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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6025835
(24)【登録日】2016年10月21日
(45)【発行日】2016年11月16日
(54)【発明の名称】投影機構
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20161107BHJP
G02B 19/00 20060101ALI20161107BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 521
G02B19/00
【請求項の数】24
【全頁数】23
(21)【出願番号】特願2014-516308(P2014-516308)
(86)(22)【出願日】2012年6月19日
(65)【公表番号】特表2014-520399(P2014-520399A)
(43)【公表日】2014年8月21日
(86)【国際出願番号】EP2012061718
(87)【国際公開番号】WO2012175501
(87)【国際公開日】20121227
【審査請求日】2014年8月27日
(31)【優先権主張番号】102011077784.9
(32)【優先日】2011年6月20日
(33)【優先権主張国】DE
(31)【優先権主張番号】61/498,681
(32)【優先日】2011年6月20日
(33)【優先権主張国】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】100174001
【弁理士】
【氏名又は名称】結城 仁美
(72)【発明者】
【氏名】ロルフ フライマン
(72)【発明者】
【氏名】ボリス ビトナー
【審査官】
新井 重雄
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第６５２１８７７（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
特表２０１０−５０４６３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１３−５３６９８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−１０９０８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−０３１９５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２９５９７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１０−５０２０２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１０−５１７２７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−１９６３０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−１８５４８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−０６３５０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−１１８１３５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０３Ｆ ７／２０
Ｇ０２Ｂ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
リソグラフィ構造情報を結像する投影機構（１）であって、
導電層材料からなるコーティング（１４）を少なくとも部分的に有する光学素子（２）であり、前記コーティング（１４）は、投影光を遮る素子を有しない連続領域（１００）を備え、前記層材料及び／又は前記光学素子は、温度変化に応じて光学特性、特に屈折率又は光路長を変える光学素子（２）と、
前記層材料が入射エネルギーを熱エネルギーに変換するようにエネルギーを前記層材料に入射結合する少なくとも１つの手段（３）と
を備え、前記層材料は、グラフェン、クロム、及び硫化モリブデン（ＭｏＳ２）からなる群から選択され、
前記層材料は、前記光学素子（２）の光学的使用領域全域を含む、表面（１１３）上の前記連続領域（１００）内に均一に配置される、投影機構。
導電層材料からなるコーティング（１４）を少なくとも部分的に有する光学素子（２）であり、前記コーティング（１４）は、投影光を遮る素子を有しない連続領域（１００）を備え、前記層材料及び／又は前記光学素子は、温度変化に応じて光学特性、特に屈折率又は光路長を変える光学素子（２）と、
前記層材料が入射エネルギーを熱エネルギーに変換するようにエネルギーを前記層材料に入射結合する少なくとも１つの手段（３）と
を備え、前記層材料は、グラフェン、クロム、及び硫化モリブデン（ＭｏＳ２）からなる群から選択され、
前記層材料は、前記光学素子（２）の光学的使用領域全域を含む、表面（１１３）上の前記連続領域（１００）内に均一に配置される、投影機構。
【請求項2】
請求項１に記載の投影機構（１）において、前記層材料は、グラフェンを含む、投影機構。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の投影機構（１）において、前記入射結合手段（３）は前記連続領域（１００）の横外側に配置される投影機構。
【請求項4】
請求項１〜３の何れか一項に記載の投影機構（１）において、前記光学素子（２）は視野に近接して配置される投影機構。
【請求項5】
請求項１〜３の何れか一項に記載の投影機構（１）において、前記光学素子（２）は瞳に近接して配置される投影機構。
【請求項6】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記層材料は線形電気抵抗を実質的に有する投影機構。
【請求項7】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記層材料は、グラフェン、クロム、及び／又は硫化モリブデン（ＭｏＳ２）をさらに含む投影機構。
【請求項8】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記層材料は単層及び／又は多層グラフェンのみを含む投影機構。
【請求項9】
請求項７又は８に記載の投影機構（１）において、前記層材料はドープ導電性グラフェンを含む投影機構。
【請求項10】
請求項８又は９に記載の投影機構（１）において、前記層材料は蒸着工程により生成される投影機構。
【請求項11】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記グラフェンは化学蒸着を用いて生成される投影機構。
【請求項12】
請求項７〜１１のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記コーティングは、使用投影光の波長よりも小さな幅を有する溝（４６）を有する投影機構。
【請求項13】
請求項１２に記載の投影機構（１）において、前記溝（４６）の底部に単層又は多層が延在する投影機構。
