WO2016086983A1 - Optische anordnung mit einem wärmeleitenden bauelement - Google Patents

Optische anordnung mit einem wärmeleitenden bauelement Download PDF

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Julian Kaller
Franz Sorg
Ralf Winter
Karl-Stefan Weissenrieder
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system
    • G03F7/70891—Temperature

Definitions

  • the invention relates to an optical arrangement, in particular a
  • Modern lithography systems are very sensitive to heat input in their optical elements, e.g. Lenses or mirrors, as deformed by the non-zero thermal expansion coefficient of the lens materials or mirror materials used their optical surfaces. Furthermore, the refractive index of optical elements used in transmission, e.g. Lenses or plane plates, temperature dependent.
  • the heat sources include on the one hand absorbed radiation, in particular at the useful wavelength of the
  • Lithography system which impinges by scattering or diffraction on parts of the optical system or arranged in the lithography system components without optical effect.
  • actuators and sensors the design, continuously or time-dependent heat to the
  • the actuators when used for movement or deformation of the optical elements, they usually have to be positioned very close to the optical elements.
  • the hydrophobic coating may comprise a UV-resistant layer configured to irradiate UV radiation
  • an optical arrangement which comprises at least one component which is at least partially wetted with water as immersion liquid during operation of the optical arrangement.
  • the device has at least one layer containing a material whose contact angle with the immersion liquid is optionally hydrophilic or hydrophobic adjustable.
  • the material may be graphene and / or Co 3 O 4 nanorod arrays.
  • DE 10 201 1088 623 A1 describes an optical element with an optically utilized volume range for the transmission of UV radiation, which has a section with a volume area of the optical area used compared to the optical area
  • Base body has reduced thermal conductivity to the optically used volume range from thermal influences in the wetting of the optical
  • Microlithography which has a surface that is in contact with an immersion liquid during operation.
  • the surface has a
  • the immersion liquid may have a contact angle of 60 ° or more at the surface.
  • Surface may be formed on a last optical element of a projection system, a holder for a substrate or a table for a substrate.
  • the surface may have a coating formed of SiO x C y .
  • US 2007/0146679 A1 describes a lithography system which has a substrate carrier which is designed to hold a substrate in position by means of an electrostatic force and which has a permanently installed energy source. For generating the electrostatic force, a substrate is provided between a metallic layer and a layer of diamond-like carbon
  • a component for example an optical component, for immersion lithography, at least in a region which comes into contact with the immersion liquid, with a protective coating having a layer which has a hardness greater than that Has hardness of quartz.
  • the layer may be silicon carbide, diamond, diamond-like carbon, boron nitride,
  • the layer may be formed by CVD, PECVD, APCVD, LPCVD, LECVD, PVD, thin film evaporation, sputtering, or by thermal annealing in the presence of a gas.
  • an optical element for immersion lithography which has a light-shielding layer which is formed on a side surface of the transmissive optical element on the side of a projection system facing the substrate.
  • the transmissive optical element having the light-shielding layer is in contact with the light during exposure
  • the light-shielding layer may be formed of, for example, a metal or a metal oxide.
  • the object of the invention is to provide an optical arrangement, which caused by a heat source or heat sink, in particular local temperature change to an optical element or to a device for Positioning of a photosensitive substrate prevented or at least greatly reduced.
  • a microlithographic projection exposure apparatus comprising: an optical element transmissive or reflective to radiation at a useful wavelength having an optically used region, and a thermally conductive device external to the optically used region of the optical element
  • thermally conductive member is a material having a
  • Thermal conductivity ⁇ of the material of the thermally conductive component is: D ⁇ > 1 W mm m “1 K “ 1 , preferably D ⁇ > 10 W mm m “1 K “ 1 , in particular D ⁇ > 50 W mm m “1 K “ 1 .
  • the heat-conducting component is arranged outside the optically used region of the optical element for this purpose.
  • the optically used region is that region through which the radiation passes at the useful wavelength, i. E. around the area which is e.g. contributes to a lens for imaging.
  • the optically used region can in this case be defined in particular by the region of the surface of the optical element on which the surface is polished, whereas the region outside this diameter has an unpolished, matt and therefore rough surface.
  • the optically used area can also be a volume area of a
  • transmissive optical element which is irradiated by the radiation at the Nutzwellenuer.
  • a reflective optical element of the optical used area typically limited by a reflective coating applied to the optical element.
  • the heat dissipating component should have the highest possible thermal conductivity in order to consume as little space as possible, or the thermal conductivity should at least be so great that the product of the thermal conductivity and the thickness of the thermally conductive component exceeds the value indicated above. Due to the arrangement of the heat-conducting component outside the optically used region of the optical element or outside the beam path of the useful radiation passing through or reflected at the optical element, it is possible to use thermally conductive materials which are nontransparent for the radiation at the useful wavelength. The use of a cantilevered heat-conducting component has the advantage over a coating that it can be replaced if necessary.
  • the thermal conductivity of the thermally conductive component refers to the
  • the thermal conductivity of a material may differ significantly from the thermal conductivity at room temperature.
  • more materials can satisfy the condition of thermal conductivity of more than 500 W m "1 K “ 1 or the condition D ⁇ > 1 W mm m "1 K “ 1 or D ⁇ > 10 W mm m "1 K “ 1 and D ⁇ > 50 W mm m "1 K " 1 than is the case at room temperature.
  • Most of the materials used for optical purposes have a comparatively low temperature at room temperature
  • the material of the heat-conducting component has a higher thermal conductivity than the material of the optical element, so that the heat conduction of the material of the heat-conducting material in lateral
  • the material has a thermal conductivity of more than 1000 W m "1 K “ 1 , preferably more than 1700 W m “1 K “ 1 , particularly preferably more than 2000 W m “1 K “ 1 .
  • the number of materials which have such a high thermal conductivity at room temperature is low, but the greatest possible thermal conductivity is advantageous in order to ensure effective heat conduction.
  • Metallic materials typically have a thermal conductivity that is less than 500 W m "1 K " 1 .
  • the material contains polycrystalline and / or monocrystalline diamond or consists of polycrystalline and / or monocrystalline diamond.
  • Artificially produced diamond has proved to be particularly favorable as a material for the heat-dissipating component, since it can be produced with a high thermal conductivity of 1000-2000 W m -1 K -1 or above.
  • diamond has a very high modulus of elasticity of about 1050 GPa, which is why diamond structures already at a very small thickness or
  • Wall thickness are self-supporting, so that a self-supporting component made of diamond can be produced with a low cost of materials. So-called diamond-like
  • Diamond typically grows either polycrystalline or monocrystalline on a support body, but it may be possible to have a diamond in a sub-areas monocrystalline and in another subarea polycrystalline diamond body to produce, as for example in the US
  • 2006/0213428 A1 in which a crystal seed of monocrystalline diamond is bonded to form a diamond substrate with a polycrystalline diamond layer.
  • the material includes carbon nanotubes.
  • carbon nanotubes are suitable as a material for the heat-conducting component, since they reach the required high thermal conductivity of more than 500 W m "1 K " 1 , possibly of 1000 W m "1 K “ 1 or above. Both diamond and carbon nanotubes achieve the required thermal conductivity at room temperature.
  • thermally conductive component has a corresponding temperature
  • the material is produced by a CVD process.
  • a CVD method is particularly advantageous for producing diamond structures, as is
  • Substrate to which the diamond coating is applied e.g. be dissolved by means of a hot hydrogen peroxide solution or with the aid of hydrofluoric acid, so that only the diamond component remains.
  • Diamond component can be varied by the geometry of the support body within wide limits, so that thin-walled, self-supporting components can be made with complex three-dimensional geometry.
  • CVD deposited diamond achieves thermal conductivities of 1800 W m "1 K " 1 or above.
  • the heat-conducting component has a thickness of less than 500 ⁇ .
  • a cantilevered component of such a small thickness can be achieved by the use of diamond as the heat-conducting material, since this material has a sufficiently large elastic modulus.
  • Component has been found to be particularly advantageous.
  • Component a metal.
  • Metallic materials typically have a high thermal conductivity of more than 100 W m "1 K “ 1 and are therefore suitable as heat-conducting components, provided that they have a thickness sufficient to perform the function of heat conduction efficiently.
  • the metal can be
  • the thermally conductive component is produced with a thickness which satisfies the condition indicated above, ie D ⁇ > 1 W mm m -1 K -1 , preferably of D ⁇ > 10 W mm m -1 K -1 , in particular of D ⁇ > 50 W mm m "1 K ' 1.
  • This condition may be, for example, for silver, which is a
  • thermally conductive component has a thickness D of more than 2.3 ⁇ , of more than 23 ⁇ or of more than 1 15 ⁇ .
  • the thermally conductive component is typically self-supporting, which - depending on the material used - at a thickness D of typically more than about 50 ⁇ , possibly of more than about 100 ⁇ the case, and can over the edge of the optical element put on this or put on.
  • the heat-conducting component is produced by electroforming.
  • electroforming the metallic material the thermally conductive component deposited on a model or a prototype in an electrochemical manner, wherein layer thicknesses of more than 1 mm can be achieved.
  • the heat-conducting, self-supporting component can be detached from the original form.
  • a master mold once made with high precision can be reused, so that the electroforming can be done with high precision.
  • the thermally conductive metallic component can also be manufactured reliably by another electrochemical process or by a mechanical treatment.
  • the production of a self-supporting thermally conductive metallic component can also be manufactured reliably by another electrochemical process or by a mechanical treatment.
  • Component has over the application of a coating of appropriate thickness to the optical element has the advantage that the layer stresses which may arise in the coating when coated, if necessary, can not lead to tensions and thus refractive index changes in the material of the optical element.
  • Component preferably a preformed fabric.
  • the fabric can be mounted outside of the optically used area on the edge of the optical element or placed in the manner of a stocking and fixed there.
  • the production of a fabric is known from other fields of application, for example the sheathing of cables, and can therefore be carried out inexpensively.
  • the tissue contains a metallic material or a metal and / or a carbon compound.
  • Fabrics made of a metallic material for example in the form of chromium nickel steel, are known from the sheathing of cables and can be used in a corresponding manner for the production of the heat-conducting component.
  • thermally conductive carbon compounds such as the above-described carbon nanotubes or other metals, such as Ag, Al, Cu
  • a thermally conductive fabric can be produced. It is favorable if the thermally conductive component has a slightly smaller dimension than the region of the optical element this is put on. In this way, the tissue exerts a mechanical stress on the optical element, so that it can not slip up even when loosening a trap.
  • the (separately fabricated) thermally conductive device is connected to the optical element directly or indirectly, i. via another component or material, connected.
  • the shape or the geometry of the heat-conducting component is adapted in this case to the shape or the geometry of the optical element in the region of the connection.
  • the compound can be cohesively, e.g. by gluing, by fusion bonding or by other means, such as by wringing, or by soldering
  • Low temperature bonding is understood to be a bonding process which, at temperatures typically less than about 400 ° C is performed.
  • the inventor has recognized that attaching a cantilevered thermally conductive component to the optical element is beneficial because it is useful for growing a layer of the thermally conductive material, e.g. Diamond, on a surface of the optical element the latter to a high temperature of more than 400 ° C, possibly to 600 ° C, to 800 ° C or more must be heated, resulting in stresses in the material of the optical element also within the optical used area or volume leads and typically causes aberrations.
  • the thermally conductive material e.g. Diamond
  • the heat dissipating device is surface or selectively connected to the optical element.
  • a surface connection can be through
  • Compound for example, under the influence of moisture or wedge effect
  • fusion bonding two or more surfaces are bonded together by heat, but the bonding temperature should not be too high and should be around 400 ° C or below, which is a combination of the optical element and the thermally conductive one Component can also be produced in other ways, for example by anodic bonding or - when using a thermally conductive
  • the compound has a
  • such a compound can be produced by means of an adhesive which has a low thermal conductivity.
  • a connection with such a low heat transfer coefficient is favorable if the optical element with the aid of the heat-conducting component is to be protected against heat or cold of a heat source or heat sink located in the environment.
  • heat removal from the optical element is to be favored, a high thermal conductivity or a high heat transfer coefficient of the adhesive used is advantageous, as is the case, for example, with a
  • Silver conductive adhesive or is given at a solder joint.
  • the heat-dissipating component is connected to the optical element via a material having a thermal conductivity of less than 1 W m "1 K “ 1 , preferably less than 0.1 W m "1 K “ 1 .
  • a material having a low thermal conductivity is interposed between the thermally conductive material and the optical element to produce good thermal insulation between the optical element and the thermally conductive element. This is advantageous if the heat-conducting component is intended to protect the optical element from heat or cold.
  • the material may be, for example, a foam or other low conductive material. It is understood that the material is a lesser
  • thermal conductivity is typically no more than 2 W m "1 K " 1 .
  • the heat-conducting component is connected to the optical element via a frictional connection, in particular via a clamping connection or via a screw connection, and not via one
  • the heat-conducting component can be connected directly to the optical element via a clamping connection, to the holder of the optical element or possibly to a component, e.g. the holder of a projection lens are connected, in which the optical element is arranged.
  • Screw connection of the thermally conductive component is typically not directly produced with the optical element, but with the holder / socket of the optical element or with another component, such as a holder of the projection lens.
  • the heat-conducting component is arranged at a distance from the optical element.
  • a spacing is favorable if the thermally conductive component is to be used to protect the optical element from heat or cold, since in this case no good heat transfer between the optical element and the heat-conducting component is desired.
  • Component and the optical element between 100 ⁇ and 1000 ⁇ .
  • a gas or possibly a (flowing) liquid can be introduced in order to ensure the best possible thermal insulation between the optical element and the heat-conducting component.
  • this can be attached in particular to a socket or holder for the optical element.
  • the optical element of the optical arrangement can be arbitrary
  • the optical element is selected from the group comprising: lens, mirror, plane-parallel plate and microstructured element, for example in the form of a micromirror array or facet mirror.
  • the optical elements which are operated in transmission for example, lenses or plane-parallel plates, and reflective optical elements, for example in the form of mirrors can be provided with a thermally conductive component. In the latter case, such a device can be arranged outside of an optically used area, in which the mirror is provided with a reflective coating.
  • the optical element may in particular be designed to reflect radiation in the EUV wavelength range between approximately 5 nm and approximately 35 nm and is typically provided with a reflective coating for this purpose. However, the optical element can also be designed to transmit or reflect radiation in the UV wavelength range.
  • the optical element is formed from a material which is selected from the group comprising: quartz glass, crystalline quartz, a crystal from the group of fluorides, polishable metals such as copper or aluminum, titanium-doped quartz glass, a glass ceramic or a ceramic.
  • the first three materials are typically used to make optical elements useful in the transmission of radiation, e.g. are formed in the UV wavelength range. Quartz glass doped with titanium and glass ceramics or ceramics may be formed such that they have a very low thermal conductivity
  • Silicate glass is sold by Corning Inc. under the trade name ULE® (Ultra Low Expansion Glass). Glass ceramics with a very low thermal expansion coefficient are e.g. under the trade name Zerodur® from Schott AG or under the trade name Clearceram® from Ohara Inc.
  • the above materials can be used as substrates for mirrors useful for reflection of EUV radiation, e.g. in a
  • Projection exposure system for EUV lithography serve.
  • Metal mirrors, in particular of aluminum and copper alloys, are used in EUV lighting systems, especially in the first mirrors for the light source used, since these a high heat output, due to absorption of the
  • the thermally conductive device is directly or indirectly on at least one side, i. via another component, connected to a heat source.
  • the heat source may be, for example, a
  • the thermally conductive component in this case serves to dissipate heat generated at the actuator and at the sensor, respectively, and may be connected to a heat sink at an opposite side to that of the
  • the heat-conducting component is directly or indirectly at least one side, i. via another component, connected to a heat sink.
