z2: 중간 이미지면

Claims

리소그래피 구조체 정보를 이미지 형성하기 위한 투사 장치(1)이며,
전기 전도성 층 재료로 구성되는 코팅(14)을 적어도 부분적으로 구비하는 광학 요소(2)로서, 코팅(14)은 투사 광을 차광하는 어떠한 요소도 구비하지 않는 연속 영역(100)을 포함하고, 층 재료 및/또는 광학 요소(2)는 온도 변화에 따라 광학 특성, 특히 굴절률 또는 광로 길이를 변화시키는, 광학 요소(2)와,
층 재료가 결합된 에너지를 열 에너지로 변환시키는 방식으로 에너지를 층 재료 내로 결합시키기 위한 적어도 하나의 수단(3)을 포함하고,
층 재료는 그래핀, 크롬 및 황화 몰리브덴(MoS₂)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 투사 장치(1).
제1항에 있어서,
결합 수단(3)은 연속 영역(100) 외부에 측방향으로 배치되는 투사 장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,
광학 요소(2)는 필드에 근접하게 배치되는 투사 장치(1).
제1항 또는 제2항에 있어서,
광학 요소(2)는 동공에 근접하게 배치되는 투사 장치(1).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
층 재료는 광학 요소(13)의 표면(113) 상의 연속 영역(100)에 균질하게 배치되는 투사 장치(1).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
층 재료는 실질적으로 선형 전기 저항을 갖는 투사 장치(1).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
층 재료는 그래핀, 크롬 및/또는 황화 몰리브덴(MoS₂)을 더 포함하는 투사 장치(1).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
층 재료는 오로지 단층 및/또는 다층 그래핀만을 포함하는 투사 장치(1).
제7항 또는 제8항에 있어서,
층 재료는 도핑된 전도성 그래핀을 포함하는 투사 장치(1).
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
그래핀은 화학 증착의 도움으로 제조되는 투사 장치(1).
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
코팅은 사용되는 투사 광의 파장보다 작은 폭을 갖는 홈(46)을 구비하는 투사 장치(1).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
수단(3)은 전기, 자기 및/또는 전자기 에너지를 결합시키기 위해 구성되는 투사 장치(19).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
결합 수단(3)은 복수의 전극을 갖춘 연속 영역의 에지에서 전기 접촉자(15-20, 26-33)로서 구현되는 투사 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
결합 수단은 코일 장치(34-41)를 포함하는 투사 장치(1).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
코팅(14)을 냉각하기 위한 장치(21, 55)를 더 포함하는 투사 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
연속 영역(100)은 적어도 20　mm²의 면적, 특히 적어도 24　mm²의 면적을 포함하는 투사 장치(1).
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
코팅(14)은 193　nm의 파장을 갖는 투사 광에 대해 적어도 80%, 특히 적어도 95%의 투과율을 갖는 투사 장치(1).
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
투사 장치(1)는 결합 수단(3)에 의한 층 재료의 가열이 투사 광의 흡수에 의한 광학 요소(2)의 가열보다 큰 방식으로 구성되는 투사 장치(1).
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
광학 요소(2)는 굴절 요소, 특히 렌즈 요소인 투사 장치(1).
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
광학 요소(2)는 반사 요소, 특히 미러인 투사 장치(1).
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
투사 장치(1)의 이미지 형성 특성 및/또는 광학 요소(2)의 위치를 검출하기 위한 센서 장치(9)와 센서 장치(9)에 의해 발생되는 센서 신호(S)에 따라 결합 수단을 제어하기 위한 제어 장치(10)를 더 포함하는 투사 장치(1).
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 투사 장치(1)를 작동시키기 위한 방법이며,
에너지가 층 재료(9) 내로 연속적으로 결합되고, 특히 방사선 광에 의해 유발되는 투사 장치(1)의 이미지 형성 특성의 변화가 적어도 부분적으로 보상되는 방식으로 코팅(14)의 결과적으로 생성된 온도 분포가 광학 요소(2)의 광학 특성을 변화시키는 방법.