【請求項14】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の投影機構（１９）において、前記手段（３）は、電気エネルギー、磁気エネルギー、及び／又は電磁エネルギーを入射結合するよう構成される投影機構。
【請求項15】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の投影機構において、前記入射結合手段（３）は、複数の電極を有する前記連続領域の縁部における電気接点（１５〜２０、２６〜３３）として具現される投影機構。
【請求項16】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記入射結合手段はコイル機構（３４〜４１）を備える投影機構。
【請求項17】
請求項１〜１６のいずれか１項に記載の投影機構において、前記コーティング（１４）を冷却するデバイス（２１、５５）をさらに備えた投影機構。
【請求項18】
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記連続領域（１００）は、少なくとも２０ｍｍ２、特に少なくとも２４ｍｍ２の面積を含む投影機構。
【請求項19】
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記コーティング（１４）は、１９３ｎｍの波長を有する投影光に対して少なくとも８０％、特に少なくとも９５％の透明度を有する投影機構。
【請求項20】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、該投影機構（１）は、前記入射結合手段（３）を用いた前記層材料の加熱が投影光の吸収による前記光学素子（２）の加熱よりも大きいように構成される投影機構。
【請求項21】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記光学素子（２）は屈折素子、特にレンズ素子である投影機構。
【請求項22】
請求項１〜２０のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、前記光学素子（２）は反射素子、特にミラーである投影機構。
【請求項23】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載の投影機構（１）において、該投影機構（１）の光学特性及び／又は前記素子（２）の位置を検出するセンサデバイス（９）と、該センサ素子（９）が発生したセンサ信号（Ｓ）に応じて前記入射結合手段を制御する制御デバイス（１０）とをさらに備えた投影機構。
【請求項24】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載の投影機構（１）を作動させる方法であって、エネルギーを層材料（９）に連続的に入射結合し、それにより得られるコーティング（１４）の温度分布が、特に放射光が誘発する前記投影機構（１）の結像特性の変化が少なくとも部分的に補償されるように光学素子（２）の光学特性を変える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばリソグラフィ構造の結像等のための投影機構に関する。本願は、２０１１年６月２０日付けで出願された独国特許出願第１０ ２０１１ ０７７ ７８４．９号の優先権を主張する。当該特許出願の全開示を参照により本願に援用する。
【背景技術】
【0002】
集積電気回路及び他の微細構造又はナノ構造コンポーネントの工業製造は、概してリソグラフィ法を用いて行われる。この場合、複数のパターン層を適当な基板、例えば半導体ウェーハに施す。層のパターニングのために、最初に、特定の波長域の放射線に対して高感度のフォトレジストでパターン層を覆う。作製対象構造の方位分解能は光の波長に直接応じて決まるので、最小限の波長を有する光を露光に用いることが得策である。現在のところ、深紫外線（ＤＵＶ：深紫外線、ＶＵＶ：真空紫外線）、又は遠紫外線、極紫外線スペクトル域の特定の光又は放射線が用いられる。これをＥＵＶ＝極紫外線とも称する。
【0003】
ＤＵＶ又はＶＵＶシステム用の従来の光波長は、目下のところ２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び場合によっては１５７ｎｍである。より高いリソグラフィ分解能を得るためには、数ナノメートルの波長を有する軟Ｘ線放射線（ＥＵＶ）までの放射線が用いられる。１３．５ｎｍの波長を有する光では、例えばリソグラフィ目的で放射源及び光学ユニットを制御することが可能である。
【0004】
したがって、フォトレジストでコーティングした対応のウェーハは、露光装置により露光される。この場合、マスク又はレチクル上に作製される構造パターンが、投影レンズを用いてフォトレジストに結像される。ＥＵＶ放射線は物質により大いに吸収されるので、反射光学ユニット及びマスクの使用が増えつつある。約１９３ｎｍまでの放射線には屈折光学ユニットが通常は用いられる。
【0005】
フォトレジストの現像後、ウェーハに化学プロセスが施される結果として、ウェーハの表面がマスク上のパターンに従ってパターニングされる。処理されなかった残留フォトレジストは、続いて層の残りの部分から濯ぎ落とされる。ドーピング等の半導体製造又は加工のためのさらに他の既知の方法を続けることができる。全ての層が半導体構造の製造用のウェーハに施されるまで、このプロセスが繰り返される。
【0006】
ウェーハ表面へのリソグラフィ微細構造又はナノ構造の結像中、露光されるのは通常はウェーハ全体ではなく狭い領域だけである。ウェーハ表面は、概して１つずつ又はスロット毎に露光される。この場合、ウェーハ及びレチクル又はマスクの両方が段階的に走査されて相互に対して逆平行に動かされる。この場合、露光区域は矩形領域であることが多い。
【0007】
光学系を形成するレンズ素子又はミラーにおける投影光の吸収の結果として、結像収差が生じる可能性がある。不均一加熱等の光誘導効果は、レンズ素子又はミラーの光学特性の局所的変化につながり得る。特に、マイクロリソグラフィ構造をできる限り欠陥なくウェーハに結像できるようにするために、かかる結像収差を補償する機構が望まれる。
【0008】
例として、特許文献１は、個別駆動可能な電熱線を瞳面の付近で光学素子の表面に施すことを提案した。特許文献２は、熱的に操作可能な補正層を反射層の下に有するミラーの様式のアダプティブ光学素子を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】欧州特許第１９２１５０５号明細書
【特許文献2】国際公開第２００７／３３３９６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、特に透過光動作において、投影光が誘発する結像収差を補償し、好ましくは遮蔽（shading）を生じさせることなくこれを達成することを可能にする措置を取ることが望ましい。したがって、本発明の目的は、改良型の投影機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
この目的は、特許請求項１に記載の特徴を備えた投影機構により達成される。
【0012】