  • the heat sink can be, for example, a cooler through which a gas or gas mixture or a liquid flows.
  • the heat-conducting component is typically used to prevent heat input into the optical element and / or to supply the absorbed heat to the cooler, via which it can be transported away from the surroundings of the optical element.
  • the cooler can be integrated into a socket or into a holder for the optical element or can be in thermally conductive connection therewith.
  • the heat-conducting component is exposed to radiation at least in a partial area and is designed to absorb the radiation, i. the heat-conducting component is intransparent for the incident radiation.
  • the heat-conducting component can
  • the heat-conducting component may be exposed to heat radiation emitted by a heat source, e.g. of a
  • the current-carrying component is discharged.
  • it is typically radiation in the IR wavelength range
  • the thermally conductive component is in both cases to absorb the radiation
  • Coating be made intransparent for the incident radiation.
  • the latter is required, for example, when it comes to the material of the thermally conductive member is diamond and the incident radiation to
  • the heat-conducting component is at least in a partial region of an evaporating during operation of the optical arrangement
  • the liquid removes heat from the heat-conducting component when it evaporates.
  • the liquid may be introduced between the optical element and a substrate to be exposed
  • Immersion liquid act.
  • the immersion liquid serves to increase the numerical aperture of a projection objective of the optical arrangement, which in this case serves as a projection exposure apparatus for immersion lithography
  • a last optical element of the projection lens typically dips into the surface with an optical surface
  • Immersion liquid but also has a surface area, which is in communication with a gas (nitrogen, purified air, helium, ...) and is not immersed in the immersion liquid.
  • Quartz glass resulting in a local change in refractive index and causes the optical element deforms locally due to the thermal expansion. Both Effects can be especially with a lens as the last optical element
  • a thermally conductive component made of diamond is particularly advantageous since the diamond does not dissolve in water and does not give off any traces of metal ions in the immersion liquid, so that diamond in one
  • Environment with water as immersion liquid can be used better than metals with high thermal conductivity such as silver, copper, etc.
  • the wetting properties of a diamond component can be enhanced by a surface treatment or a microstructuring of hydrophilic
  • Diamond surface is preferable, if the lowest possible hysteresis of the contact angle is desired, which is the case with systems for immersion lithography type-safe manner.
  • the diamond is produced in a CVD method as described above, its crystallinity can be adjusted by the coating parameters. These should be chosen so that as possible
  • microcrystalline deposition takes place.
  • Properties of a diamond surface can be achieved by a surface treatment in an oxygen plasma or by irradiation with UV radiation in water or by wet oxidation in an O 2 , H 2 O mixture, cf. the article "Role of Water and Oxygen in Wet and Dry Oxidation of Diamond” by K. Larsson et al., Journal of Applied Physics, 90, 1026, 2001.
  • Another aspect of the invention relates to an optical arrangement, in particular a projection exposure apparatus for microlithography, comprising a device for positioning a photosensitive substrate and a heat-conducting
  • Component comprising a material with a thermal conductivity of more than 500 W m "1 K " 1 , wherein for the product of the thickness D of the thermally conductive member in millimeters and the thermal conductivity ⁇ of the material of the heat-conducting
  • the heat-conducting component is attached to the device, in particular on an upper side of the device.
  • the device may in particular be a wafer table, on the upper side of which a wafer or a photosensitive substrate is arranged.
  • the top of the device may unintentionally come into contact with the immersion liquid.
  • the local temperature change produced by the evaporation of the immersion liquid can lead to a deformation of the surface on which the photosensitive substrate is held, so that its position relative to a projection lens changes undesirably.
  • the resulting evaporative cooling can be absorbed by the thermally conductive component, so that there is no local temperature change in the material of the device for positioning the substrate.
  • the device is a wafer table, it may be wholly or partly formed from a material such as cordierite or Zerodur®, which has a significantly lower thermal conductivity than 500 W m "1 K " 1 .
  • the heat-dissipating device may extend wholly or partially over the top of the device for positioning the wafer and in particular be adapted to the typically planar geometry of the top.
  • the cantilevered heat-conducting component can be produced in the manner described above and have the properties described above.
  • the thermally conductive component can be formed from single-crystalline and / or polycrystalline diamond or carbon nanotubes. The connection of the heat-conducting component with the device can be found in the above in the
  • the heat-conducting component can be connected, for example via an adhesive connection, by bonding, by wringing or in some other way with the device.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a projection exposure system for
  • 4a-c are schematic representations of several process steps in the manufacture of a heat-conducting component made of metal
  • Fig. 5 is a schematic representation of a thermally conductive device in
  • Fig. 6 is a schematic representation of a thermally conductive device for
  • Fig. 7 is a view analogous to FIG. 5, in which the heat-conducting
  • Component for protecting the further optical element from stray light is used, as well
  • Fig. 8 is a schematic representation of a section of the optical
  • Fig. 1 is an optical arrangement 10 in the form of a
  • the optical arrangement 10 comprises as light source an excimer laser 1 1 for
  • a downstream one Lighting system 12 generates in its exit plane a large, sharply delimited, very homogeneously illuminated and adapted to the telecentricity requirements of a downstream projection lens 13 image field.
  • Behind the illumination system 12 is a means 14 for holding and
  • the plane 15, also referred to as the mask plane, is followed by the projection objective 13, which images an image of the reduced-scale photomask, for example on a 4: 1 or 5: 1 or 10: 1 scale, onto a wafer 17 coated with a photoresist layer.
  • the wafer 17 serving as a photosensitive substrate is arranged such that the planar substrate surface 18 coincides with the photoresist layer substantially with the image plane 19 of the projection objective 13.
  • the wafer 17 is held by a device 20 which includes a scanner drive to move the wafer 17 in synchronism with and parallel to the photomask.
  • the device 20 also includes manipulators to move the wafer both in the z-direction parallel to an optical axis 21 of the projection lens 13, and in the x- and y-direction perpendicular to this axis.
  • the projection objective 13 has an optical element 1 in the form of a plano-convex lens with a conical lens part 3 whose end face 4 forms the last optical surface of the projection objective 13 and which is arranged above the substrate surface 18 at a working distance.
  • the immersion liquid 22 By means of the immersion liquid 22, the imaging of structures on the photomask with a higher resolution and depth of focus can be done than is possible if the gap between the optical element 1 and the wafer 17 with a Medium with a lower refractive index, eg air, is filled.
  • the gap forming the gap is usually between 2 mm and 4 mm in size.
  • the lens element 1 consists in the example shown of synthetic amorphous quartz glass (SiO 2 ) and has a conical lens part 3, on the underside of the end face 4 of the lens element 1 is formed.
  • the radiation 9 generated by the light source 1 1 passes through the end face 4 of the lens element 1, which forms or limits an optically used surface area of the lens element 1.
  • a peripheral lateral surface 5 of the conical lens part 3 adjoining the end face 4 is partially wetted by the immersion liquid 22.
  • the conical, radially inner lens part 3 is followed by a radially outer plane lens surface 2. Both through the lateral surface 5 of the conical lens part 3 and through the planar lens surface 2, the radiation 9 of the light source 1 1 does not pass through, ie they are located outside the beam path of the useful radiation 9.
  • optical elements for immersion lithography need not necessarily have the plano-convex geometry described above, but a conically shaped volume region 3 is typical for such optical elements.
  • the optical element 1 may also consist of another material which is transparent above a wavelength of 250 nm or 193 nm, for example, crystalline quartz glass (SiO 2 ), barium fluoride (BaF 2 ) or
  • Germanium dioxide (GeO 2 ).
  • Lens element 1 deformed locally due to thermal expansion. Both effects can lead to image errors and are therefore undesirable. In order to prevent a local cooling of the lens element 1 by the evaporating immersion liquid 22 or the local occurring here
  • thermally conductive component 6 (cf., Fig. 2d) is applied, whose manufacturing process is described below with reference to FIG. 2a-d.
  • FIG. 2 a shows very schematically a CVD coating installation 30 for applying a coating to a carrier body 31, which shows the relevant contours of the lens element 1, in the present example the contour of the conical lens part 3 with the flat front side 4 and the radially outer planar lens surface 2 , exactly simulates.
  • the carrier body 31 is located in a coating chamber 32 of the CVD coating installation 30, which is supplied via an inlet 33 precursor gases, in the example shown methane (CH 4 ) and hydrogen (H 2 ).
  • CH 4 methane
  • H 2 hydrogen
  • Precursor gases are passed over a filament 34 and dissociate, wherein the activation or dissociation is additionally enhanced by an alternating field RF, which generates a plasma in the coating chamber 32.
  • an alternating field RF which generates a plasma in the coating chamber 32.
  • the carrier body 31 should have a (mean) coefficient of thermal expansion which is similar at room temperature (22 ° C.) and at the temperature at which the coating is applied (here: about 800 ° C.). If this is the case, the deposited diamond layer 37 has little
  • Carrier body 31 is removed (s.u.).
  • Si offers the advantage over SiO 2 of a high thermal conductivity, resulting in a uniform temperature distribution during the coating and thus leads to uniform coating properties.
  • many metals are also readily coatable and thus fundamentally suitable as carrier bodies, but generally have significantly greater differences in the thermal expansion coefficient relative to diamond.
  • a change in shape due to stresses in the production of the diamond layer 37 can also be calculated and / or measured and in the geometry or the
  • the deposition of the diamond layer 37 is carried out until it has a desired thickness D, which is typically ⁇ more than 25 ⁇ , more favorably more than 100 ⁇ and usually not more than 500 ⁇ .
  • the carrier body 31 is made of
  • Coating chamber 32 of the coating system 30 taken as shown in Fig. 2b.
  • the carrier body 31 On the carrier body 31 is the diamond layer 37, whose thickness is sufficiently large to form a cantilevered component.
  • the diamond layer 37 can still be polished and / or microstructured.
  • the diamond layer 37 is detached from the carrier body 31, for example by dissolving the material of the carrier body 31, eg Si or SiO 2 , in hydrofluoric acid (HF), whereby a free-bearing component 6 made of diamond or a diamond body with a high Thermal conductivity is formed, which is shown in Fig. 2d.
  • the thermal conductivity of the diamond component 6 shown in Fig. 2d is at least 500 W m "1 K " 1 , with a suitable choice of
  • Thermal conductivity of more than 1000 W m "1 K “ 1 , preferably of more than 1700 W m “1 K “ ideally way more than 2000 W m “1 K “ 1 can be achieved. Before that self-supporting component 6 made of diamond is applied to the lens element 1, this can still be surface-modified.
  • FIG. 3a shows the lens element 1 on which a UV-resistant and the UV radiation 9 of the light source 1 1 absorbing protective layer 40 is applied in the region of the lateral surface 5 of the conical lens portion 3 and the radially outer planar lens surface 2.
  • the protective layer 40 serves to, on the thermally conductive shown in Fig. 3b
  • Component 6 applied adhesive layer 41 to protect against degradation by scattered radiation from the interior of the lens element 1. It is understood that in addition, such a protective layer 40 is also applied to the inside, i. the side facing the lens element 1, the heat-conductive member 6 can be applied to shield the adhesive layer 41 from scattered radiation from the environment.
  • Fig. 3c shows the composite of the lens element 1 and the heat-conducting
  • the thermally conductive device 6 serves to local
  • Immersion fluid 22 could occur.
  • the locally generated evaporation cold or the droplets form on the thermally conductive component 6 and are distributed over a large surface due to its high thermal conductivity, so that no high local temperature gradients occur in the lens element 1 more.
  • the adhesive layer 41 and thus the connection between the component 6 and the lens element 1 has a heat transfer coefficient of less than 1000 W m "2 K “ 1 , preferably less than 100 W m "2 K “1 has. It is also advantageous if the thermally conductive component 6 is connected via an adhesive 41 to the lens element 1, which has a thermal conductivity of less than 1 W m "1 K " 1 , preferably less than 0.1 W m "1 K “ 1 . The same applies to the material of the UV-resistant protective layer 40.
  • the connection can be made as shown in Fig.
  • the adhesive only at certain points, ie at several adhesive points along the surface of the heat-conducting component 6 and the surfaces to be joined 2, 5 and 6, respectively, in order to fix the heat-conducting component 6 to the lens element 1.
  • the heat-conducting component 6 can also be connected to the lens element 1 in other ways, for example by the so-called low-temperature bonding, in which the
  • Component 6 and the lens element 1 are heated to not more than typically about 400 ° C to produce the compound.
  • An optical connection or wringing of the heat-conducting component 6 to the lens element 1 is also possible.
  • the connection can also be effected by soldering.
  • FIGS. 4a-c show several process steps for producing a heat-conducting component 6 made of metal, in the example shown from copper.
  • FIG. 4a shows, analogously to FIG. 2a, very schematically a coating installation 30 for applying a
  • Lens element 1 in the present example, the contour of the conical lens portion 3 with the flat end face 4 and the radially outer planar lens surface 2 (see. Fig. 3a), exactly simulates.
  • the carrier body 31 is provided with a suitable (not shown) passive layer, which prevents a permanent connection between the material used for the coating, in the present case copper, and the carrier body 31 and allows a later separation.
  • a suitable (not shown) passive layer which prevents a permanent connection between the material used for the coating, in the present case copper, and the carrier body 31 and allows a later separation.
  • Carrier body 31 is arranged in an electrolysis tank 50 with a liquid electrolyte 51 into which a copper anode 52 dips.
  • the carrier body 31 is electrically conductively connected to the anode 52 via the liquid electrolyte and via a DC power source 53 and forms the cathode of the electrochemical coating system 30 shown in FIG. 4a.
  • the copper material of the anode 52 is deposited on the carrier body 31 serving as cathode.
  • an anode 52 consisting of an insoluble material and the metallic one can be used for the deposition
  • Coating material e.g. in the form of copper is contained in or added to the electrolyte.
  • a copper layer 37 is deposited on the carrier body 31, which surrounds the carrier body 31 substantially over its entire area.
  • the deposition of the copper layer 37 is carried out until it has a desired thickness D (see Fig. 4b).
  • the desired thickness D depends on the thermal conductivity ⁇ of that used for the electrolytic coating
  • the deposition of the copper layer 37 is typically carried out until the product of the thickness D (in mm) of the copper layer 37 forming the heat-conducting component 6 and the thermal conductivity ⁇ of the copper material is: D ⁇ > 1 W mm m " 1 K “1 , preferably D ⁇ > 10 W mm m “ 1 K “1 , in particular D ⁇ > 50 W mm m " 1 K “1 .
  • the thickness D of the heat-conducting component 6 is at least 2.5 ⁇ , 25 ⁇ or 100 ⁇ , since copper a
  • the coated carrier body 31, also called a master mold, shown in FIG. 4b is removed from the electrolysis chamber 50 of FIG. 4b.
  • Coating system 30 taken. On the carrier body 31 is the copper layer 37, whose thickness D is sufficiently large to be a self-supporting
  • thermally conductive component 6 to form, which is shown in Fig. 4c.
  • the copper layer 37 is scribed by means of a laser or by mechanical processing along two predetermined sectional contours 38 a, 38 b in the example shown in order to produce the thermally conductive component 6.
  • the carrier body 31 can be masked before the metal deposition, so that it is provided with a copper layer 37 only in a desired partial area.
  • the passive layer applied before the coating allows a damage-free detachment of the copper layer 37 from the carrier body 31st Due to the different thermal expansion coefficients of the
  • Carrier body 31 and the device 6 can via a fast supply of
  • Carrier body 31 can be used for further electrolytic coating processes.