したがって、リソグラフィ構造情報を結像する投影機構であって、導電層材料からなるコーティングを少なくとも部分的に有する光学素子を備え、コーティングが投影光を遮る素子を有しない連続領域を備え、層材料及び／又は光学素子が温度変化に応じて光学特性、特に屈折率又は光路長を変える投影機構が提案される。投影機構は、層材料が入射エネルギー（coupled-in energy）を熱エネルギーに変換するようにエネルギーを層材料に入射結合する（coupling energy into the layer material）少なくとも１つの手段をさらに備える。
【0013】
層材料は、例えば、グラフェン、クロム、及び硫化モリブデン（ＭｏＳ２）からなる群から選択される。
【0014】
コーティングを設けた光学素子は、波面マニピュレータのように働くことができ、特に連続領域内で光学特性の局所的変化を可能にする。光学素子は、例えば視野に近接して光学系に挿入され得る。光学素子上の構造による投影機構のビーム経路における遮蔽は、生じないことが好ましい。したがって、リソグラフィ構造情報の結像は、透過光動作においてさえもコーティングにより妨害されない。層材料は入射エネルギーを特に熱エネルギーに変換するので、入射結合手段は、特に、層材料で覆われた連続領域における所期の操作されたエネルギー又は熱分布を可能にする。したがって、投影機構は、投影光に対して透明な正確に局所的に駆動可能な加熱層を備える。
【0015】
導電性材料は、費用効果的に励起することができ、その結果として目標通りに局所的に熱を発生させることができる。コーティングは、投影機構のビーム経路に配置されるが、例えば従来の手法の電熱線グリッドの場合に生じるような回折又は遮蔽につながらない。
【0016】
複数の連続領域から光学素子の一部を覆うことがさらに可能である。層材料は実質的に透明なので、コーティングされた領域間の境界面で遮蔽が生じない。
【0017】
一実施形態では、入射結合手段は、連続領域の横外側に配置される。好ましくはビーム経路外に設けた側方の入射結合手段は、特に、レンズ素子又は平面板をその温度分布に関して目標通りに操作することを可能にする。光誘導効果を補償できるので、投影機構はこうして特に良好な結像特性を提供する。
【0018】
他の実施形態では、光学素子は視野に近接して配置される。遮蔽素子が存在するので通常は瞳に近接して設けなければならない従来の波面マニピュレータとは対照的に、提案される投影機構は、視野に近接した位置決めを可能にする。これは、特にコーティング材料による使用光の吸収が皆無であるか又はわずかにしかないことにより可能となる。この点で、連続領域にコーティングを有する光学素子を像面又は中間像面の付近に設けることが可能である。特に、光学素子は、既存の投影機構を後付けするために用いることもできる。結果として、汎用の波面マニピュレータが得られる。
【0019】
投影機構の場合、連続領域は、投影光を遮る素子を有しないことが好ましい。光学素子における従来の導体機構は、回折パターンをもたらし得るか、又は付随して特に像面における使用時に妨害的に結像される。
【0020】
投影機構の一実施形態では、層材料は、光学素子の表面上の連続領域に均一に配置される。層材料は、例えば、蒸着により施すことができるか、又は光学素子の表面上に膜のように施しておくことができる。特に、わずか数単原子層を備えると共に例えばミラー又はレンズ素子の表面に施すことができる材料が知られている。
【0021】
別の実施形態では、光学素子は、コーティングが２つの外面間にあるよう構成される。例として、コーティングを平面板間の複数の中間層の１つとして設けることもできる。
【0022】
層材料は、線形電気抵抗を有することが好ましい。線形電気抵抗の場合、入射電気エネルギーによる熱操作を特に費用効果的に且つ正確に局所化して確立することができる。
【0023】
投影機構の場合、層材料は、グラフェン、クロム、及び／又は硫化モリブデンを含むことが好ましい。上記材料は、マイクロリソグラフィで用いる投影光に対して適当な透明性を有する。
【0024】
好ましくは、２４８ｎｍ又は１９３ｎｍの波長での吸収が１０％以下である。投影光の上記波長での吸収率が５％未満であることが特に好ましい。
【0025】
層材料が反射される放射線に対して不透明である反射光学素子も用いることができることも考えられる。
【0026】
上記材料、特にグラフェンは、幾何学的連続領域にわたって均一に施すことができる。層材料としての金属の場合、例えば接点を介した電気輸送により、又は例えばマイクロ波による照射により、単純な方法でエネルギーを入射結合することがさらに可能である。
【0027】
一実施形態では、層材料は単層及び／又は多層グラフェンのみを含む。グラフェンは、１９３ｎｍの波長域で十分に透明且つ導電性である。さらに、グラフェンは、わずか数ナノメートルの粗さ値を示す特に平滑な材料である。特に、グラフェンでのコーティングは、例えば０．３ｎｍ〜２５ｎｍの厚さを含み得る。この場合、透明度は８０％を超えることが好ましい。特に好ましくは、コーティングはグラフェン単層の様式である。これにより、リソグラフィ用途の投影光の場合に９５％を超える、特に好ましくは９７％を超える透明度を得ることが可能である。
【0028】
層材料は、ドープ導電性グラフェンをさらに含み得る。ドーピングは、ｎ型ドーピング又はｐ型ドーピングとして行うことができる。グラフェン単層又はグラフェン多層による対応の透明コーティングは導電率に優れているので、電気エネルギー又は電磁エネルギーが入射結合する結果としての発熱が、光学素子における連続領域で所期の局部温度発生をもたらす。波面の操作をこうして目標通りに好都合に達成することができる。グラフェン加熱層をコーティングとして挙げることもできる。
【0029】
化学蒸着を用いてグラフェンを生成することが考えられる。
【0030】
投影機構の一実施形態では、コーティングは溝を有する。特に多層グラフェンコーティングの場合、溝又は割目を設けることが可能である。一実施形態では、溝又は割目は、使用投影光の波長よりも横方向範囲が小さい。溝は、例えば波長よりも幅が小さい。結果として、溝又は割目の結果として光学的に外乱が生じない。他方では、溝又は割目により連続領域内で領域を画定することが可能である。この点で、温度発生をより目標通りに局所化して行うことができる。
【0031】
例えば黒鉛層厚が減るので、電気特性が割目の領域で変わる。この点で、電気抵抗の増加がそこで生じる。かかる溝又は割目は、サブラムダ凹条（sub-lambda indentations）とも称し、ラムダ（λ）は投影光の波長を示す。例として、１００ｎｍから１又は数グラフェン単層の溝が可能である。かかるサブラムダ溝は、結像収差を補償するための光学素子のコーティング又は領域の温度の特に目標通りの変更を可能にする。
【0032】
一実施形態では、入射結合手段は、複数の電極を有する連続領域の縁部における電気接点として具現される。例として、コーティングを有する連続領域の周りに円形又は環状に延びる金属電極を作製することが可能である。原理上、コーティング材料に沿って電流を注入するためには２つの電極で十分である。コーティング材料は、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電気抵抗により加熱される。結果として、例として、グラフェンに隣接する各媒体が加熱され、変更された屈折率又は異なる光路長等の変更された光学特性を得る。電気接点は、比較的費用効果的に作製することができ、例えば蒸着又は接着により施すことができる。この場合、電極はコーティングと側方で電気接触し得る。