  • the thermally conductive component 6, which is detached from the carrier body 31, has on its radially outer edge a circumferential collar 54 which simplifies the fastening of the heat-conducting component 6 to the optical element 1 of FIG. 1 by means of a clamping connection.
  • the thermally conductive component 6 can be pressed against the circumferential collar 54 by a circumferential mounting ring 55 in the radial direction against the (not shown in Fig. 4c) lens element 1, as indicated in Fig. 4c by arrows.
  • the thermally conductive component 6 may in this case be slightly deformed (bent) in the region of the circumferential collar 54, so that it adapts to the convex geometry of the lens element 1.
  • An annular geometry of the collar 54 is advantageous, since the heat-conducting component 6 is free of undercuts in this case and thus can be detached from the carrier body 31 in a simple manner.
  • the mounting ring 54 forms a clamping connection, which is the heat-conducting
  • the thermally conductive component 6 fixed relative to the lens element 1 in its position.
  • the thermally conductive component 6 is applied to the lens element 1, i. this is not spaced from the lens element 1. Instead of the clamping connection 54, the
  • thermally conductive component 6 are fixed by means of a screw relative to the lens element 1 in its position. In this case are in the
  • thermally conductive component 6 typically formed through holes for screws, which on a (not shown in Fig. 4c) version of the lens element 1 or on a component, e.g. a holder, the projection lens 13 can be fixed.
  • the heat-conducting component 6 by a
  • Lens element 1 are connected. It is understood that in place of copper other, in particular metallic material can be used for the production of the heat-conducting component 6.
  • FIG. 5 shows the lens element 1 of FIG. 1 with a thermally conductive component 6, the material of which forms a preformed metallic fabric 56.
  • the preforming or forming of the fabric 56 may, for example, in a manner
  • the preformed fabric 56 has a bend in the region of the
  • the preformed thermally conductive component 6 thus has a geometry which is adapted to the geometry of the lens element 1.
  • the region of the tissue 56 which covers the conical lens part 3 or the lateral surface 5 may optionally be produced with slightly smaller dimensions than the dimensions of the lateral surface 5 of the conical lens part 3 itself. In this way, when the heat-conducting component is attached 6 this area of the fabric 56 exert a mechanical stress on the conical lens part 3. The mechanical stress may possibly prevent slippage of the heat-conducting component 6 on the lens element 1.
  • the heat-conducting component 6 has a circumferential collar 54, which can be pushed onto the edge of the lens element 1 in order to fix the tissue 56 to the lens element 1.
  • the radial force that exerts the tissue 56 on the edge of the lens element 1 not large enough to securely fix this to the lens element 1.
  • the fabric 56 can therefore additionally be fixed to the lens element 1, for example by means of a clamping connection 55 in the form of a circumferential mounting ring.
  • thermally conductive component 6 in the form of a fabric 56 If a thermally conductive component 6 in the form of a fabric 56 is used, the penetration of the immersion liquid 22 into an intermediate space between the heat-conducting component 6 and the lens element 1 may possibly not be completely prevented. Due to the heat-conducting component 6, temperature inhomogeneities, which are caused by evaporative cooling, can possibly occur. over the entire planar lens surface 2 and the lateral surface 5 of the conical
  • thermally conductive component 6 is selected so that the product of the thickness D and the thermal conductivity ⁇ of the heat-conducting fabric 56 at more than 1 W mm m “1 K “ 1 , preferably at more than 10 W mm m “1 K “ 1 , in particular at more than 50 W mm m “1 K “ 1 .
  • metallic materials eg Al, Ag, Cu, Cr, ...
  • carbon compounds can also be used to make the fabric 56.
  • Fig. 6 shows another way of using the heat-conducting
  • the heat-conducting component 6 is arranged between a heat source in the form of an actuator 42 and the further lens element 7.
  • the thermally conductive component 6 is made of diamond and arranged outside the optically used volume region 4 of the further lens element 7, within which the radiation 9 of the light source 11 is directed by the further lens element 7
  • the thermally conductive component 6 is adapted to the geometry or to the curvature of the other lens element 7 and arranged at a distance A to the other lens element 7, which is at approximately 500 ⁇ . Typical values for the distance A between the further lens element 7 and the heat-conducting component 6 are between about 100 ⁇ and about 1000 ⁇ .
  • the actuator 42 serves to actuate or move a socket element 8 for the further lens element 7.
  • the actuator 42 is temporarily traversed for this purpose by current supplied by a voltage source 43.
  • the actuator 42 is heated by the current flow and thereby changes its shape to act on the socket element 8 and to move the other lens element 7.
  • the actuator 42 thermal radiation 44 (IR radiation) to the Environment in which, in the example shown, the incident on the lens element 1 portion of the heat radiation 44 is absorbed by the thermally conductive member 6.
  • a heat radiation 44 absorbing coating 6a is applied to the heat-conducting component 6 in the example shown in FIG. 6 on the side facing the actuator 42.
  • Heat radiation 44 is transmitted from this to the socket element 8, to which the heat-conducting component 6 is attached.
  • the socket element 8 itself or in the case shown connected to it, by a cooling medium, e.g. Water, flowed through radiator 46 serves to dissipate the on the socket element. 8
  • Lens element 7 can be arranged distributed, provided that a plurality of actuators are provided for movement of the lens element 7. Also, if necessary, unlike in Fig. 6, the thermally conductive member 6 extend annularly around the beam path of the useful radiation 9 around.
  • FIG. 7 shows a representation analogous to FIG. 6, in which the heat-conducting component 6 likewise serves as a shield for the further lens element 7. However, in this case, the heat-conducting component 6 serves to shield scattered radiation 45, which originates from the beam path of the radiation 9 of the light source 11.
  • Wavelength of the scattered radiation 45 generally corresponds to the useful wavelength ⁇ ⁇ or deviates only slightly from the useful wavelength ⁇ ⁇ .
  • the diamond material of the thermally conductive device 6 is intransparent for UV wavelengths ( ⁇ 220 nm) and therefore absorbs the scattered radiation 45 without an additional coating.
  • the at The heat generated by the absorption of the scattered radiation 45 is transmitted by the heat-conducting component 6 as described in connection with FIG.
  • FIG. 8 A further application for a thermally conductive component 6, which was produced in the manner described in connection with FIG. 2a-d, is shown in FIG. 8, which partially shows the projection objective 13 and the photosensitive substrate mounted on a wafer stage 60 for positioning serving wafer 17 shows.
  • the arrangement shown in Fig. 6 differs from the arrangement shown in Fig. 1 essentially in that the expansion of the
  • Immersion liquid 22 is limited to a region 72 between the wafer 17 and the last optical element 1 of the projection lens 13.
  • the wafer 17 is in this case arranged so that its planar substrate surface 18 substantially coincides with the image plane 19 of the projection lens 13.
  • the wafer table 60 and with it the wafer 17 can be moved in the X direction by means of a displacement device, not shown in FIG. 6, so that different areas on the wafer 17 can be approached during the exposure.
  • the suction device 71 usually operates with a negative pressure relative to the environment, so that the immersion liquid 22 can be easily absorbed via an inlet 73.
  • the local wetting in region 72 offers the advantage that only small amounts of immersion liquid 22 accelerate during the displacement of wafer table 60 Need to become. This does not lead to undesirable turbulence in the
  • Immersion liquid 22 and also a wave formation due to the inertia of the immersion liquid 22 can be avoided.
  • a plate-shaped thermally conductive component 6 made of diamond is attached in the present example.
  • the attachment of the thermally conductive component 6 to the wafer table 60 e.g. may be wholly or partly made of cordierite or Zerodur®, for example, in the manner described above in connection with Fig. 3a-c.
  • the heat-conducting component 6 it is possible to prevent parts of the wafer from being moved in a jerky movement of the wafer stage 60 and / or when the wafer 17 is exchanged for another wafer (for example in the X direction)
  • thermally conductive device 6 this may optionally with a (not
  • CVD diamond as the material for the heat-conducting component 6
  • other materials may be used, provided that they have the required high thermal conductivity of more than 500 W m "1 K " 1 at room temperature, for example carbon nanotubes. Also, others can
  • thermally conductive components 6 are used, in which the product of the thickness D of the thermally conductive component 6 and the thermal conductivity ⁇ of the thermally conductive material has a value greater than 1 W mm m "1 K “ 1 , preferably greater than 10 W mm m “1 K “ 1 , in particular greater than 50 W mm m “1 K “ 1 has. If an optical assembly is operated at a different operating temperature than room temperature, for example, at very low temperatures of less than about -195 ° C, the selection of materials which have the desired high thermal conductivity is expanding. At these temperatures, for example, sapphire can also be used as the material for the heat-conducting component.
  • thermally conductive component adapted in its geometry can be usefully used are e.g. Mirrors for EUV lithography whose substrate materials, e.g. ULE® or Zerodur® can also be protected by means of the heat-conducting component 6 from undesired local temperature changes or from excessive local temperature gradients.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, umfassend: ein für Strahlung bei einer Nutzwellenlänge transmissives oder reflektives optisches Element (1) mit einem optisch genutzten Bereich (4), sowie ein wärmeleitendes Bauelement (6), welches außerhalb des optisch genutzten Bereichs (4) des optischen Elements (1) angeordnet ist, wobei das wärmeleitende Bauelement (6) ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m-1 K-1 aufweist und/oder wobei für das Produkt aus der Dicke (D) des wärmeleitenden Bauelements (6) in Millimetern und der Wärmeleitfähigkeit (λ) des Materials des wärmeleitenden Bauelements (6) gilt: D λ > 1 W mm m-1 K-1, bevorzugt D λ > 10 W mm m-1 K-1, insbesondere D λ > 50 W mm m-1 K-1. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung mit einer Einrichtung zur Positionierung eines lichtempfindlichen Substrats, wobei das wärmeleitende Bauelement (6) an der Einrichtung, insbesondere an einer Oberseite der Einrichtung, angebracht ist.

Description

Optische Anordnung mit einem wärmeleitenden Bauelement
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere eine
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie.
Moderne Lithographiesysteme reagieren sehr empfindlich auf einen Wärmeeintrag in deren optischen Elemente, z.B. Linsen oder Spiegel, da sich durch den von Null verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Linsenmaterialien bzw. Spiegelmaterialien deren optische Oberflächen deformieren. Des Weiteren ist die Brechzahl von optischen Elementen, die in Transmission genutzt werden, z.B. Linsen oder Planplatten, temperaturabhängig.
In einem Lithographiesystem, beispielsweise in einem Wafer-Scanner zur
Mikrostrukturierung von Halbleiterbauelementen, sind verschiedene lokale
Wärmequellen und Wärmesenken vorhanden. Zu den Wärmequellen gehört zum einen absorbierte Strahlung, insbesondere bei der Nutzwellenlänge des
Lithographiesystems, die durch Streuung oder Beugung auf Teile des optischen Systems oder auf in dem Lithographiesystem angeordnete Bauteile ohne optische Wirkung auftrifft. Zusätzlich befinden sich in einem solchen System Aktuatoren und Sensoren, die bauartbedingt, kontinuierlich oder zeitabhängig Wärme an die
Umgebung abgeben. Insbesondere, wenn die Aktuatoren zu einer Bewegung oder Deformation der optischen Elemente dienen, müssen diese in der Regel sehr nahe bei den optischen Elementen positioniert werden.
Bei Immersionssystemen, d.h. bei Lithographiesystemen, bei denen zwischen dem letzten optischen Element eines Projektionsobjektivs und dem zu belichtenden Substrat (Wafer) eine Immersionsflüssigkeit eingebracht ist, kommt es darüber hinaus zu lokalen Kühleffekten, wenn optische Elemente oder andere Bauteile, die benachbart zur Immersionsflüssigkeit angeordnet sind, mit der Immersionsflüssigkeit teilweise benetzt werden und die Immersionsflussigkeit auf der benetzten Oberfläche des optischen Elements oder Bauteils verdunstet und diesem Wärme entzieht.
Um die Benetzung einer außerhalb eines optisch freien Durchmessers angebrachten unpolierten Oberfläche einer Komponente mit einer Immersionsflüssigkeit zu verhindern, ist es aus der US 8,279,402 B2 bekannt, eine hydrophobe Beschichtung auf die unpolierte Oberfläche aufzubringen. Die hydrophobe Beschichtung kann eine UV-beständige Schicht aufweisen, die konfiguriert ist, UV-Strahlung mit einer
Wellenlänge von weniger als 260 nm zu absorbieren oder zu reflektieren.
In der WO 2013/087300 A1 ist eine optische Anordnung beschrieben, welche mindestens ein Bauelement umfasst, das im Betrieb der optischen Anordnung zumindest teilweise mit Wasser als Immersionsflüssigkeit benetzt ist. Das Bauelement weist mindestens eine Schicht auf, das ein Material enthält, dessen Kontaktwinkel mit der Immersionsflüssigkeit wahlweise hydrophil oder hydrophob einstellbar ist. Bei dem Material kann es sich um Graphen und/oder um Co3O4-Nanostäbchen-Arrays handeln.
In der DE 10 201 1 088 623 A1 ist ein optisches Element mit einem optisch genutzten Volumenbereich zur Transmission von UV-Strahlung beschrieben, welches einen Abschnitt mit einer gegenüber dem optisch genutzten Volumenbereich des
Grundkörpers reduzierten Wärmeleitfähigkeit aufweist, um den optisch genutzten Volumenbereich vor thermischen Einflüssen bei der Benetzung des optischen
Elements mit einer Flüssigkeit zu schützen.
In der US 2010/0279232 A1 ist eine Projektionsbelichtungsanlage für die
Mikrolithographie beschrieben, welche eine Oberfläche aufweist, die im Betrieb mit einer Immersionsflüssigkeit in Kontakt steht. Die Oberfläche weist eine
Oberflächenrauhigkeit Ra weniger oder gleich 0,2 μιτι auf. Die Immersionsflüssigkeit kann an der Oberfläche einen Kontaktwinkel von 60° oder mehr aufweisen. Die
Oberfläche kann an einem letzten optischen Element eines Projektionssystems, einem Halter für ein Substrat oder einem Tisch für ein Substrat gebildet sein. Die Oberfläche kann eine Beschichtung aufweisen, die aus SiOxCy gebildet ist. Die US 2007/0146679 A1 beschreibt eine Lithographieanlage, welche einen Substratträger aufweist, der ausgebildet ist, ein Substrat mittels einer elektrostatischen Kraft in Position zu halten und der eine fest eingebaute Energiequelle aufweist. Zum Erzeugen der elektrostatischen Kraft wird an dem Substratträger zwischen einer metallischen Schicht und einer Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff eine
Potentialdifferenz erzeugt.
Aus der US 2008/0138631 A1 ist es bekannt, eine Komponente, beispielsweise eine optische Komponente, für die Immersionslithographie zumindest in einem Bereich, der mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt kommt, mit einer Schutzbeschichtung mit einer Schicht zu versehen, die eine Härte größer als die Härte von Quarz aufweist. Die Schicht kann Siliziumcarbid, Diamant, diamantartigen Kohlenstoff, Bornitrid,
Wolframcarbid, Aluminiumoxid, Saphir, Titannitrid, Titancarbonitrid,
Titanaluminiumnitrid oder Titancarbid enthalten. Die Schicht kann durch CVD, PECVD, APCVD, LPCVD, LECVD, PVD, Dünnschicht-Evaporation, Sputtern oder durch thermisches Tempern in der Gegenwart eines Gases gebildet werden.