【0033】
投影機構に磁気エネルギーを入射結合する手段を設けることも可能である。例として、入射結合手段はコイル機構を含み得る。コイル機構は、例えば誘導ホブの様式でコーティングに渦電流を誘導し、その結果としてさらに熱を発生させることができる。層材料における電流の誘導又は誘導加熱の１つの利点は、入射結合手段を投影機構のビーム経路外で用いることができ、層材料と直接接触しないことである。
【0034】
適当な入射結合手段により、マイクロ波等の電磁放射線を導入することがさらに可能である。コーティングの特に正確な局部加熱を、例えば所望の干渉パターンの生成により行うことで、個々の領域を局所的に加熱することができる。
【0035】
コーティング材料の電子構造が変わってその光学特性が結像収差を補償するために制御可能となるような材料特性で、エネルギーを入射結合する手段を構成することも可能である。
【0036】
投影機構のさらに別の実施形態では、コーティングを冷却するデバイスがさらに設けられる。対応の冷却デバイスはヒートシンクとして働く。例えば、コーティングの縁部に同様に設けた冷却手段が、エネルギーがコーティング材料に入射結合される結果として生じる熱流を目標通りに制御することを可能にする。例として、実質的に円形のレンズ素子又は板としての光学素子の実施形態の場合、例えばペルチェ素子を有する、光学素子の縁部の周りに延びる冷却環を用いることが可能である。その場合、冷却接点がヒートシンクをもたらすことで、コーティングへの所期の熱的影響をもたらすことができる。
【0037】
投影機構の一実施形態では、連続領域は少なくとも２０ｍｍ２の面積を含む。特に好適な一実施形態では、連続領域は特に少なくとも２４ｍｍ２の面積を含む。連続領域は、例えば、丸形又は矩形に、又はスロットの幾何学的形状で構成される。特に投影機構をリソグラフィ露光用のステッパ又はスキャナで用いる場合、矩形領域が特に好ましい。さらに、例えば矩形のグラフェン表面又は膜は比較的容易に作製することができる。鎌形又は三日月形に具現した光学素子のコーティング領域がさらに考えられる。このような上記幾何学的形状は、反射ＥＵＶシステムで用いる場合に存在し得る。
【0038】
投影光用のコーティングは、１９３ｎｍの波長で少なくとも８０％の透明度を有する。特に、コーティングの透明度は少なくとも９５％である。グラフェンコーティングは、対応の透明度を達成する。
【0039】
好ましくは、投影機構は、入射結合手段を用いた層材料の加熱が投影光の吸収による光学素子の加熱よりも大きいよう構成される。したがって、層材料の加熱が、光学素子のガラス又は反射面等の不所望に加熱される光学材料から生じる収差よりも目標通りに大きい場合、投影光が誘発する結像収差を単純に補償することができる。
【0040】
光学素子は、例えば、レンズ素子等の屈折素子である。
【0041】
光学素子は、ミラー等の反射素子でもあり得る。その場合、ミラーは概して、コーティングが施される基板と、例えば特に１９３ｎｍ付近の範囲の波長を有する極紫外光、ＤＵＶ光、又はＶＵＶ光を反射するさらに他の反射層とを備える。反射光学素子についても、例えば電気エネルギー又は磁気エネルギーを用いて外部から加熱できる材料としてグラフェンが特に好都合である。ミラーとしての使用の場合、光学素子を、側方に装着される、すなわちビーム経路内にない電極により駆動できることも有利である。
【0042】
コーティング材料としてのグラフェンは、特に薄い状態であり粗さが小さい、すなわちコーティング表面に対して均一に配置できるので、層応力がほとんど生じず、これは特にＥＵＶ光学ユニットの場合に有利である。行列状の電熱線配置とは対照的に、グラフェンコーティングは変形をもたらさない。
【0043】
投影機構の一発展形態では、投影機構の結像特性を検出するよう構成され且つ／又は光学素子の位置を検出する、センサデバイスがさらに設けられる。
【0044】
例えば、センサデバイスが発生したセンサ信号に応じて入射結合手段を制御する制御デバイスが設けられる。特に、例えば、光学素子の又は投影機構における他の光学素子の結像特性に応じて電流源を駆動することが可能である。したがって、コーティングを用いた入熱の自動適合が、制御デバイスにより制御下で行われ得る。この場合、センサにより検出される光学投影機構全体の結像特性を最適化することができる。
【0045】
例として、ＣＣＤ検出器がセンサとして適している。さらに、例えば所定の位置に対する光学素子の相対位置を検出する位置敏感型センサを設けることが可能である。検出された干渉パターンを用いて、例として、光学素子のレンズ素子表面又はミラー表面を検出及び測定することができる。さらに、温度センサを用いることができる。
【0046】
さらに、対応の投影機構を作動させる方法が提案される。この場合、エネルギーを層材料に連続的に入射結合し、それにより得られるコーティングの温度分布が、特に放射光が誘発する投影機構の結像特性の変化が少なくとも部分的に補償されるように光学素子の光学特性を変える。
【0047】
この場合、本方法は、コーティング材料で複数の電流密度を各所定期間にわたり発生させるステップ、
特に熱モデルを用いて光学素子の外乱温度分布を検出するステップ、及び／又は
検出された外乱温度分布が誘発する光学素子の光学特性の変化を補償するために層材料で温度分布を発生させるステップ
の１つ又は複数を含むことができる。
【0048】
例として、いずれの場合も所定の領域を加熱する電流が、コーティングに順次注入される。光学素子のコーティング及び材料の熱伝導特性が限られているので、結果として幾何学的温度分布が生じる。その結果、事実上いかなる所望の温度分布パターンも発生させることができる。得られる温度分布は、条件に連続的に適合させることができる。例として、コーティングへのエネルギーの入射結合は、投影機構の検出された結像特性に応じて適合されるので、結像収差の低減が得られる。
【0049】
本投影機構又は本方法のさらに他の可能な実施態様又は変形形態は、明確には述べないが、例示的な実施形態に関して上述又は後述する特徴又は態様の組み合わせも包含する。この場合、当業者であれば、改良又は補足として個々の態様を各基本形態に加えることもするであろう。
【0050】
本発明のさらに他の構成は、従属請求項及び後述する本発明の例示的な実施形態の主題である。添付図面を参照して例示的な実施形態に基づき本発明を以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】投影機構を備えたリソグラフィ装置の例示的な実施形態の概略図を示す。
【図2A】光学素子の例示的な第１実施形態の概略図を示す。
【図2B】光学素子の例示的な第１実施形態の概略図を示す。
【図3】光学素子の例示的な第２実施形態の概略図を示す。
【図4A】光学素子の例示的な第３実施形態の概略図を示す。
【図4B】光学素子の例示的な第３実施形態の概略図を示す。
【図5A】光学素子の例示的な第４実施形態の概略図を示す。
【図5B】光学素子の例示的な第４実施形態の概略図を示す。
【図6A】光学素子の例示的な第５実施形態の概略図を示す。
【図6B】光学素子の例示的な第５実施形態の概略図を示す。
【図7A】光学素子の例示的な第６実施形態の概略図を示す。
【図7B】光学素子の例示的な第６実施形態の概略図を示す。
【図8A】光学素子の例示的な第７実施形態の概略図を示す。
【図8B】光学素子の例示的な第７実施形態の概略図を示す。
【図9】光学素子の例示的な第８実施形態の概略図を示す。
【図10】光学素子の例示的な第９実施形態の概略図を示す。
【図11】波面マニピュレータを備えた光学系の例示的な第１実施形態の概略図を示す。
【図12】波面マニピュレータを備えた光学系の例示的な第２実施形態の概略図を示す。
【図13】波面マニピュレータを備えた光学系の例示的な第３実施形態の概略図を示す。
【図14】波面マニピュレータを備えた光学系の例示的な第４実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0052】
別段の指示がない限り、同一の又は機能的に同一の要素には図中で同じ参照符号を付す。
【0053】
図１は、投影機構を備えたリソグラフィ装置の例示的な実施形態の概略図を示す。この場合、リソグラフィ装置１は、投影光Ｌを発生させる照明デバイス８を備える。深紫外線スペクトル域の波長が、マイクロリソグラフィ又はナノリソグラフィ用途に用いられることが増えつつある。特に、１９３ｎｍの波長が慣習的である。対応するＵＶ投影光Ｌは、例えばフッ化アルゴンエキシマレーザにより供給される。照明デバイス８は、集光用の光学デバイスを備えるが、これらの光学デバイスのより具体的な詳細は示さない。
【0054】
リソグラフィ装置１は、マスク又はレチクル７に保存又は再現されたリソグラフィ構造情報を加工対象のウェーハ１１の適当なフォトレジストに結像するよう働く。ウェーハ１１の露光は、部分毎に、レチクル又はマスク７を物体面ＯＥで段階的に動かすことにより行われることが多い。矢印Ｒ１の方向の移動を図１に示す。同時に、露光対象のウェーハ１１を、ウェーハステーション１２を用いて像面ＢＥで逆平行に動かす。その方向を図１にＲ２で示す。ウェーハ１１の縞状又は通常は矩形の各部分をこうして連続的に露光することができる。これは走査又はステッピングとも称する。
【0055】
実際の光学ユニットは、種々の光学素子２、５、６を備えた光学系４で実現される。例として、レンズ素子５、ミラー６、又は平面板が光学素子として適している。屈折タイプ、反射タイプ、又は他のタイプの光学素子等の複数の光学コンポーネントを、対応の光学系４で用いることができる。
【0056】
光学系４で用いる光学素子の材料は、投影光ビームＬにより不均一に加熱され得る。特に、ガラス又はセラミック等のそれぞれ用いられる材料の熱膨張が生じ得る。したがって、これは、結像特性の望ましくない変化を伴い得る。投影光が誘発する対応の効果を補償するために、層材料からなる面状（areal）コーティングを少なくとも部分的に有する光学素子２が、光学系又は投影機構４に設けられる。さらに、エネルギーを光学素子２のコーティング又は層材料に入射結合する入射結合手段３が設けられる。光学素子２における層材料は、第１に温度変化の結果として屈折率又は光路長を変え、第２に手段３により入射結合されたエネルギーを熱エネルギーに変換するよう構成される。この場合、エネルギーを入射結合する手段、例えば接点又は照射手段３は、ビーム経路の横外側に、すなわち明らかに光軸Ａ外に配置される。
【0057】
例えばレンズ素子表面上のグラフェン層であり得るコーティングは、層材料への、また間接的に光学素子２の作製材料への所期の入熱を可能にする。グラフェンは特に、１９３ｎｍ付近の投影光に対して実質的に透明なので、透過光動作における波面マニピュレータについて述べることも可能である。グラフェンからなるもの等のコーティングは、特に容易に面状且つ均一に実現できるので、光学素子２又は波面マニピュレータ２を視野に近接して配置する可能性がある。
【0058】
リソグラフィ装置は、例えばＣＣＤカメラとして構成したセンサデバイス９をさらに備える。ＣＣＤカメラ９は、例えば、光学素子４の結像特性を検出して対応のセンサ信号Ｓを制御デバイス１０に供給し、制御デバイス１０は、投影機構又はリソグラフィ装置１を作動させる方法を実施するよう設計したものである。適当な制御信号ＣＴにより、制御デバイス１０は、結像収差を低減又は補償できるようエネルギーを光学素子２のコーティングに入射結合する手段を制御する。代替的に、光学系４に設けたレンズ素子及び／又はミラーの表面の位置を直接検出するセンサデバイス９を設けることも可能である。概して、制御デバイス１０は、波面マニピュレータ２、３を用いてリソグラフィ装置の結像特性の最適化を行う。センサ９は、例えばレンズ素子収差を検出することができ、制御デバイス１０は、ビーム経路内の波面マニピュレータの面状の透明コーティングへの温度入力又は入熱を制御する。
【0059】
原理上、光学素子２の結像関連特性に影響を及ぼす変数を検出するセンサデバイス９が適している。例として、重量、位置、温度等を検出することができる。
【0062】
図２Ａは断面を示し、図２Ｂは平面図を示す。例えば、図１に示すように光学系のビーム経路で用いる光学素子２は、屈折特性を有し得る。しかしながら、波面操作が使用材料の熱的影響により行われるにすぎないことも考えられる。例として、石英ガラス平面板１３が、視野に近接してリソグラフィ装置（図１を参照）のビーム経路に挿入される。
【0063】
図２Ａは、特に１９３ｎｍのＵＶ放射線に対して透明なガラス体１３を示す。薄い透明層１００がガラス体１３の表面１１３に施される。透明層１００は、原理上、クロム又は硫化モリブデン等の金属を含み得る。しかしながら、好ましくは、グラフェンがコーティング材料として用いられる。この場合、連続領域１００にグラフェンコーティング１４が設けられる。連続領域１００は、光学素子２の光学的使用領域を含み、例えば、２０ｍｍ２〜２４ｍｍ２の矩形スロットに相当する。以下でグラフェンコーティング又はグラフェン加熱層と称するこの均一なコーティングのサイズは、波面マニピュレータ２を視野に近接してビーム経路に挿入することを可能にする。グラフェン層を作製する方法に応じて、より大きな細長いストリップ状領域も考えられる。例として、結像目的で用いる投影光がいずれの場合もコーティングを通過するよう狭く細長いストリップコーティングを実施することが可能である。特にリソグラフィ装置としてのステッパの場合、レンズ素子又はミラーの短冊状領域のみが光学的に用いられる。しかしながら、グラフェン加熱層を半径４０ｍｍ〜１６０ｍｍの円形に具現した幾何学的形状も考えられる。特にＶＵＶ用途の場合、光学「照射領域（footprint）」の複雑な幾何学的形状も可能である。
【0064】
望ましくない熱効果の特に高度の補償を必要とする表面領域にのみグラフェン加熱層を設けることがさらに可能である。例えば、レンズ素子の光学的使用領域の外縁領域がある。
【0065】
図２Ａ及び図２Ｂの図及び実施形態では、波面マニピュレータ２は、コーティング１４に導電接続した２つの電極３Ａ、３Ｂをさらに有する。図２Ｂの平面図は、円形ガラス板１３の対向縁部に配置した２つの面状電極３Ａ、３Ｂを示す。電気接点又は電極３Ａ、３Ｂを用いて、電流密度ｊを有する電流を導電性グラフェン層１４で発生させることができる。熱エネルギーＷへの電流の変換の結果として、グラフェン層１４の所期の加熱が生じる。所期の加熱の結果として、又は電流密度分布ｊとしての電気エネルギーの所期の入射結合の結果として、第１にグラフェンを加熱することができるが、第２に電流ｊの領域のガラス体１３も加熱することができ、その結果として光学特性全体が変わる。例として、光路長又は屈折率が加熱の結果として変わる。
【0066】