Aus der EP 2 278 402 A2 ist ein optisches Element für die Immersionslithographie bekannt geworden, welches eine Licht abschirmende Schicht aufweist, die an einer Seitenfläche des transmissiven optischen Elements auf der dem Substrat zugewandten Seite eines Projektionssystems gebildet ist. Das transmissive optische Element mit der Licht abschirmenden Schicht steht während der Belichtung in Kontakt mit der
Immersionsflüssigkeit. Die Licht abschirmende Schicht kann beispielsweise aus einem Metall oder einem Metalloxid gebildet sein.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine optische Anordnung bereitzustellen, welche eine durch eine Wärmequelle oder Wärmesenke hervorgerufene, insbesondere lokale Temperaturänderung an einem optischen Element oder an einer Einrichtung zur Positionierung eines lichtempfindlichen Substrats verhindert oder zumindest stark reduziert.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine optische Anordnung, insbesondere eine
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, umfassend: ein für Strahlung bei einer Nutzwellenlänge transmissives oder reflektives optisches Element, welches einen optisch genutzten Bereich aufweist, sowie ein wärmeleitendes Bauelement, welches außerhalb des optisch genutzten Bereichs des optischen Elements
angeordnet ist, wobei das wärmeleitende Bauelement ein Material mit einer
Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m"1 K"1 aufweist und/oder wobei für das Produkt aus der Dicke D des wärmeleitenden Bauelements in Millimetern und der
Wärmeleitfähigkeit λ des Materials des wärmeleitenden Bauelements gilt: D λ > 1 W mm m"1 K"1, bevorzugt D λ > 10 W mm m"1 K"1, insbesondere D λ > 50 W mm m"1 K"1.
Es wird vorgeschlagen, eine Temperaturänderung im Material des optischen Elements dadurch zu vermeiden, dass ein (typischer Weise freitragendes) Bauelement mit einer sehr hohen Wärmeleitfähigkeit bzw. mit einem ausreichend großen Produkt aus
Wärmeleitfähigkeit und Dicke zwischen das optische Element und eine Wärmequelle oder Wärmesenke eingebracht wird. Das wärmeleitende Bauelement wird zu diesem Zweck außerhalb des optisch genutzten Bereichs des optischen Elements angeordnet. Bei dem optisch genutzten Bereich handelt es sich um denjenigen Bereich, durch den die Strahlung bei der Nutzwellenlänge gerichtet hindurchtritt, d.h. um denjenigen Bereich, welcher z.B. bei einer Linse zur Abbildung beiträgt. Der optisch genutzte Bereich kann hierbei insbesondere durch den Bereich der Oberfläche des optischen Elements festgelegt sein, an dem die Oberfläche poliert ist, wohingegen der Bereich außerhalb dieses Durchmessers eine unpolierte, matte und damit raue Oberfläche besitzt. Der optisch genutzte Bereich kann auch ein Volumenbereich eines
transmissiven optischen Elements sein, der von der Strahlung bei der Nutzwellenlänge durchstrahlt wird. Bei einem reflektierenden optischen Element wird der optisch genutzte Bereich typischer Weise durch eine auf das optische Element aufgebrachte reflektierende Beschichtung begrenzt.
Das wärmeableitende Bauelement sollte eine möglichst hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, um möglichst wenig Bauraum zu verbrauchen bzw. die Wärmeleitfähigkeit sollte zumindest so groß sein, dass das Produkt aus der Wärmeleitfähigkeit und der Dicke des wärmeleitenden Bauelements den oben angegebenen Wert überschreitet. Durch die Anordnung des wärmeleitenden Bauelements außerhalb des optisch genutzten Bereichs des optischen Elements bzw. außerhalb des Strahlengangs der Nutzstrahlung, die durch das optische Element hindurchtritt oder an diesem reflektiert wird, können wärmeleitende Materialien eingesetzt werden, welche für die Strahlung bei der Nutzwellenlänge intransparent sind. Die Verwendung eines freitragenden wärmeleitenden Bauelements weist gegenüber einer Beschichtung den Vorteil auf, dass dieses ggf. ausgetauscht werden kann.
Die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden Bauelements bezieht sich auf die
Betriebstemperatur der optischen Anordnung, die in der Regel mit der Raumtemperatur (22°C) übereinstimmt. Bei von der Raumtemperatur stark abweichenden
Betriebstemperaturen kann die Wärmeleitfähigkeit eines Materials ggf. deutlich von der Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur abweichen. Für optische Anordnungen, die z.B. unter flüssigem Stickstoff betrieben werden, können daher mehr Materialien die Bedingung einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m"1 K"1 bzw. die Bedingung D λ > 1 W mm m"1 K"1 bzw. D λ > 10 W mm m"1 K"1 und D λ > 50 W mm m"1 K"1 erfüllen als dies bei Raumtemperatur der Fall ist. Die meisten der für optische Zwecke genutzten Materialien haben bei Raumtemperatur eine vergleichsweise geringe
Wärmeleitfähigkeit (Quarzglas (SiO2) z.B. 1 ,3 W m"1 K"1).
Das Material des wärmeleitenden Bauelements weist im vorliegenden Fall eine gegenüber dem Material des optischen Elements höhere Wärmeleitfähigkeit auf, so dass die Wärmeleitung des Materials des wärmeleitenden Materials in lateraler
Richtung größer ist als die Wärmeleitung senkrecht zur Oberfläche des optischen Elements. Daher wird die Kondensationskälte, die bei der Verdunstung eines Flüssigkeitströpfchens erzeugt wird, über die Oberfläche des optischen Elements verteilt. Die Abbildungseigenschaften des optischen Elements werden daher nicht mehr punktuell im Bereich des verdunstenden Tröpfchens stark verschlechtert, sondern die Verschlechterung der Abbildungseigenschaften wird über einen größeren Bereich verteilt. Ein derart räumlich verteilter Abbildungsfehler stört die Abbildung in erheblich geringerem Maße und lässt sich z.B. durch bereits vorhandene Manipulatoren deutlich leichter korrigieren als ein starker, lokal begrenzter Abbildungsfehler.
Bei einer Ausführungsform weist das Material eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1000 W m"1 K"1, bevorzugt von mehr als 1700 W m"1 K"1, besonders bevorzugt von mehr als 2000 W m"1 K"1 auf. Die Anzahl an Materialien, die bei Raumtemperatur eine derart hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, ist gering, eine möglichst große Wärmeleitfähigkeit ist aber vorteilhaft, um eine effektive Wärmeleitung zu gewährleisten. Metallische Materialien weisen typischer Weise eine Wärmeleitfähigkeit auf, die bei weniger als 500 W m"1 K"1 liegt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform enthält das Material polykristallinen und/oder monokristallinen Diamant bzw. besteht aus polykristallinem und/oder monokristallinem Diamant. Künstlich hergestellter Diamant hat sich als Material für das wärmeableitende Bauelement als besonders günstig herausgestellt, da dieser mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit von 1000 - 2000 W m"1 K"1 oder darüber hergestellt werden kann. Zudem weist Diamant ein sehr hohes Elastizitäts-Modul von ca. 1050 GPa auf, weshalb Strukturen aus Diamant bereits bei einer sehr geringen Dicke bzw.
Wandstärke freitragend sind, so dass ein freitragendes Bauelement aus Diamant mit einem geringen Materialaufwand herstellbar ist. So genannter diamantartiger
Kohlenstoff („diamond like carbon") ist als Material für das wärmeleitende Bauelement hingegen ungeeignet, da dessen Wärmeleitfähigkeit für die vorliegenden
Anwendungen deutlich zu niedrig ist, und z.B. bei weniger als ca. 4 W m"1 K"1 liegt, vgl. „Thermal Conductivity of Diamond-Like Carbon Films" von M. Shamsa et al., Applied Physics Letters 89, 161921 (2006). Diamant wächst typischer Weise entweder polykristalllin oder einkristallin auf einem Trägerkörper auf, es ist ggf. aber auch möglich, einen in einem Teilbereiche einkristallinen und in einem anderen Teilbereich polykristallinen Diamantkörper zu erzeugen, wie dies beispielsweise in der US
2006/0213428 A1 beschrieben ist, bei der ein Kristallkeim aus einkristallinem Diamant zur Erzeugung eines Diamant-Substrats mit einer polykristallinen Diamant-Schicht verbunden wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das Material Kohlenstoff-Nanorohren. Auch Kohlenstoff-Nanorohren sind als Material für das wärmeleitende Bauelement geeignet, da diese die erforderliche hohe Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m"1 K"1 , ggf. von 1000 W m"1 K"1 oder darüber erreichen. Sowohl Diamant als auch Kohlenstoff- Nanorohren erreichen die geforderte Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur. Andere Materialien, z.B. Saphir, können die geforderte Wärmeleitfähigkeit unter
entsprechenden Temperaturbedingungen ebenfalls erreichen, z.B. wenn die optische Anordnung mit flüssigem Stickstoff (bei ca. -196°C) gekühlt wird und das
wärmeleitende Bauelement eine entsprechende Temperatur aufweist.
Bevorzugt ist das Material durch ein CVD-Verfahren hergestellt. Ein CVD-Verfahren ist zum Erzeugen von Strukturen aus Diamant besonders vorteilhaft, wie dies
beispielsweise in dem Artikel„Thin Film Diamond by Chemical Vapour Deposition Methods" von M.N.R. Ashfold et al., Chemical Society Reviews, 1994, Seiten 21 bis 30 beschrieben ist. Um ein freitragendes Bauelement aus Diamant, der mittels eines CVD- Verfahrens abgeschieden wurde, zu erzeugen, kann der Trägerkörper bzw. das
Substrat, auf welches die Beschichtung aus Diamant aufgebracht wird, z.B. mit Hilfe einer heißen Wasserstoffperoxid-Lösung oder mit Hilfe von Flusssäure aufgelöst werden, so dass nur das Diamant-Bauelement zurückbleibt. Die Geometrie des
Diamant-Bauelements lässt sich durch die Geometrie des Trägerkörpers in weiten Grenzen variieren, so dass dünnwandige, freitragende Bauelemente mit komplexer dreidimensionaler Geometrie hergestellt werden können.
Durch CVD-Verfahren abgeschiedener Diamant erreicht Wärmeleitfähigkeiten von 1800 W m"1 K"1 oder darüber. Diese und weitere Eigenschaften von CVD-Diamant sind dem Prospekt„The CVD Diamond Booklet" zu entnehmen, der unter„www.diamond- materials.com/download" abrufbar ist, vgl. auch den Prospekt„Diamond - The Hardest Material for Harshest Requirements", welches unter„www.diaccon.de" abrufbar ist, oder die Webseite der Fa. Element Six„www.e6.com" zu den Anwendungen von polykristallinem CVD-Diamant und einkristallinem synthetischem Diamant. Im Sinne dieser Anmeldung werden unter einem CVD-Verfahren alle Varianten der chemischen Abscheidung aus der Gasphase verstanden, z.B. plasmaunterstütztes CVD, etc.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das wärmeleitende Bauelement eine Dicke von weniger als 500 μιτι auf. Ein freitragendes Bauelement mit einer derart geringen Dicke lässt sich durch die Verwendung von Diamant als wärmeleitendes Material erreichen, da dieses Material ein ausreichend großes Elastizitätsmodul aufweist. Eine Dicke von mehr als 25 μιτι, bevorzugt von mehr als 100 μιτι des wärmeleitenden
Bauelements hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.
Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das Material des wärmeleitenden
Bauelements ein Metall. Metallische Materialien weisen typischer Weise eine hohe Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W m"1 K"1 auf und sind daher als wärmeleitende Bauelemente geeignet, sofern diese eine ausreichende Dicke aufweisen, um die Funktion der Wärmeleitung effizient zu erfüllen. Bei dem Metall kann es sich
beispielsweise um Cu, AI, Ag, etc. handeln. Das wärmeleitende Bauelement wird mit einer Dicke hergestellt, welche die oben angegebene Bedingung, d.h. D λ > 1 W mm m"1 K"1, bevorzugt von D λ > 10 W mm m"1 K"1 , insbesondere von D λ > 50 W mm m"1 K' 1 erfüllt. Diese Bedingung kann beispielsweise bei Silber, welches eine
Wärmeleitfähigkeit von λ = 429 W m"1 K"1 aufweist, erfüllt werden, wenn das
wärmeleitende Bauelement eine Dicke D von mehr als 2,3 μιτι, von mehr als 23 μιτι bzw. von mehr als 1 15 μιτι aufweist. Das wärmeleitende Bauelement ist typischer Weise selbsttragend, was - abhängig vom verwendeten Material - bei einer Dicke D von typischer Weise mehr als ca. 50 μητι, ggf. von mehr als ca. 100 μιτι der Fall ist, und kann über den Rand des optischen Elements auf dieses aufgesetzt oder aufgestülpt werden.
Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das wärmeleitende Bauelement durch Galvanoformen hergestellt. Beim Galvanoformen wird das metallische Material des wärmeleitenden Bauelements auf elektrochemische Weise auf einem Modell bzw. einer Urform abgeschieden, wobei Schichtdicken von mehr als 1 mm erreicht werden können. Nach dem Beschichten kann das wärmeleitende, selbsttragende Bauelement von der Urform abgelöst werden. Eine einmal mit hoher Präzision hergestellte Urform kann wiederverwendet werden, so dass auch das Galvanoformen mit hoher Präzision erfolgen kann.
Das wärmeleitende, metallische Bauelement kann auch durch einen anderen elektrochemischen Prozess oder durch eine mechanische Bearbeitung zuverlässig hergestellt werden. Die Herstellung eines selbsttragenden wärmeleitenden
Bauelements hat gegenüber dem Aufbringen einer Beschichtung mit entsprechender Dicke auf das optische Element den Vorteil, dass die beim Beschichten ggf. in der aufgebrachten Beschichtung entstehenden Schichtspannungen nicht zu Spannungen und damit zu Brechzahländerungen im Material des optischen Elements führen können.
Bei einer weiteren Ausführungsform bildet das Material des wärmeleitenden
Bauelements ein bevorzugt vorgeformtes Gewebe. Das Gewebe kann außerhalb des optisch genutzten Bereichs auf den Rand des optischen Elements aufgezogen bzw. in der Art eines Strumpfs aufgestülpt und dort fixiert werden. Die Herstellung eines Gewebes ist aus anderen Anwendungsgebieten, beispielsweise der Ummantelung von Kabeln, bekannt und kann daher kostengünstig vorgenommen werden.
Bei einer Weiterbildung enthält das Gewebe ein metallisches Material bzw. ein Metall und/oder eine Kohlenstoff-Verbindung. Gewebe aus einem metallischen Material, beispielsweise in Form von Chromnickelstahl, sind von der Ummantelung von Kabeln bekannt und können in entsprechender Weise für die Herstellung des wärmeleitenden Bauelements verwendet werden. Auch aus bestimmten wärmeleitenden Kohlenstoff- Verbindungen, beispielsweise den weiter oben beschriebenen Kohlenstoff-Nanorohren oder aus weiteren Metallen, z.B. aus Ag, AI, Cu, kann ein wärmeleitendes Gewebe hergestellt werden. Es ist günstig, wenn das wärmeleitende Bauelement eine geringfügig kleinere Abmessung aufweist als der Bereich des optischen Elements, auf den dieses aufgestülpt wird. Auf diese Weise übt das Gewebe eine mechanische Spannung auf das optische Element aus, so dass dieses auch bei der Lockerung einer Haftstelle nicht nach oben rutschen kann.
In einer Ausführungsform ist das (separat gefertigte) wärmeleitende Bauelement mit dem optischen Element direkt oder indirekt, d.h. über ein weiteres Bauelement bzw. Material, verbunden. Die Form bzw. die Geometrie des wärmeleitenden Bauelements ist in diesem Fall an die Form bzw. die Geometrie des optischen Elements im Bereich der Verbindung angepasst. Die Verbindung kann stoffschlüssig, z.B. durch Kleben, durch Niedertemperatur-Bonden („fusion bonding") oder auf andere Weise, z.B. durch Ansprengen, oder durch Löten hergestellt werden. Unter Niedertemperatur-Bonden wird ein Bonding-Prozess verstanden, der bei Temperaturen von typischer Weise weniger als ca. 400°C durchgeführt wird.