層材料又はグラフェンコーティングは、第１に透明であり第２に導電性である。さらに、グラフェン材料は、特に平滑であり、わずか数ナノメートルの粗さを有する。この点で、グラフェンは、温度分布を設定できる透明の導電性コーティングとして働く。全範囲を参照する国際公開第２０１１／０１６８３７号は、グラフェン層の作製法及び特性について述べている。グラフェンは、好ましくは厚さ１ｎｍ未満の単層として施すことができ、１９３ｎｍの波長を有する光に対する透明度は９７％を超える。しかしながら、複数のグラフェン層をコーティングとして設けることも考えられる。好ましくは、グラフェンコーティングは最大２４ｎｍの厚さを有する。対応のグラフェンコーティング又は膜は、最大３７５Ｓ／ｃｍの導電率を有する。特に８ｎｍ〜２４ｎｍのグラフェンコーティングを石英ガラスに容易に塗布できることが、調査により明らかとなった。
【0067】
電極の側方配置が、ここで電流を面状の均一なコーティング１４に印加することを可能にする。グラフェンコーティングの導電率又は電気特性を変えるために、グラフェン材料のドーピングも可能である。グラフェンコーティングは、特に化学蒸着（ＣＶＤ）により行うことができる。この場合、触媒層が通常は設けられ、そこに炭化水素含有ガスが加えられる。例えばニッケル−クロム層等の各触媒には、グラフェンが触媒の表面上で成長するという効果がある。１つ又は複数の層を含み得るグラフェン層は、ガラス板又はレンズ素子表面等の実際のキャリアにその後施される。成長したグラフェン層をさらに他の基板に転写する対応の方法が知られている。
【0068】
投影光に対して透明なグラフェン加熱層又はコーティング１４は、例えば、矩形又は平行六面体の材料層としてモデル化することができる。ステッパ又はスキャナとしてのリソグラフィ装置が、概してストリップ状の像をウェーハ構造に縁部を明瞭に（with edge acuity）結像するためには、原理上は約２００ｍｍ２の連続領域１００で十分である。例として、この領域又はコーティング材料は、幅ｂ、長さｌ、及び高さ又は厚さｈを有する。電流を縁部から又は周縁に注入した場合、断面ストリップＦ＝ｂ×ｌが生じる。グラフェンの［Ｓ／ｍ］での導電率σに基づいて、電気抵抗Ｒ＝ｌ（σＦ）が生じる。概して、グラフェン層の場合にオーム抵抗が考えられ得る。したがって、グラフェンストリップ１００で発生した熱出力Ｐ＝Ｕ２／Ｒ及び面積関連熱出力密度Ｐ／（ｂｌ）＝σｈＵ２／ｌ２が得られる。厚さｈ＝８ｎｍ、推定導電率σ＝３７５Ｓ／ｃｍ、及び電圧Ｕ＝５２Ｖとすると、８０Ｗ／ｍ２の熱出力密度が生じる。この場合、グラフェンのストリップ又は平行六面体は、幅ｂ＝１ｍｍ及び長さｌ＝１０ｃｍを有すると考えられる。グラフェン層が少数しかない、又は例えばわずか１ナノメートルの１つの単層しかない場合、より高い電圧が必要だが、特に厚さｈ＝１ｎｍを与える上記計算例の場合、これは約１４６Ｖである。かかる電圧はリソグラフィ装置で管理可能である。この点で、単純に駆動できる電流源又は電圧源により、エネルギーをコーティングに費用効果的に入射結合することができる。
【0069】
図３は、波面マニピュレータとしての光学素子の発展形態を示す。光学素子１０２は、例えばグラフェンコーティング１４を有する石英ガラス板又はレンズ素子の様式であり、複数の電極１５、１６、１７、１８、１９、２０が周縁に設けられる。接点又は電極１５〜２０が、コーティング１４と電気的に接触して円形ガラス板１３の円周に配置される。さらに、６つの電極１５〜２０に結合した制御可能な電流源２２が設けられる。制御可能な電流源２２を用いて、グラフェンで対応の電流密度を発生させる各電流Ｊ１〜Ｊ６を接点１５〜２０に、又は好ましくは均一なグラフェン層として構成したコーティング１４に注入することが可能である。制御可能な電流源２２は、適当な制御信号Ｃ１を用いて制御デバイス１０により制御される。
【0070】
さらに、例として、制御可能な冷却素子２１が、同様にコーティング１４又はガラス体１３と熱的に接触して設けられる。例えばペルチェ素子として構成することができるこの冷却素子２１は、各リソグラフィ装置のビーム経路外にもある。
【0071】
電界線Ｅを、図３の平面図においてグラフェン加熱層１４に示し、当該電界線は接点１５〜２０間に延びる。例として、電極１５と電極１８との間の電流密度ｊを破線矢印として示す。制御電流源２２を作動させると、その結果として高い電界線密度の領域で特に高い熱出力が得られる。接点電極１５の付近の対応領域２３を、図３に点線で示す。電流が均一に注入される場合、グラフェン層１４の領域２３にはより大きな加熱が起こる。冷却接点２１はヒートシンクとしてさらに動作できるので、ｑで示し点線矢印で表す熱流が例えば生じる。この点で、複数の電極１５〜２０及び電流Ｊ１〜Ｊ６の所期の注入により、所期の操作された熱変換をグラフェン層で発生させること、したがって温度を局所的に変えることが可能である。したがって、例として、制御デバイス１０を用いて、各投影系の光学素子の加熱又は投影光の吸収の結果としての光学素子の加熱の結果として生じ得る結像収差の補償を確保することが可能である。
【0072】
図３の例示的な図の代替として、制御デバイス１０は、例えば電流が電極１７及び１８間に実質的に流れるようにも電流源２２を制御することができる。すなわち、図３の向きでは、電気エネルギーの熱エネルギーへの変換がガラスディスク１３の右上の領域で起こる。ペルチェ素子として具現した冷却素子２１により冷却が同時に行われる場合、熱流（図示せず）がガラス板１３又はグラフェンコーティング１４の上縁部で生じる。この点で、透明の導電性グラフェン層１４は、例えばレンズ素子１０２として具現した光学素子の所期の熱操作を可能にする。
【0073】
図４Ａ及び図４Ｂは、波面マニピュレータとしての対応の光学素子の例示的な第３実施形態を示す。光学素子２０２は、例えば、２つの石英ガラス板又はフッ化カルシウム板２４、２５間のグラフェン層１４として構成される。図４Ａは断面図を示し、図４Ｂは平面図を示す。
【0074】
グラフェン層、例えば１ｎｍ厚の３層を再度想定する。この例示的な実施形態では、１４個の電極１５〜２０、２６〜３３が、グラフェンコーティング１４と電気的に接触して周縁に配置される。電流が、制御デバイス（図４Ａ及び図４Ｂには図示せず）及び対応の電流源又は電圧源による制御下でグラフェン層１４に注入される。グラフェン層１４の熱出力密度、したがって加熱は、層を通る各電流に応じて決まる。
【0075】
続いて、コーティングで得られる温度分布が光学素子の光学特性を変えて結像特性の望ましくない変化が補償されるように、エネルギーが層材料に連続的に入射結合される。この目的で、結果として適当な温度分布パターンを個々の温度分布パターンの重畳により発生させることができる。
【0076】
例えば、環状の熱出力分布を発生させるために、電極対間に電流密度を順次、すなわち連続的に発生させることが可能である。図４Ｂは、例として、電極１９及び１５間の電流密度ｊ１、電極１５及び３１間の電流ｊ２を示す。電極３０及び２８間の電流（ｊ３）、電極３０及び２６間の電流（ｊ４）、電極２７及び１９間の電流（ｊ５）、及び電極２０及び１７間の電流（ｊ６）をさらに示す。グラフェン層１４の所望の熱分布又は所望の操作加熱を達成するために、電流が連続的に、すなわち電流密度ｊ１が時点ｔ１で、電流密度ｊ２が時点又は所定期間ｔ２で、電流密度ｊ３、ｊ４、ｊ５、及びｊ６がさらに他の時点又は期間ｔ３〜ｔ６で注入される。各熱出力が積算されて所望の熱出力分布を形成する。この場合、付随的に加熱される石英ガラス板２４、２５の熱容量を利用することができる。原理上、多数の周縁に配置された電極１５〜２０、２６〜３３と、事実上任意に注入可能な電流及び電流方向とを用いて、コーティング及び隣接するレンズ素子材料で任意の所望の幾何学的熱出力分布を発生させることが可能である。注入された電流密度ｊ１〜ｊ６の結果としての個々の熱出力は、これらが順次供給されても積算される。
【0077】
図４Ｂに示す１４個の電極よりも多くの電極を設けることも可能である。この点で、波面マニピュレータの特定の実施形態及び実施態様では、異なる電極対の順次駆動が制御デバイスにより行われる。グラフェンは導電性なので、先の例示的な実施形態で述べたような接点電極を介した接点接続を費用効果的に実現することができる。
【0078】
図５Ａ及び図５Ｂは、視野で、すなわち視野に近接して用いることができる波面マニピュレータ３０２の例示的な第４実施形態を示す。図５Ａは断面図を示し、図５Ｂは平面図を示す。例として、グラフェン層１４を有するフッ化カルシウム又は石英ガラス板１３がこの場合も設けられる。波面マニピュレータ３０２の図５Ａ及び図５Ｂにおける実施形態では、接点電極が設けられない。正確には、制御可能な磁石を用いて誘導によりエネルギーがグラフェン層１４に入力される。したがって、電磁コイル３４〜４１がグラフェンコーティング１４を有するガラスディスク１３の周りに配置される。
【0079】
図５Ｂは、電磁コイル３４〜４１が例えば円形のガラス板１３の円周に配置されることを示す。例えば、個別に駆動可能な電磁コイル３４〜４１は、交番磁場を生成する。例として、磁場Ｂを図５Ａに示す。誘導ホブの場合のように、例えばグラフェン層１４において誘導により渦電流が生成される。磁場Ｂの時間的且つ幾何学的構成の選択により、グラフェン層１４において局所的に正確な渦電流生成を設定することが可能である。
【0080】
グラフェン層１４で電流を生成するための磁気エネルギーの非接触供給と、その後の熱エネルギーへの変換とは、特に、例えば各光学素子３０２を超高真空で用いなければならない場合に適している。磁場はこのとき、例えば不純物を有し得る電極材料を光学素子３０２に直接存在させる必要なく、真空領域外で生成することができる。この点で、光学素子１３はミラーとして理解することもできる。特に、深紫外光を用いた投影の場合に、反射光学ユニットが用いられる。グラフェン層１４で発生した電流はさらに、グラフェン層１４の加熱、したがってグラフェン層１４及び潜在的には付随して加熱されたガラス板１３の両方の光学特性の変更をもたらす。
【0081】
図６Ａ及び図６Ｂは、エネルギーが電磁放射線を用いて入力される波面マニピュレータのさらに別の実施形態を示す。図６Ａは、例えばグラフェン層１４を２つのガラス層２４、２５間に配置した光学素子４０２の断面図を示す。図６Ｂは、ビーム経路内で用いられるグラフェンコーティング１４を有するガラス板の平面図を示す。グラフェン１４は導電性であり、特に例えば１９０ｎｍ〜２５０ｎｍの使用波長に対して透明なので、例えばマイクロ波照射によりエネルギーを入射結合することができる。マイクロ波ＭＷは、グラフェン層１４で電流を、したがって熱を発生させる。この目的で、マイクロ波放射線ＭＷの導入に適した４つのマイクロ波アンテナ４２、４３、４４、４５が、グラフェンでコーティングしたガラス板２４、２５の周りに設けられる。マイクロ波ＭＷの使用波長又は周波数は、グラフェンの電子特性に適合させることができる。
【0082】
図６Ｂは、制御信号Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４によりマイクロ波アンテナ４２、４３、４４、４５を駆動する制御デバイス１０をさらに示す。特にマイクロ波の形態の電磁放射線の導入を用いて、例えばグラフェン層１４の領域を目標通りに加熱することができる。この点で、操作された入熱を局所的に目標通りに行うことができる。複数のマイクロ波アンテナ４２、４３、４４、４５を用いて、例えば干渉パターンによりグラフェンの所望の加熱を局所的に所定の幾何学的形状で得ることがさらに可能である。
【0083】
コーティング材料として用いる材料の電子構造が特定の電磁放射線の導入により変更されることも考えられる。
【0084】
さらに、提示したエネルギーをコーティング材料に入射結合する機構も相互に組み合わせて用いることができる。例として、図４Ａ及び図４Ｂに示すような電極機構を用いること、また電磁コイル並びにマイクロ波発生器も用いることが考えられる。概して、特にグラフェンを用いる場合、これにより、発熱を局所的に設定することが単純且つ柔軟に可能となる。
【0087】
図７Ａは、この場合もガラス体２５の抜粋を示し、グラフェンコーティング１４が上記ガラス体に施される。グラフェン層１４は、多層に具現され、図７Ａの例では３つの層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃで示される。グラフェンに電気的に結合する電極１５を周縁に図示する。溝を多層グラフェン層に組み込むことが可能である。図７Ａは、溝、割目、又は凹条４６を断面で示す。溝４６は、化学的又は機械的に、例えば機械的応力により達成することができる。溝４６の領域では、上の２つの単層１４Ｃ及び１４Ｂが例えば除去されて、単層１４Ａのみがガラス体２５上に直接残る。
【0088】
この場合、溝４６の範囲ｆはｆ＜λであり、λは使用投影光の波長である。λ＝１９３ｎｍの場合の紫外光を用いると、例えばｆは５０ｎｍ〜１００ｎｍである。ここではサブラムダ凹条とも称する溝により、光が回折しないので、層が実質的に光学的に透明なままであり、ビーム経路にいかなる外乱も引き起こさない。しかしながら、溝４６の領域で電気抵抗が増加するので、図７Ｂに示すような個々の層領域又はセグメント５０〜５４は、相互に独立してより良好に駆動され得る。
【0089】
溝４６は、例えば図７Ｂに示すように、領域又はセグメント５０〜５４を画定し、その境界内で、溝４６〜４９を通して電流による入熱増加が目標通りに可能である。図７Ｂは、周縁に９つの電極１５〜２０、２６、２７、２８と、コーティング１４において５つのセグメント５０、５１、５２、５３、５４を相互から区切る４つのサブラムダ凹条４６、４７、４８、４９とを示す。電極１５〜２０、２６、２７、２８の適当な駆動が、特に、コーティングの部分領域又はセグメント５０〜５４を相互に独立して加熱することを可能にする。
【0090】
溝４６、４７、４８、４９の抵抗増加により、セグメントを各電流の流れによって個別により容易に加熱することもできる。溝をキャリア材料、すなわちガラス体２５の表面１２５まで完全に形成することも考えられる。しかしながら、その場合、電場強度が溝に対して横方向に生じる。例として、溝幅ｆ＝１００ｎｍで隣接セグメント間の電位差が１Ｖとすると、１０７Ｖ／ｍの電場強度が生じ得る。したがって、好ましくは、むしろ溝底部又は谷に単層又は多層が残る。
【0091】
図８Ａ及び図８Ｂは、波面マニピュレータ６０２のさらに別の例示的な実施形態を示す。この場合、グラフェン層１４は、この場合も２つの石英ガラス板２４、２５間に配置される。例として、グラフェン層は３層である。電極機構１５〜２０、２６〜３３がその隙間で側方に設けられる。図４Ａ及び図４Ｂと同様に、電極１５〜２０、２６〜３３を個別に相互に別個に目標通りに駆動できることで、実質的にいかなる所望の電流分布も、したがって熱流の幾何学的形状も順次発生させることができる。