Der Erfinder hat erkannt, dass das Anbringen eines frei tragenden wärmeleitenden Bauelements an dem optischen Element günstig ist, da für das Aufwachsen einer Schicht aus dem wärmeleitenden Material, z.B. Diamant, auf eine Oberfläche des optischen Elements letzteres auf eine hohe Temperatur von mehr als 400°C, ggf. auf 600°C, auf 800°C oder mehr aufgeheizt werden muss, was zu Spannungen in dem Material des optischen Elements auch innerhalb des optisch genutzten Bereichs bzw. Volumen führt und typischer Weise Abbildungsfehler zur Folge hat.
Bei einer Ausführungsform ist das wärmeableitende Bauelement flächig oder punktuell mit dem optischen Element verbunden. Eine flächige Verbindung kann durch
(Niedertemperatur-)Bonden, durch Kleben, durch Löten oder durch Ansprengen hergestellt werden. Insbesondere bei der Verwendung eines Klebstoffs zum Verbinden des wärmeleitenden Bauelements und des optischen Elements kann eine punktuelle Klebeverbindung hergestellt werden, d.h. es ist nicht erforderlich, dass der Klebstoff flächig auf die zu verbindenden Elemente aufgebracht wird. Beim Ansprengen handelt es sich um eine Verbindung zweier Materialien, bei der die zusammengestellten Flächen nur durch molekulare Anziehungskräfte gehalten werden, so dass die
Verbindung (beispielsweise unter dem Einfluss von Feuchtigkeit oder Keilwirkung) teilweise oder vollständig gelöst werden kann. Beim Bonden (engl,„fusion bonding") werden durch Wärmeeinwirkung zwei oder mehr Oberflächen miteinander verbunden, allerdings sollte die Temperatur beim Bonden nicht zu groß gewählt werden und bei ca. 400°C oder darunter liegen. Eine Verbindung des optischen Elements mit dem wärmeleitenden Bauelement kann auch auf andere Weise, hergestellt werden, z.B. durch anodisches Bonden oder - bei der Verwendung eines wärmeleitenden
Bauelements aus einem metallischen Material - durch Löten.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Verbindung einen
Wärmeübergangskoeffizienten von weniger als 1000 W m"2 K"1, bevorzugt von weniger als 100 W m"2 K"1 auf. Eine solche Verbindung kann insbesondere mit Hilfe eines Klebstoffs hergestellt werden, der eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweist. Eine Verbindung mit einem derart geringen Wärmeübergangskoeffizienten ist günstig, wenn das optische Element mit Hilfe des wärmeleitenden Bauelements vor Wärme oder Kälte einer in der Umgebung befindlichen Wärmequelle oder Wärmesenke geschützt werden soll. Soll hingegen eine Wärmeabfuhr aus dem optischen Element begünstigt werden, ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit bzw. ein hoher Wärmeübergangskoeffizient des verwendeten Klebstoffs vorteilhaft, wie sie beispielsweise bei einem
Silberleitkleber oder bei einer Lötverbindung gegeben ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das wärmeableitende Bauelement über ein Material mit dem optischen Element verbunden, welches eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W m"1 K"1, bevorzugt von weniger als 0,1 W m"1 K"1 aufweist. Bei dieser Ausführungsform wird ein Material mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit zwischen dem wärmeleitenden Material und dem optischen Element eingebracht, um eine gute thermische Isolierung zwischen dem optischen Element und dem wärmeleitenden Element herzustellen. Dies ist vorteilhaft, wenn das wärmeleitende Bauelement zum Schutz des optischen Elements vor Hitze oder Kälte dienen soll. Bei dem Material kann es sich beispielsweise um einen Schaumstoff oder ein anderes wenig leitfähiges Material handeln. Es versteht sich, dass das Material eine geringere
Wärmeleitfähigkeit aufweisen sollte als das Material des optischen Elements selbst. Bei typischen optischen Materialien wie z.B. Quarzglas liegt die Wärmeleitfähigkeit typischer Weise bei nicht mehr als 2 W m"1 K"1.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das wärmeleitende Bauelement mit dem optischen Element über eine kraftschlüssige Verbindung, insbesondere über eine Klemmverbindung oder über eine Schraubverbindung, und nicht über eine
stoffschlüssige Verbindung verbunden. Das wärmeleitende Bauelement kann über eine Klemmverbindung direkt mit dem optischen Element, mit der Halterung des optischen Elements oder ggf. mit einem Bauteil, z.B. der Halterung eines Projektionsobjektivs verbunden werden, in dem das optische Element angeordnet ist. Die
Schraubverbindung des wärmeleitenden Bauelements wird typischer Weise nicht direkt mit dem optischen Element hergestellt, sondern mit der Halterung/Fassung des optischen Elements oder mit einem anderen Bauteil, beispielsweise einer Halterung des Projektionsobjektivs.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist das wärmeleitende Bauelement von dem optischen Element beabstandet angeordnet. Eine Beabstandung ist günstig, wenn das wärmeleitende Bauelement zum Schutz des optischen Elements vor Wärme oder Kälte eingesetzt wird soll, da in diesem Fall kein guter Wärmeübergang zwischen dem optischen Element und dem wärmeleitenden Bauelement gewünscht ist.
Bei einer Weiterbildung beträgt der Abstand zwischen dem wärmeleitenden
Bauelement und dem optischen Element zwischen 100 μιτι und 1000 μιτι. In den zwischen dem optischen Element und dem wärmeleitenden Bauelement gebildeten Spalt kann ein Gas oder ggf. eine (strömende) Flüssigkeit eingebracht werden, um einen möglichst gute thermische Isolation zwischen dem optischen Element und dem wärmeleitenden Bauelement sicherzustellen. Um das wärmeleitende Bauelement in unmittelbarer Nähe zu dem optischen Element anzuordnen, kann dieses insbesondere an einer Fassung bzw. Halterung für das optische Element angebracht werden.
Grundsätzlich kann das optische Element der optischen Anordnung beliebig
ausgebildet sein. Bevorzugt ist das optische Element ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Linse, Spiegel, planparallele Platte und mikrostrukturiertes Element, z.B. in Form eines Mikrospiegelarrays oder Facettenspiegels. Neben optischen Elementen, die in Transmission betrieben werden, beispielsweise Linsen oder planparallelen Platten, können auch reflektierende optische Elemente z.B. in Form von Spiegeln mit einem wärmeleitenden Bauelement versehen werden. In letzterem Fall kann ein solches Bauelement außerhalb eines optisch genutzten Bereichs angeordnet werden, in dem der Spiegel mit einer reflektierenden Beschichtung versehen ist. Das optische Element kann insbesondere ausgebildet sein, Strahlung im EUV-Wellenlängenbereich zwischen ca. 5 nm und ca. 35 nm zu reflektieren und ist zu diesem Zweck typischer Weise mit einer reflektierenden Beschichtung versehen. Das optische Element kann aber auch ausgebildet sein, Strahlung im UV-Wellenlängenbereich zu transmittieren oder zu reflektieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element aus einem Material gebildet, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Quarzglas, kristalliner Quarz, einem Kristall aus der Gruppe der Fluoride, polierbare Metalle wie Kupfer oder Aluminium, titandotiertem Quarzglas, einer Glaskeramik oder einer Keramik. Die ersten drei Materialien werden typischer Weise zur Herstellung von optischen Elementen verwendet, die zur Transmission von Strahlung z.B. im UV-Wellenlängenbereich ausgebildet sind. Mit Titan dotiertes Quarzglas sowie Glaskeramiken bzw. Keramiken können derart ausgebildet sein, dass diese einen sehr geringen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Ein solches auf dem Markt erhältliches
Silikatglas wird von der Fa. Corning Inc. unter dem Handelsnamen ULE® (Ultra Low Expansion Glass) vertrieben. Glaskeramiken mit einem sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten werden z.B. unter den Handelsnamen Zerodur® von der Fa. Schott AG bzw. unter dem Handelsnamen Clearceram® von der Fa. Ohara Inc.
angeboten. Die oben genannten Materialien können als Substrate für Spiegel eingesetzt werden, die zur Reflexion von EUV-Strahlung, z.B. in einer
Projektionsbelichtungsanlage für die EUV-Lithographie, dienen. Metallspiegel, insbesondere aus Aluminium- und Kupferlegierungen, werden in EUV- Beleuchtungssystemen insbesondere bei den ersten Spiegeln nach der Lichtquelle eingesetzt, da diese eine hohe Wärmeleistung, bedingt durch Absorption der
Spiegelschichten, abführen müssen.
Bei einer Ausführungsform ist das wärmeleitende Bauelement an mindestens einer Seite direkt oder indirekt, d.h. über ein weiteres Bauteil, mit einer Wärmequelle verbunden. Bei der Wärmequelle kann es sich beispielsweise um ein
stromdurchflossenes Bauteil, insbesondere um einen Aktuator oder einen Sensor, handeln. Das wärmeleitende Bauelement dient in diesem Fall der Abfuhr von Wärme, die an dem Aktuator bzw. an dem Sensor erzeugt wird und kann an einer gegenüber liegenden Seite mit einer Wärmesenke verbunden sein, um die von dem
stromdurchflossenen Bauteil erzeugte Wärme abzuführen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das wärmeleitende Bauelement an mindestens einer Seite direkt oder indirekt, d.h. über ein weiteres Bauteil, mit einer Wärmesenke verbunden. Bei der Wärmesenke kann es sich beispielsweise um einen von einem Gas bzw. Gasgemisch oder einer Flüssigkeit durchströmten Kühler handeln. Bei dieser Ausführungsform dient das wärmeleitende Bauelement typischer Weise dazu, einen Wärmeeintrag in das optische Element zu verhindern und bzw. die aufgenommene Wärme dem Kühler zuzuführen, über den diese aus der Umgebung des optischen Elements abtransportiert werden kann. Der Kühler kann insbesondere in eine Fassung bzw. in eine Halterung für das optische Element integriert sein oder mit dieser in thermisch leitender Verbindung stehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das wärmeleitende Bauelement beim Betrieb der optischen Anordnung zumindest in einem Teilbereich Strahlung ausgesetzt und zur Absorption der Strahlung ausgebildet, d.h. das wärmeleitende Bauelement ist für die auftreffende Strahlung intransparent. Das wärmeleitende Bauelement kann
beispielsweise Streulicht aus dem Strahlengang der Strahlung mit der Nutzwellenlänge ausgesetzt sein. Alternativ oder zusätzlich kann das wärmeleitende Bauelement Wärmestrahlung ausgesetzt sein, die von einer Wärmequelle, z.B. von einem
stromdurchflossenen Bauteil, abgegeben wird. Im letzteren Fall handelt es sich typischer Weise um Strahlung im IR-Wellenlängenbereich, im ersteren Fall um Strahlung im UV-Wellenlängenbereich oder im EUV-Wellenlängenbereich. Das wärmeleitende Bauelement ist in beiden Fällen zur Absorption der Strahlung
ausgebildet, d.h. dieses ist intransparent für die auftreffende Strahlung. Sofern das wärmeableitende Material selbst transparent für die auftreffende Strahlung ist, kann dieses ggf. durch das Aufbringen einer (dünnen) intransparenten Schicht bzw.
Beschichtung für die auftreffende Strahlung intransparent gemacht werden. Letzteres ist beispielsweise erforderlich, wenn es sich bei dem Material des wärmeleitenden Bauelements um Diamant handelt und bei der auftreffenden Strahlung um
Wärmestrahlung.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das wärmeleitende Bauelement beim Betrieb der optischen Anordnung zumindest in einem Teilbereich einer verdunstenden
Flüssigkeit ausgesetzt. Die Flüssigkeit entzieht dem wärmeleitenden Bauelement beim Verdunsten Wärme. Bei der Flüssigkeit kann es sich insbesondere um eine zwischen dem optischen Element und einem zu belichtenden Substrat eingebrachte
Immersionsflüssigkeit handeln. Die Immersionsflüssigkeit dient zur Erhöhung der numerischen Apertur eines Projektionsobjektivs der optischen Anordnung, die in diesem Fall als Projektionsbelichtungsanlage für die Immersionslithographie
ausgebildet ist.
Bei einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage taucht ein letztes optisches Element des Projektionsobjektivs typischer Weise mit einer optischen Oberfläche in die
Immersionsflüssigkeit ein, weist aber auch einen Oberflächenbereich auf, der mit einem Gas (Stickstoff, gereinigte Luft, Helium, ...) in Verbindung steht und nicht in die Immersionsflüssigkeit eintaucht. Durch eine schnelle Bewegung des zu belichtenden Substrats bzw. des Wafers kommt es zu Schwankungen des Spiegels der
Immersionsflüssigkeit an der Unterseite des letzten optischen Elements. Dies kann zur Folge haben, dass auf der nicht in die Immersionsflüssigkeit eintauchenden Oberfläche Tröpfchen der Immersionsflüssigkeit zurückbleiben. Wenn diese Tröpfchen verdunsten, kommt es lokal zu einer Abkühlung des Materials des optischen Elements, z.B.
Quarzglas, was zu einer lokalen Änderung des Brechungsindexes sowie dazu führt, dass sich das optische Element lokal infolge der Wärmeausdehnung deformiert. Beide Effekte können insbesondere bei einer Linse als letztem optischen Element zu
Bildfehlern führen, sind daher unerwünscht und können mit Hilfe des wärmeleitenden Bauelements verhindert werden. Insbesondere bei der Verwendung von (Reinst- )Wasser als Immersionsflüssigkeit ist ein wärmeleitendes Bauelement aus Diamant besonders vorteilhaft, da sich der Diamant nicht in Wasser löst und auch keine Spuren von Metall-Ionen in die Immersionsflüssigkeit abgibt, so dass Diamant in einer
Umgebung mit Wasser als Immersionsflüssigkeit besser eingesetzt werden kann als Metalle mit hoher thermischer Leitfähigkeit wie Silber, Kupfer etc.
Die Benetzungseigenschaften eines Bauelements aus Diamant können durch eine Oberflächenbehandlung bzw. eine Mikrostrukturierung von hydrophil bis
superhydrophob eingestellt werden, wie beispielsweise in dem Artikel„From
Hydrophilic to Superhydrophobic: Fabrication of Micrometer-Sized Nail-Head-Shaped Pillars in Diamond" von M. Karlsson et al., Langmuir 2010, 26(2), 889-893, beschrieben ist. Durch eine Terminierung der der Immersionsflüssigkeit zugewandten Oberfläche des wärmeleitenden Bauelements mit Fluor kann der Kontaktwinkel mit Wasser gegenüber (unstrukturiertem) Diamant erhöht werden. Eine solche Fluor-terminierte Oberfläche lässt sich durch eine Behandlung mit einem Plasma erzeugen, welches Fluorkohlenstoffe und/oder SF6 enthält. Durch die Kombination der Fluor-Terminierung mit einer periodischen Mikrostrukturierung der Diamantoberfläche lässt sich eine Superhydrophobie der Oberfläche erzeugen. Aus dem obigen Artikel ist es ebenfalls bekannt, dass eine mikrokristalline Diamantoberfläche einer nanokristallinen
Diamantoberfläche vorzuziehen ist, wenn eine möglichst geringe Hysterese des Kontaktwinkels erwünscht ist, was bei Systemen für die Immersionslithographie typsicher Weise der Fall ist. Wird der Diamant wie oben beschrieben in einem CVD- Verfahren erzeugt, kann dessen Kristallinität durch die Beschichtungsparameter eingestellt werden. Diese sollten so gewählt werden, dass eine möglichst
mikrokristalline Abscheidung erfolgt.
Die Erzeugung von Diamant mit stark hydrophoben Eigenschaften ist auch in dem Artikel„Preparation of Superhydrophilic and Oleophobic Diamond Nanograss Array" von Y. Coffininer et al., J. Mater. Chem., 2010, 20, 10671 -10675 beschreiben. In dem Artikel wird ein Plasmaätzen von mit Bor dotiertem Diamant durchgeführt, der anschließend chemisch mit fluorierten Silanen behandelt wird. Hydrophile
Eigenschaften einer Diamantoberfläche lassen sich durch eine Oberflächenbehandlung in einem Sauerstoff-Plasma erzielen oder durch Bestrahlung mit UV-Strahlung in Wasser bzw. durch feuchte Oxidation in einer O2, H2O-Mischung, vgl. den Artikel„Role of Water and Oxygen in Wet and Dry Oxidation of Diamond" von K. Larsson et al., Journal of Applied Physics, 90, 1026, 2001 .
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine optische Anordnung, insbesondere eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, umfassend eine Einrichtung zur Positionierung eines lichtempfindlichen Substrats sowie ein wärmeleitendes
Bauelement, welches ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m"1 K"1 aufweist, wobei für das Produkt aus der Dicke D des wärmeleitenden Bauelements in Millimetern und der Wärmeleitfähigkeit λ des Materials des wärmeleitenden
Bauelements gilt: D λ > 1 W mm m"1 K"1, bevorzugt D λ > 10 W mm m"1 K"1,
insbesondere D λ > 50 W mm m"1 K"1, wobei das wärmeleitende Bauelement an der Einrichtung, insbesondere an einer Oberseite der Einrichtung, angebracht ist. Bei der Einrichtung kann es sich insbesondere um einen Wafertisch handeln, an dessen Oberseite ein Wafer bzw. ein lichtempfindliches Substrat angeordnet ist. Wenn die Einrichtung in einer Projektionsbelichtungsanlage für die Immersionslithographie eingesetzt wird, kann insbesondere die Oberseite der Einrichtung ungewollter Weise mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt kommen. Die durch die Verdunstung der Immersionsflüssigkeit erzeugte lokale Temperaturänderung kann zu einer Deformation der Oberfläche führen, an welcher das lichtempfindliche Substrat gehalten ist, so dass dessen Position relativ zu einem Projektionsobjektiv sich unerwünschter Weise verändert. Bei der hier beschriebenen optischen Anordnung kann die entstehende Verdunstungskälte von dem wärmeleitenden Bauelement aufgenommen werden, so dass es nicht zu einer lokalen Temperaturänderung im Material der Einrichtung zum Positionieren des Substrats kommt. Handelt es sich bei der Einrichtung um einen Wafertisch, kann dieser ganz oder teilweise aus einem Material wie z.B. Cordierit oder Zerodur® gebildet sein, das eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit als 500 W m"1 K"1 aufweist. Das wärmeableitende Bauelement kann sich ganz oder teilweise über die Oberseite der Einrichtung zur Positionierung des Wafers erstrecken und insbesondere an die typischer Weise plane Geometrie der Oberseite angepasst sein. Das frei tragende wärmeleitende Bauelement kann auf die weiter oben beschriebene Weise hergestellt werden und die weiter oben beschriebenen Eigenschaften aufweisen. Insbesondere kann das wärmeleitende Bauelement aus einkristallinem und/oder polykristallinem Diamant oder Kohlenstoff-Nanoröhren gebildet sein. Auch die Verbindung des wärmeleitenden Bauelements mit der Einrichtung kann auf die weiter oben im
Zusammenhang mit dem optischen Element beschriebene Weise erfolgen, d.h. das wärmeleitende Bauelement kann beispielsweise über eine Klebeverbindung, durch Bonden, durch Ansprengen oder auf eine andere Weise mit der Einrichtung verbunden werden.
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.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Projektionsbelichtungsanlage für die
Immersionslithographie mit einem teilweise in eine Immersionsflüssigkeit eintauchenden Linsenelement,
Fig. 2a-d schematische Darstellungen mehrerer Prozessschritte bei der Herstellung eines wärmeleitenden Bauelements aus Diamant, Fig. 3a-c schematische Darstellungen von Prozessschritten zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem wärmeleitenden Bauelement und dem
Linsenelement von Fig. 1 ,
Fig. 4a-c schematische Darstellungen mehrerer Prozessschritte bei der Herstellung eines wärmeleitenden Bauelements aus Metall,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines wärmeleitenden Bauelements in
Form eines Gewebes, welches auf ein Linsenelement aufgestülpt ist,
Fig. 6 ein schematische Darstellung eines wärmeleitenden Bauelements zum
Schutz eines weiteren optischen Elements eines Projektionsobjektivs vor der Abwärme eines Manipulators,
Fig. 7 eine Darstellung analog Fig. 5, bei welcher das wärmeleitende
Bauelement zum Schutz des weiteren optischen Elements vor Streulicht dient, sowie
Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der optischen
Anordnung von Fig. 1 mit einem Wafertisch, auf den ein wärmeleitendes Bauelement aufgebracht ist.
In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw.
funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
In Fig. 1 ist schematisch eine optische Anordnung 10 in Form einer
Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie, genauer gesagt in Form eines Wafer-Scanners, zur Herstellung von hochintegrierten Halbleiterbauelementen gezeigt. Die optische Anordnung 10 umfasst als Lichtquelle einen Excimer-Laser 1 1 zur
Erzeugung von Strahlung 9 mit einer Nutzwellenlänge λΒ von 193 nm, wobei auch andere Nutzwellenlängen, beispielsweise 248 nm, möglich sind. Ein nachgeschaltetes Beleuchtungssystem 12 erzeugt in seiner Austrittsebene ein großes, scharf begrenztes, sehr homogen beleuchtetes und an die Telezentrie-Erfordernisse eines nachgeschalteten Projektionsobjektivs 13 angepasstes Bildfeld.
Hinter dem Beleuchtungssystem 12 ist eine Einrichtung 14 zum Halten und
Manipulieren einer (nicht gezeigten) Photomaske so angeordnet, dass diese in der Objektebene 15 des Projektionsobjektivs 13 liegt und in dieser Ebene zum Scanbetrieb in einer durch einen Pfeil 16 angedeutete Abfahrrichtung bewegbar ist.
Hinter der auch als Maskenebene bezeichneten Ebene 15 folgt das Projektionsobjektiv 13, das ein Bild der Photomaske mit reduziertem Maßstab, beispielsweise im Maßstab 4:1 oder 5:1 oder 10:1 , auf einen mit einer Photoresistschicht belegten Wafer 17 abbildet. Der als lichtempfindliches Substrat dienende Wafer 17 ist so angeordnet, dass die ebene Substratoberfläche 18 mit der Photoresistschicht im Wesentlichen mit der Bildebene 19 des Projektionsobjektivs 13 zusammenfällt. Der Wafer 17 wird durch eine Einrichtung 20 gehalten, die einen Scannerantrieb umfasst, um den Wafer 17 synchron zur Photomaske und parallel zu dieser zu bewegen. Die Einrichtung 20 umfasst auch Manipulatoren, um den Wafer sowohl in z-Richtung parallel zu einer optischen Achse 21 des Projektionsobjektivs 13, als auch in x- und y-Richtung senkrecht zu dieser Achse zu verfahren.
Das Projektionsobjektiv 13 hat als der Bildebene 19 benachbartes Abschluss-element ein optisches Element 1 in Form einer Plankonvexlinse mit einem konischen Linsenteil 3, dessen Stirnseite 4 die letzte optische Fläche des Projektionsobjektivs 13 bildet und die in einem Arbeitsabstand oberhalb der Substratoberfläche 18 angeordnet ist.
Zwischen der Stirnseite 4 und der Substratoberfläche 18 ist eine Immersionsflüssigkeit 22, im vorliegenden Fall Wasser, genauer gesagt Reinstwasser, angeordnet, welche die ausgangsseitige numerische Apertur des Projektionsobjektivs 13 erhöht. Mittels der Immersionsflüssigkeit 22 kann die Abbildung von Strukturen auf der Photomaske mit einer höheren Auflösung und Tiefenschärfe erfolgen als dies möglich ist, wenn der Zwischenraum zwischen dem optischen Element 1 und dem Wafer 17 mit einem Medium mit einer geringeren Brechzahl, z.B. Luft, ausgefüllt ist. Der Spalt, der den Zwischenraum ausbildet, ist in der Regel zwischen 2 mm und 4 mm groß.
Das Linsenelement 1 besteht im gezeigten Beispiel aus synthetischem, amorphem Quarzglas (SiO2) und weist einen konischen Linsenteil 3 auf, an dessen Unterseite die Stirnseite 4 des Linsenelements 1 gebildet ist. Die von der Lichtquelle 1 1 erzeugte Strahlung 9 tritt gerichtet durch die Stirnseite 4 des Linsenelements 1 hindurch, die einen optisch genutzten Oberflächenbereich des Linsenelements 1 bildet bzw. diesen begrenzt. Eine sich an die Stirnseite 4 anschließende, umlaufende Mantelfläche 5 des konischen Linsenteils 3 ist teilweise von der Immersionsflüssigkeit 22 benetzt. An den konischen, radial innen liegenden Linsenteil 3 schließt sich eine radial außen liegende plane Linsenfläche 2 an. Sowohl durch die Mantelfläche 5 des konischen Linsenteils 3 als auch durch die plane Linsenfläche 2 tritt die Strahlung 9 der Lichtquelle 1 1 nicht gerichtet hindurch, d.h. diese befinden sich außerhalb des Strahlengangs der Nutz- Strahlung 9.
Es versteht sich, dass optische Elemente für die Immersionslithographie nicht zwingend die oben beschriebene plankonvexe Geometrie aufweisen müssen, ein konisch ausgeformter Volumenbereich 3 ist jedoch für derartige optische Elemente typisch. Das optische Element 1 kann auch aus einem anderen Material bestehen, welches oberhalb einer Wellenlänge von 250 nm bzw. 193 nm transparent ist, beispielsweise aus kristallinem Quarzglas (SiO2), Bariumfluorid (BaF2) oder
Germaniumdioxid (GeO2).
An den nicht bzw. nur teilweise in die Immersionsflüssigkeit 22 eintauchenden
Oberflächenbereichen 2, 5 des Linsenelements 1 können Tröpfchen der
Immersionsflüssigkeit 22 zurückbleiben. Wenn diese Tröpfchen verdunsten, kommt es lokal zu einer Abkühlung des Quarzglas-Materials des Linsenelements 1 , was zu einer lokalen Änderung des Brechungsindexes sowie dazu führt, dass sich das
Linsenelement 1 lokal infolge der Wärmeausdehnung deformiert. Beide Effekte können zu Bildfehlern führen und sind daher unerwünscht. Um eine lokale Abkühlung des Linsenelements 1 durch die verdunstende Immersionsflüssigkeit 22 zu verhindern bzw. die hierbei auftretenden lokalen
Temperaturgradienten zu minimieren, wird auf das Linsenelement 1 ein
wärmeleitendes Bauelement 6 (vgl. Fig. 2d) aufgebracht, dessen Herstellungsprozess nachfolgend anhand von Fig. 2a-d beschrieben wird.
Fig. 2a zeigt stark schematisch eine CVD-Beschichtungsanlage 30 zum Aufbringen einer Beschichtung auf einen Trägerkörper 31 , der die relevanten Konturen des Linsenelements 1 , im vorliegenden Beispiel die Kontur des konischen Linsenteils 3 mit der planen Stirnseite 4 sowie der radial außen liegenden planen Linsenfläche 2, genau nachbildet. Der Trägerkörper 31 befindet sich in einer Beschichtungskammer 32 der CVD-Beschichtungsanlage 30, der über eine Eintrittsöffnung 33 Precursor-Gase, im gezeigten Beispiel Methan (CH4) und Wasserstoff (H2), zugeführt werden. Die
Precursor-Gase werden über einen Glühdraht 34 geführt und dissoziieren, wobei die Aktivierung bzw. Dissoziation zusätzlich durch ein Wechselfeld RF verstärkt wird, welches in der Beschichtungskammer 32 ein Plasma erzeugt. Auf dem Trägerkörper 31 scheidet sich bei geeignet gewählten Betriebsparametern der Beschichtungsanlage 30 Kohlenstoff in Form einer Diamantschicht 37 ab.
Zur Erzeugung einer polykristallinen oder einkristallinen Diamantschicht 37 auf dem Trägerkörper 31 ist es erforderlich, dass dieser mit Hilfe eines Heizelements 35 auf eine Temperatur von in der Regel mehr als ca. 600°C bis 800°C aufgeheizt wird.
Materialien, aus denen der Trägerkörper 31 gefertigt ist, sollten einen (mittleren) thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, der bei Raumtemperatur (22°C) und bei der Temperatur, bei der die Beschichtung aufgebracht wird (hier: ca. 800°C) ähnlich ist. Ist dies der Fall, hat die abgeschiedene Diamantschicht 37 wenig
Spannungen und es kommt zu geringeren Geometrieänderungen, wenn der
Trägerkörper 31 entfernt wird (s.u.).
Im vorliegenden Fall, d.h. bei Beschichtungstemperaturen von ca. 800°C oder darüber eignen sich insbesondere Si oder SiO2 als Materialien für den Trägerkörper 31 . Si bietet gegenüber SiO2 den Vorteil einer hohen Wärmeleitfähigkeit, was zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung während der Beschichtung und damit zu gleichmäßigen Schichteigenschaften führt. Viele Metalle sind prinzipiell auch gut beschichtbar und damit grundsätzlich als Trägerkörper geeignet, haben aber in der Regel deutlich größere Unterschiede im Wärmeausdehnungskoeffizienten zu Diamant. Um die Geometrie der abgeschiedenen Diamantschicht 37 noch zu perfektionieren, kann eine Formänderung durch Spannungen bei der Herstellung der Diamantschicht 37 auch berechnet und oder gemessen werden und in der Geometrie bzw. der
Oberflächenform des Trägerkörpers 31 vorgehalten werden.
Die Abscheidung der Diamantschicht 37 wird so lange durchgeführt, bis diese eine gewünschte Dicke D aufweist, die typischer Weise bei mehr als 25 μιτι, günstiger Weise bei mehr als 100 μιτι und in der Regel bei nicht mehr als 500 μιτι liegt. Nach dem Abschluss des Beschichtens wird der Trägerkörper 31 aus der
Beschichtungskammer 32 der Beschichtungsanlage 30 entnommen, wie in Fig. 2b dargestellt ist. Auf dem Trägerkörper 31 befindet sich die Diamantschicht 37, deren Dicke ausreichend groß ist, um ein freitragendes Bauelement zu bilden.
Wie in Fig. 2c zu erkennen ist, wird die Diamantschicht 37 entlang einer
vorgegebenen, im gezeigten Beispiel kreisförmigen Schnittkontur 38 mittels eines Lasers oder durch mechanische Bearbeitung eingeritzt. In einem darauffolgenden, optionalen Schritt kann die Diamantschicht 37 noch poliert und/oder mikrostrukturiert werden.
In einem nachfolgenden Schritt wird die Diamantschicht 37 von dem Trägerkörper 31 gelöst, beispielsweise indem das Material des Trägerkörpers 31 , z.B. Si oder SiO2, in Flusssäure (HF) aufgelöst wird, wodurch ein frei tragendes Bauelement 6 aus Diamant bzw. ein Diamantkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet wird, der in Fig. 2d dargestellt ist. Die Wärmeleitfähigkeit des in Fig. 2d gezeigten Diamant-Bauelements 6 liegt bei mindestens 500 W m"1 K"1, wobei bei geeigneter Wahl der
Beschichtungsparameter in dem oben beschriebenen CVD-Verfahren eine
Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1000 W m"1 K"1, bevorzugt von mehr als 1700 W m"1 K" idealer Weise von mehr als 2000 W m"1 K"1 erreicht werden kann. Bevor das freitragende Bauelement 6 aus Diamant auf das Linsenelement 1 aufgebracht wird, kann dieses noch oberflächenmodifiziert werden.
Das Herstellen einer Verbindung zwischen dem in Fig. 2d gezeigten wärmeleitenden Bauelement 6 und dem Linsenelement 1 von Fig. 1 wird nachfolgend anhand von Fig. 3a-c am Beispiel einer Klebeverbindung beschrieben. Fig. 3a zeigt das Linsenelement 1 , auf welches im Bereich der Mantelfläche 5 des konischen Linsenteils 3 sowie der radial außen liegenden planen Linsenfläche 2 eine UV-beständige und die UV- Strahlung 9 der Lichtquelle 1 1 absorbierende Schutzschicht 40 aufgebracht ist. Die Schutzschicht 40 dient dazu, eine in Fig. 3b gezeigte, auf das wärmeleitende
Bauelement 6 aufgebrachte Klebstoffschicht 41 vor Degradation durch Streustrahlung aus dem Inneren des Linsenelements 1 zu schützen. Es versteht sich, dass zusätzlich eine solche Schutzschicht 40 auch auf die Innenseite, d.h. die dem Linsenelement 1 zugewandte Seite, des wärmeleitenden Bauelements 6 aufgebracht werden kann, um die Klebstoff-Schicht 41 vor Streustrahlung aus der Umgebung abzuschirmen.
Fig. 3c zeigt den Verbund aus dem Linsenelement 1 und dem wärmeleitenden
Bauelement 6 nach dem Trocknen der Klebstoffschicht 41 . Wie weiter oben
beschrieben wurde, dient das wärmeleitende Bauelement 6 dazu, lokale
Temperaturänderungen bzw. Temperaturgradienten in dem Linsenelement 1 zu vermeiden, die ansonsten durch das Verdunsten von Tröpfchen der
Immersionsflüssigkeit 22 auftreten könnten. Die lokal erzeugte Verdunstungskälte bzw. die Tröpfchen bilden sich an dem wärmeleitenden Bauelement 6 und werden aufgrund von dessen hoher Wärmeleitfähigkeit über eine große Oberfläche verteilt, so dass keine hohen lokalen Temperaturgradienten in dem Linsenelement 1 mehr auftreten.
Um den Wärmeübertrag von dem wärmeleitenden Bauelement 6 zu dem
Linsenelement 1 möglichst gering zu halten, ist es günstig, wenn die Klebstoffschicht 41 und damit die Verbindung zwischen dem Bauelement 6 und dem Linsenelement 1 einen Wärmeübergangskoeffizienten von weniger als 1000 W m"2 K"1, bevorzugt von weniger als 100 W m"2 K"1 aufweist. Auch ist es günstig, wenn das wärmeleitende Bauelement 6 über einen Klebstoff 41 mit dem Linsenelement 1 verbunden ist, welcher eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W m"1 K"1, bevorzugt von weniger als 0,1 W m"1 K"1 aufweist. Gleiches gilt auch für das Material der UV-beständigen Schutzschicht 40. Die Verbindung kann wie in Fig. 3a-c gezeigt ist über eine flächig aufgetragene Klebstoffschicht 41 erfolgen, es ist aber auch möglich, den Klebstoff nur punktuell, d.h. an mehreren Klebepunkten, entlang der Oberfläche des wärmeleitenden Bauelements 6 bzw. der zu verbindenden Oberflächen 2, 5 bzw. 6 aufzubringen, um dadurch das wärmeleitende Bauelement 6 an dem Linsenelement 1 zu fixieren.
Alternativ zum Herstellen einer Verbindung durch Kleben kann das wärmeleitende Bauelement 6 auch auf andere Weise mit dem Linsenelement 1 verbunden werden, beispielsweise durch das so genannte Niedertemperatur-Bonden, bei dem das
Bauelement 6 und das Linsenelement 1 auf nicht mehr als typischer Weise ca. 400°C aufgeheizt werden, um die Verbindung zu erzeugen. Auch ein optisches Verbinden bzw. Ansprengen des wärmeleitenden Bauelements 6 an das Linsenelement 1 ist möglich. Bei der Verwendung eines wärmeleitenden Bauelements 6 aus einem Metall bzw. aus einem metallischen Material kann die Vebindung auch durch Löten erfolgen.
Fign. 4a-c zeigen mehrere Prozessschritte zur Herstellung eines wärmeleitenden Bauelements 6 aus Metall, im gezeigten Beispiel aus Kupfer. Fig. 4a zeigt analog zu Fig. 2a stark schematisch eine Beschichtungsanlage 30 zum Aufbringen einer
Beschichtung auf einen Trägerkörper 31 , der die relevanten Konturen des
Linsenelements 1 , im vorliegenden Beispiel die Kontur des konischen Linsenteils 3 mit der planen Stirnseite 4 sowie der radial außen liegenden planen Linsenfläche 2 (vgl. Fig. 3a), genau nachbildet. In einem ersten Schritt wird der Trägerkörper 31 mit einer geeigneten (nicht gezeigten) Passivschicht versehen, die eine bleibende Verbindung zwischen dem zur Beschichtung verwendeten Material, im vorliegenden Fall Kupfer, und dem Trägerkörper 31 verhindert und ein späteres Trennen ermöglicht. Der
Trägerkörper 31 ist in einem Elektrolysebehälter 50 mit einem flüssigen Elektrolyten 51 angeordnet, in den eine Kupfer-Anode 52 eintaucht. Der Trägerkörper 31 ist über den flüssigen Elektrolyten und über eine Gleichstromquelle 53 mit der Anode 52 elektrisch leitend verbunden und bildet die Kathode der in Fig. 4a gezeigten elektrochemischen Beschichtungsanlage 30. Bei der Elektrolyse bzw. beim elektrolytischen Beschichten wird das Kupfer-Material der Anode 52 auf dem als Kathode dienenden Trägerkörper 31 abgeschieden. Alternativ kann für die Abscheidung eine Anode 52 verwendet werden, die aus einem unlöslichen Material besteht und das metallische
Beschichtungsmaterial, z.B. in Form von Kupfer, ist in dem Elektrolyten enthalten bzw. wird diesem zugegeben. Auf dem Trägerkörper 31 scheidet sich bei geeignet gewählten Betriebsparametern der Beschichtungsanlage 30 eine Kupferschicht 37 ab, die den Trägerkörper 31 im Wesentlichen vollflächig umgibt.
Die Abscheidung der Kupferschicht 37 wird so lange durchgeführt, bis diese eine gewünschte Dicke D aufweist (vgl. Fig. 4b). Die gewünschte Dicke D hängt von der Wärmeleitfähigkeit λ des für die elektrolytischen Beschichtung verwendeten
Beschichtungs-Materials ab. Typischer Weise wird die Abscheidung der Kupferschicht 37 so lange durchgeführt, bis für das Produkt aus der Dicke D (in mm) der das wärmeleitende Bauelement 6 bildenden Kupferschicht 37 und der Wärmeleitfähigkeit λ des Kupfer-Materials gilt: D λ > 1 W mm m"1 K"1, bevorzugt D λ > 10 W mm m"1 K"1, insbesondere D λ > 50 W mm m"1 K"1. Um eine gute Wirksamkeit des wärmeleitenden Bauelements 6 zu gewährleisten, liegt die Dicke D des wärmeleitenden Bauelements 6 (vgl. Fig. 4c) bei mindestens 2,5 μιτι, 25 μιτι bzw. 100 μιτι, da Kupfer eine
Wärmeleitfähigkeit von λ = 400 W m"1 K"1 aufweist.
Nach dem Abschluss des Beschichtens wird der in Fig. 4b dargestellte, beschichtete Trägerkörper 31 , auch Urform genannt, aus der Elektrolysekammer 50 der
Beschichtungsanlage 30 entnommen. Auf dem Trägerkörper 31 befindet sich die Kupferschicht 37, deren Dicke D ausreichend groß ist, um ein freitragendes
wärmeleitendes Bauelement 6 zu bilden, welches in Fig. 4c dargestellt ist.
Wie in Fig. 4b zu erkennen ist, wird zur Erzeugung des wärmeleitenden Bauelements 6 die Kupferschicht 37 entlang von zwei vorgegebenen, im gezeigten Beispiel kreisförmigen Schnittkonturen 38a, 38b mittels eines Lasers oder durch mechanische Bearbeitung eingeritzt. Alternativ kann der Trägerkörper 31 vor der Metallabscheidung maskiert werden, so dass dieser nur in einem gewünschten Teilbereich mit einer Kupferschicht 37 versehen wird. Die vor der Beschichtung applizierte Passivschicht ermöglicht ein beschädigungsfreies Ablösen der Kupferschicht 37 vom Trägerkörper 31 . Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des
Trägerkörpers 31 und des Bauelements 6 kann über eine schnelle Zufuhr von
Wärme/Kälte der Ablösevorgang unterstützt werden. Gegebenenfalls kann der
Trägerkörper 31 für weitere elektrolytische Beschichtungsprozesse verwendet werden.
Das von dem Trägerkörper 31 gelöste wärmeleitende Bauelement 6 weist an seinem radial außen liegenden Rand einen umlaufenden Kragen 54 auf, der die Befestigung des wärmeleitenden Bauelements 6 an dem optischen Element 1 von Fig. 1 mittels einer Klemmverbindung vereinfacht. Das wärmeleitende Bauelement 6 kann an dem umlaufenden Kragen 54 von einem umlaufenden Fassungsring 55 in radialer Richtung gegen das (in Fig. 4c nicht gezeigte) Linsenelement 1 angedrückt werden, wie in Fig. 4c durch Pfeile angedeutet ist. Das wärmeleitende Bauelement 6 kann hierbei im Bereich des umlaufenden Kragens 54 ggf. geringfügig verformt (verbogen) werden, so dass dieses sich an die konvexe Geometrie des Linsenelements 1 anpasst. Eine kreisringförmige Geometrie des Kragens 54 ist vorteilhaft, da das wärmeleitende Bauelement 6 in diesem Fall hinterschneidungsfrei ist und somit auf einfache Weise von dem Trägerkörper 31 abgelöst werden kann.
Der Fassungsring 54 bildet eine Klemmverbindung, welche das wärmeleitende
Bauelement 6 relativ zu dem Linsenelement 1 in seiner Lage fixiert. Das wärmeleitende Bauelement 6 liegt hierbei an dem Linsenelement 1 an, d.h. dieses ist nicht vom Linsenelement 1 beabstandet. An Stelle der Klemmverbindung 54 kann das
wärmeleitende Bauelement 6 auch mittels einer Schraubverbindung relativ zu dem Linsenelement 1 in seiner Lage fixiert werden. In diesem Fall sind in dem
wärmeleitenden Bauelement 6 typischer Weise Durchgangslöcher für Schrauben gebildet, die an einer (in Fig. 4c nicht gezeigten) Fassung des Linsenelements 1 oder an einem Bauteil, z.B. einer Halterung, des Projektionsobjektivs 13 fixiert werden können. Alternativ kann das wärmeleitende Bauelement 6 auch durch eine
stoffschlüssige Verbindung, z.B. durch Kleben oder durch Löten, mit dem
Linsenelement 1 verbunden werden. Es versteht sich, dass an Stelle von Kupfer ein anderes, insbesondere metallisches Material zur Herstellung des wärmeleitenden Bauelements 6 verwendet werden kann.
Fig. 5 zeigt das Linsenelement 1 von Fig. 1 mit einem wärmeleitenden Bauelement 6, dessen Material ein vorgeformtes metallisches Gewebe 56 bildet. Das Vorformen bzw. das Herstellen des Gewebes 56 kann beispielsweise auf eine Art und Weise
vorgenommen werden, wie sie bei der Ummantelung von Kabeln verwendet wird. Das vorgeformte Gewebe 56 weist eine Biegung bzw. einen Knick im Bereich des
Übergangs zwischen der planen Linsenfläche 2 und der Mantelfläche 5 des konischen Linsenteils 3 auf. Das vorgeformte wärmeleitende Bauelement 6 weist somit eine Geometrie auf, die an die Geometrie des Linsenelements 1 angepasst ist. Hierbei kann insbesondere der Bereich des Gewebes 56, der den konischen Linsenteil 3 bzw. die Mantelfläche 5 überdeckt, gegebenenfalls mit geringfügig kleineren Abmessungen hergestellt werden als die Abmessungen der Mantelfläche 5 des konischen Linsenteils 3 selbst. Auf diese Weise kann bei der Anbringung des wärmeleitenden Bauelements 6 dieser Bereich des Gewebes 56 eine mechanische Spannung auf den konischen Linsenteil 3 ausüben. Die mechanische Spannung kann ggf. ein Verrutschen des wärmeleitenden Bauelements 6 an dem Linsenelement 1 verhindern.
Das wärmeleitende Bauelement 6 weist bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel einen umlaufenden Kragen 54 auf, der auf den Rand des Linsenelements 1 aufgestülpt werden kann, um das Gewebe 56 an dem Linsenelement 1 zu fixieren. In der Regel ist die radiale Kraft, die das Gewebe 56 auf den Rand des Linsenelements 1 ausübt, nicht groß genug, um dieses sicher an dem Linsenelement 1 zu fixieren. Das Gewebe 56 kann daher zusätzlich, beispielsweise mittels einer Klemmverbindung 55 in Form eines umlaufenden Fassungsrings, an dem Linsenelement 1 fixiert werden.
Bei der Verwendung eines wärmeleitenden Bauelements 6 in Form eines Gewebes 56 kann ggf. das Eindringen der Immersionsflüssigkeit 22 in einen Zwischenraum zwischen dem wärmeleitenden Bauelement 6 und dem Linsenelement 1 nicht vollständig verhindert werden. Aufgrund des wärmeleitenden Bauelements 6 können Temperaturinhomogenitäten, die durch Verdunstungskälte hervorgerufen werden, ggf. über die gesamte plane Linsenfläche 2 sowie die Mantelfläche 5 des konischen
Linsenteils 3 verteilt werden. Auch bei der Verwendung eines nicht vollständig flüssigkeitsdichten Gewebes 56 als wärmeleitendes Bauelement 6 können somit Abbildungsfehler des Linsenelements 1 verringert werden. Die Dicke D des
wärmeleitenden Bauelements 6 ist so gewählt, dass das Produkt aus der Dicke D und der Wärmeleitfähigkeit λ des wärmeleitenden Gewebes 56 bei mehr als 1 W mm m"1 K"1 , bevorzugt bei mehr als 10 W mm m"1 K"1 , insbesondere bei mehr als 50 W mm m"1 K"1 liegt. Alternativ oder zusätzlich zu metallischen Materialien, z.B. AI, Ag, Cu, Cr, ...
können auch Kohlenstoff-Verbindungen zur Herstellung des Gewebes 56 verwendet werden.
Fig. 6 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Verwendung des wärmeleitenden
Bauelements 6, und zwar als Abschirmung für ein weiteres Linsenelement 7 des Projektionsobjektivs 13 (vgl. auch Fig. 1 ). Das wärmeleitende Bauelement 6 ist im gezeigten Beispiel zwischen einer Wärmequelle in Form eines Aktuators 42 und dem weiteren Linsenelement 7 angeordnet. Das wärmeleitende Bauelement 6 ist im gezeigten Beispiel aus Diamant hergestellt und außerhalb des optisch genutzten Volumenbereichs 4 des weiteren Linsenelements 7 angeordnet, innerhalb dessen die Strahlung 9 der Lichtquelle 1 1 gerichtet durch das weitere Linsenelement 7
hindurchtritt (in Fig. 6 gestrichelt angedeutet). Das wärmeleitende Bauelement 6 ist an die Geometrie bzw. an die Krümmung des weiteren Linsenelements 7 angepasst und in einem Abstand A zum weiteren Linsenelement 7 angeordnet, der bei ca. 500 μιτι liegt. Typische Werte für den Abstand A zwischen dem weiteren Linsenelement 7 und dem wärmeleitenden Bauelement 6 liegen zwischen ca. 100 μιτι und ca. 1000 μιτι.
Der Aktuator 42 dient zum Aktuieren bzw. zum Bewegen eines Fassungselements 8 für das weitere Linsenelement 7. Der Aktuator 42 wird zu diesem Zweck zeitweise von Strom durchflössen, der von einer Spannungsquelle 43 geliefert wird. Der Aktuator 42 wird durch den Stromfluss erwärmt und verändert hierbei seine Form, um auf das Fassungselement 8 einzuwirken und das weitere Linsenelement 7 zu verschieben. Durch die Erwärmung gibt der Aktuator 42 Wärmestrahlung 44 (IR-Strahlung) an die Umgebung ab, wobei im gezeigten Beispiel der auf das Linsenelement 1 auftreffende Anteil der Wärmestrahlung 44 von dem wärmeleitenden Bauelement 6 absorbiert wird.
Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei dem Material des wärmeleitenden
Bauelements 6 um Diamant, der ein für die Wärmestrahlung 44 transparentes Material darstellt. Um das wärmeleitende Bauelement 6 für die Wärmestrahlung intransparent zu machen, ist auf das wärmeleitende Bauelement 6 bei dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel an der dem Aktuator 42 zugewandten Seite eine die Wärmestrahlung 44 absorbierende Beschichtung 6a aufgebracht.
Die von dem wärmeleitenden Bauelement 6 aufgenommene bzw. absorbierte
Wärmestrahlung 44 wird von diesem zu dem Fassungselement 8 übertragen, an dem das wärmeleitende Bauelement 6 befestigt ist. Das Fassungselement 8 selbst bzw. im gezeigten Fall ein mit diesem verbundener, von eine Kühlmedium, z.B. Wasser, durchströmter Kühler 46 dient der Ableitung der auf das Fassungselement 8
übertragenen Wärme. Es versteht sich, dass in Fig. 6 das Fassungselement 8, das wärmeleitende Bauelement 6 und der Aktuator 42 lediglich beispielhaft nur an einer Seite des weiteren Linsenelements 7 dargestellt sind, dass aber ggf. eines oder mehrere wärmeleitende Bauelemente 6 entlang des Umfangs des weiteren
Linsenelements 7 verteilt angeordnet sein können, sofern mehrere Aktuatoren zur Bewegung des Linsenelements 7 vorgesehen sind. Auch kann ggf. anders als in Fig. 6 gezeigt das wärmeleitende Bauelement 6 sich ringförmig um den Strahlengang der Nutzstrahlung 9 herum erstrecken.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung analog Fig. 6, bei welcher das wärmeleitende Bauelement 6 ebenfalls als Abschirmung für das weitere Linsenelement 7 dient. Allerdings dient das wärmeleitende Bauelement 6 in diesem Fall zur Abschirmung von Streustrahlung 45, die aus dem Strahlengang der Strahlung 9 der Lichtquelle 1 1 stammt. Die
Wellenlänge der Streustrahlung 45 entspricht in der Regel der Nutzwellenlänge λΒ bzw. weicht nur geringfügig von der Nutzwellenlänge λΒ ab. Das Diamant-Material des wärmeleitenden Bauelements 6 ist für UV-Wellenlängen (< 220 nm) intransparent und absorbiert daher die Streustrahlung 45 ohne eine zusätzliche Beschichtung. Die bei der Absorption der Streustrahlung 45 erzeugte Wärme wird von dem wärmeleitenden Bauelement 6 wie in Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben über das
Fassungselement 8 zum Kühler 46 transportiert und von diesem bzw. einem in diesem strömenden Kühlmedium abgeführt.
Eine weitere Anwendung für ein wärmeleitendes Bauelement 6, welches auf die im Zusammenhang mit Fig. 2a-d beschriebene Weise hergestellt wurde, ist in Fig. 8 dargestellt, die ausschnittsweise das Projektionsobjektiv 13 sowie den auf einem Wafertisch 60 zur Positionierung gelagerten, als lichtempfindliches Substrat dienenden Wafer 17 zeigt. Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Anordnung im Wesentlichen dadurch, dass die Ausdehnung der
Immersionsflüssigkeit 22 auf einen Bereich 72 zwischen dem Wafer 17 und dem letzten optischen Element 1 des Projektionsobjektivs 13 beschränkt ist. Der Wafer 17 ist hierbei so angeordnet, dass seine ebene Substratoberfläche 18 im Wesentlichen mit der Bildebene 19 des Projektionsobjektivs 13 zusammenfällt. Der Wafertisch 60 und mit ihm der Wafer 17 ist mittels einer in Fig. 6 nicht dargestellten Verschiebe- Einrichtung in X-Richtung verfahrbar, so dass bei der Belichtung unterschiedliche Bereiche auf dem Wafer 17 angefahren werden können.
Durch eine Zuführeinrichtung 70 und eine Absaugeinrichtung 71 wird die
Immersionsflüssigkeit 22 einerseits dem Bereich 72 zwischen dem letzten optischen Element 1 und dem Wafer 17 zugeführt und andererseits aus diesem abgesaugt, so dass die Immersionsflüssigkeit 22 auch während der Bewegung des Wafertisches 60 auf den Bereich 72 zwischen der Zuführeinrichtung 70 und der Absaugeinrichtung 71 begrenzt bleibt. Die Absaugeinrichtung 71 arbeitet in der Regel mit einem Unterdruck gegenüber der Umgebung, sodass die Immersionsflüssigkeit 22 leicht über einen Einlass 73 aufgenommen werden kann. Dadurch kann ein kontinuierlicher (und dynamischer) Austausch der Immersionsflüssigkeit 22 erfolgen, die auf den gerade zur Belichtung verwendeten Teilbereich der Substratoberfläche 18 begrenzt bleibt.
Die lokale Benetzung im Bereich 72 bietet den Vorteil, dass nur kleine Mengen an Immersionsflüssigkeit 22 bei der Verschiebung des Wafertisches 60 beschleunigt werden müssen. Damit kommt es nicht zu unerwünschten Turbulenzen in der
Immersionsflüssigkeit 22 und auch eine Wellenbildung aufgrund der Trägheit der Immersionsflüssigkeit 22 kann vermieden werden.
An dem Wafertisch 60, genauer gesagt an seiner Oberseite 64, ist im vorliegenden Beispiel ein plattenförmiges wärmeleitendes Bauelement 6 aus Diamant angebracht. Die Befestigung des wärmeleitenden Bauelements 6 an dem Wafertisch 60, der z.B. ganz oder teilweise aus Cordierit oder aus Zerodur® gebildet sein kann, kann beispielsweise auf die weiter oben im Zusammenhang mit Fig. 3a-c beschriebene Weise erfolgen. Mit Hilfe des wärmeleitenden Bauelements 6 kann verhindert werden, dass bei einer ruckartigen Bewegung des Wafertischs 60 und/oder beim Austausch des Wafers 17 gegen einen anderen Wafer (z.B. in X-Richtung) Teile der
Immersionsflüssigkeit bzw. Tröpfchen, die nicht von der Absaugeinrichtung 71 aufgenommen werden und auf einen nicht vom Wafer 17 bedeckten Bereich der Oberseite 64 des Wafertisches 60 gelangen und diesen in unerwünschter Weise benetzen zu einer lokalen Absenkung der Temperatur des Materials des Wafertisches 60 führen. Um eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung in dem
wärmeleitenden Bauelement 6 herzustellen, kann dieses ggf. mit einer (nicht
gezeigten) Wärmequelle bzw. einem Temperaturnormal in Verbindung stehen, um das wärmeleitende Bauelement 6 auf einer konstanten, mit der Temperatur der
Wärmequelle übereinstimmenden Temperatur zu halten.
Alternativ zur Verwendung von CVD-Diamant als Material für das wärmeleitende Bauelement 6 können auch andere Materialien verwendet werden, sofern diese die erforderliche hohe Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m"1 K"1 bei Raumtemperatur aufweisen, beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhren. Auch können andere
wärmeleitende Bauelemente 6 eingesetzt werden, bei denen das Produkt aus der Dicke D des wärmeleitenden Bauelements 6 und der Wärmeleitfähigkeit λ des wärmeleitenden Materials einen Wert größer als 1 W mm m"1 K"1, bevorzugt größer als 10 W mm m"1 K"1, insbesondere größer als 50 W mm m"1 K"1 aufweist. Wird eine optische Anordnung bei einer anderen Betriebstemperatur als bei Raumtemperatur betrieben, beispielsweise bei sehr niedrigen Temperaturen von weniger als ca. -195°C, erweitert sich die Auswahl an Materialien, welche die gewünschte hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Bei diesen Temperaturen kann z.B. auch Saphir als Material für das wärmeleitende Bauelement eingesetzt werden.
Weitere Anwendungsbereiche, bei denen ein in seiner Geometrie entsprechend angepasstes wärmeleitendes Bauelement sinnvoll eingesetzt werden kann, sind z.B. Spiegel für die EUV-Lithographie, deren Substrat-Materialien wie z.B. ULE® oder Zerodur® ebenfalls mittels des wärmeleitenden Bauelements 6 vor unerwünschten lokalen Temperaturänderungen bzw. vor zu hohen lokalen Temperaturgradienten geschützt werden können.

Claims

Patentansprüche
Optische Anordnung, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (10) für die Mikrolithographie, umfassend:
ein für Strahlung (9) bei einer Nutzwellenlänge (λΒ) transmissives oder reflektives optisches Element (1 , 7) mit einem optisch genutzten Bereich (4), sowie
ein wärmeleitendes Bauelement (6), welches außerhalb des optisch genutzten Bereichs (4) des optischen Elements (1 , 7) angeordnet ist, wobei das
wärmeleitende Bauelement (6) ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m"1 K"1 aufweist und/oder wobei für das Produkt aus der Dicke D des wärmeleitenden Bauelements (6) in Millimetern und der Wärmeleitfähigkeit λ des Materials des wärmeleitenden Bauelements (6) gilt: D λ > 1 W mm m"1 K"1, bevorzugt D λ > 10 W mm m"1 K"1, insbesondere D λ > 50 W mm m"1 K"1.
Optische Anordnung nach Anspruch 1 , bei der das Material eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1000 W m"1 K"1 , bevorzugt von mehr als 1700 W m"1 K"1, besonders bevorzugt von mehr als 2000 W m"1 K"1 aufweist.
Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Material polykristallinen und/oder monokristallinen Diamant enthält.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Material Kohlenstoff-Nanoröhren enthält.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Material durch ein CVD-Verfahren hergestellt ist.
Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das wärmeleitende Bauelement (6) eine Dicke (D) von weniger als 500 μιτι aufweist.
7. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Material des wärmeleitenden Bauelements (6) ein Metall enthält.
8. Optische Anordnung nach Anspruch 7, bei dem das wärmeleitende Bauelement (6) durch Galvanoformen hergestellt ist.
9. Optische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Material des
wärmeleitenden Bauelements (6) ein bevorzugt vorgeformtes Gewebe (56) bildet.
10. Optische Anordnung nach Anspruch 9, bei dem das Gewebe (56) ein metallisches Material und/oder eine Kohlenstoff-Verbindung enthält.
1 1 . Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das
wärmeleitende Bauelement (6) mit dem optischen Element (1 ) verbunden ist.
12. Optische Anordnung nach Anspruch 1 1 , bei der das wärmeleitende Bauelement (6) flächig oder punktuell mit dem optischen Element (1 ) verbunden ist.
13. Optische Anordnung nach Anspruch 1 1 oder 12, bei der die Verbindung (40, 41 ) einen Wärmeübergangskoeffizienten von weniger als 1000 W m"2 K"1, bevorzugt von weniger als 100 W m"2 K"1 aufweist.
14. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, bei der das
wärmeleitende Bauelement (6) über ein Material (41 ) mit dem optischen Element (1 ) verbunden ist, welches eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 1 W m"1 K"1, bevorzugt von weniger als 0,1 W m"1 K"1 aufweist.
15. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, bei der das
wärmeleitende Bauelement (6) mit dem optischen Element (1 ) über eine
kraftschlüssige Verbindung, insbesondere über eine Klemmverbindung (55) oder über eine Schraubverbindung, verbunden ist.
16. Optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher das wärmeleitende Bauelement (6) von dem optischen Element (7) beabstandet angeordnet ist.
17. Optische Anordnung nach Anspruch 16, bei welcher der Abstand (A) zwischen dem wärmeleitenden Bauelement (6) und dem optischen Element (7) zwischen 100 μιτι und 1000 μιτι beträgt.
18. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das optische Element ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Linse, Spiegel, planparallele Platte und mikrostrukturiertes Element.
19. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das optische Element (1 , 7) aus einem Material gebildet ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Quarzglas, kristalliner Quarz einem Kristall aus der Gruppe der Fluoride, titandotiertem Quarzglas, einer Glaskeramik, einem Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium, oder einer Keramik.
20. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das
wärmeleitende Bauelement (6) an mindestens einer Seite mit einer Wärmequelle (42) verbunden ist.
21 . Optische Anordnung nach Anspruch 20, bei der die Wärmequelle ein
stromdurchflossenes Bauteil (42) ist, insbesondere ein Aktuator oder ein Sensor.
22. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das
wärmeleitende Bauelement (6) an mindestens einer Seite direkt oder indirekt mit einer Wärmesenke (46) verbunden ist.
23. Optische Anordnung nach Anspruch 22, bei welcher die Wärmesenke ein von Gas oder von einer Flüssigkeit durchströmter Kühler (46) ist.
24. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das wärmeleitende Bauelement (6) beim Betrieb der optischen Anordnung zumindest in einem Teilbereich Strahlung (9, 44) ausgesetzt ist und zur Absorption der Strahlung (9, 44) ausgebildet ist.
25. Optische Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das wärmeleitende Bauelement (6) beim Betrieb der optischen Anordnung (10) zumindest in einem Teilbereich einer verdunstenden Flüssigkeit (22) ausgesetzt ist.
26. Optische Anordnung nach Anspruch 25, bei welcher die Flüssigkeit eine zwischen dem optischen Element (1 ) und einem zu belichtenden Substrat (17) eingebrachte Immersionsflüssigkeit (22) ist.
27. Optische Anordnung, insbesondere Projektionsbelichtungsanlage (10) für die
Mikrolithographie, umfassend eine Einrichtung (60) zur Positionierung eines lichtempfindlichen Substrats (17) sowie ein wärmeleitendes Bauelement (6), welches ein Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 500 W m"1 K"1 aufweist und/oder wobei für das Produkt aus der Dicke D des wärmeleitenden Bauelements (6) in Millimetern und der Wärmeleitfähigkeit λ des Materials des wärmeleitenden Bauelements (6) gilt: D λ > 1 W mm m"1 K"1, bevorzugt D λ > 10 W mm m"1 K"1, insbesondere D λ > 50 W mm m"1 K"1, wobei das wärmeleitende
Bauelement (6) an der Einrichtung (60), insbesondere an einer Oberseite (64) der Einrichtung (60), angebracht ist.
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