【0092】
コイルリング又は冷却接点５５が、光学素子の周りに環状に設けられる。環状の冷却接点５５は、例えば、ペルチェ素子として、又は金等の金属から具現することができる。冷却環５５は、加熱されたグラフェン及び隣接するガラス層における電気エネルギーの熱エネルギーへの変換により発生した熱を放散するために、ヒートシンクとして働く。３層として存在し得る１ｎｍの薄いグラフェン層１４であるとすると、１２０００Ｗ／ｍＫの熱伝導率が予想される。すなわち、幅１ｍｍで長さ１０ｃｍのグラフェンストリップは、温度差を８０Ｋとすると８μＷの熱出力を輸送する。さらに、熱は石英ガラス板２４、２５へ輸送される。
【0093】
概して、特にＵＶ光に対して透明な無遮蔽波面マニピュレータが、図８Ａ及び図８Ｂにおける配置で得られる。一方の外面、例えば上側の石英ガラス板２４の表面１２４は、ゼロ波面変形を補償するために非球面状に構成することができる。
【0094】
図９は、視野で、すなわち視野に近接して用いることができる波面マニピュレータの光学素子８０２のさらに別の例示的な実施形態を示す。例として、グラフェンコーティング１４を有するフッ化カルシウム又は石英ガラス板１３がこの場合も設けられる。コーティング１４が板の表面に少しずつ施されることで、セグメント又は部分領域５０、５１、５２が得られる。幾何学的に同一のコーティング部でのコーティング対象の領域１４の張り合わせ（parqueting）が考えられる。しかしながら、不規則な被覆も可能である。グラフェンを用いて、フレーク又は膜片５０、５１、５２としてのグラフェンを光学素子７０２の表面に施すことが可能である。コーティング領域１４の全体的に不連続な区域にもかかわらず、コーティング材料が十分に薄く透明に選択されるので、コーティング部分領域５０、５１、５２間の境界に回折も遮蔽も起こらない。
【0095】
原理上、レンズ素子又は板表面の全体をグラフェン薄板で覆うこともできる。
【0096】
最後に、図１０は、波面マニピュレータとして用いることができる光学素子８０２の例示的な第９実施形態を示す。光学素子８０２は、反射素子、例えばミラーとして構成される。図１０における例示的な実施形態でも、特にグラフェン層１４がエネルギー入射結合による所期の入熱に備えて設けられる。ミラー８０２は、例えば適当なセラミック又はチタンケイ酸塩ガラスからなる基板５６を備える。グラフェン層１４が基板５６に施され、例えば多層の層機構５７が適時に反射コーティングとして上記グラフェン層に設けられる。
【0097】
外側では、例えば電極３Ａ、３Ｂが周方向に設けられる。電極の幾何学的形状及び配置は、先の例示的な実施形態で説明したように実施することができる。特に図１０に示すような反射光学ユニット又は光学素子の場合、反射コーティング５７は、入射ＵＶ放射線に応じて変形及び加熱し得る。グラフェン加熱層１４により、加熱を目標通りに局所的に補償することができるか、又は均一な温度分布を得ることができる。この点で、電極３Ａ、３Ｂに隣接するグラフェンを加熱層として用いることができる。グラフェンには、特に平滑であり表面粗さがほとんどないという利点がある。この点で、結像収差を発生させることなく、反射コーティング層５７もしっかりと精密に配置することができる。この場合のグラフェンの１つの利点は、特に、電気輸送及び熱輸送に関してその厚さが小さく伝導率が良好なことでもある。
【0099】
図１１は、例えばグラフェンコーティングを有する波面マニピュレータを用いる光学系の例示的な第１実施形態の概略図を示す。この場合、図１１は、国際公開第２００５／０６９０５５号に図３２として示すような光学ユニット１０４を示す。光軸Ａに沿って、屈折素子５８及び反射素子５９の両方が物体面ＯＥから像面ＢＥまで設けられる。
【0100】
図１１の図は、３つの瞳面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の位置をさらに示す。光学系１０４の従来の実施形態では、平面板が光軸上で瞳面Ｐ１の右側に設けられる。平面板の代わりに、例えばグラフェンコーティングを有する波面マニピュレータ２がここでは設けられる。瞳面Ｐ１の右側の配置は、瞳にも視野にも近接しておらず、中間である。グラフェンコーティングを、例えば１０ｍｍ２〜２０ｍｍ２の連続領域にわたって均一に実現できるので、この場所における波面マニピュレータの位置は、ビーム経路を妨害することなく可能である。視野に近接して、波面マニピュレータを図１１に点線矢印２’で示す位置に設けることが可能である。各レンズ素子を、グラフェンコーティングを有する平面板とレンズ素子とに分割することで、波面操作が行われるようにすることができる。光学素子における波面マニピュレータの代替的な実現は、２’’及び一点鎖線矢印で示す。
【0101】
図１２は、波面マニピュレータを備えた光学系のさらに別の例示的な実施形態を示す。図１２に示す投影レンズ２０４は、例えば、米国出願公開第２００８／０１７４８５８号に図３として開示されている。この場合も、複数のレンズ素子及びミラー５９が物体面ＯＥと像面ＢＥとの間に設けられる。図１２は、３つの瞳面Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３をさらに示す。中間像面Ｚ１及びＺ２をさらに示す。波面マニピュレータを上述のように用いるために、２つの代替的な位置を図１２に示す。位置２は、瞳Ｐ１の付近に瞳に実質的に近接して設けられる。しかしながら、中間位置２’も考えられる。視野に近接して、波面マニピュレータをミラー５９に設けることが可能である。光学素子における波面マニピュレータの代替的な実現は、２’’及び一点鎖線矢印で示す。
【0102】
図１３は、例えばグラフェンコーティングを有する波面マニピュレータを用いる光学系３０４の例示的な第３実施形態の概略図を示す。この場合、図１３は、米国出願公開第２００８／００２４７４６号に図４ａとして示すようなＥＵＶ光学ユニットを示す。光学系は、ここでは８つのミラー５９を備える。光軸Ａに沿って、反射光学素子５９としてのミラーが物体面ＯＥから像面ＢＥまで設けられる。例えばミラー基板の１つのグラフェン加熱層としての波面マニピュレータは、特に瞳２’に近接して設けることができる。さらに別のマニピュレータ２’’が、例えば視野に近接して第４ミラー５９に設けられる。
【0103】
最後に、図１４は、例えばグラフェンコーティングを有する波面マニピュレータを用いることができる光学系４０４の例示的な第４実施形態の概略図を示す。この場合、図１４は、欧州特許第１ ８８１ ５２０号に図６として示すような１９３ｎｍの波長用の液浸光学ユニットを示す。光学系は、物体面ＯＥとウェーハ又は像面ＢＥとの間に、屈折光学素子、すなわちレンズ素子と並んでミラー５９もここでは備える。欧州特許第１ ８８１ ５２０号からの既知の配置と比べると、用いる光学素子の少なくとも１つが波面マニピュレータとして具現される。図１４は、グラフェン加熱層に関する視野に近接した配置に可能な位置を破線矢印２’、２’’で示す。
【0104】
特に、加熱層として働くグラフェンコーティングを有する波面マニピュレータを、具体的には特に従来の平面板がビーム経路内で設けられるビーム経路内の場所に設けることが得策であることが分かり得る。グラフェン層は透明なので、視野に近接した領域での配置も可能となる。
【0105】
概してこれにより、例えば不透明電極又は加熱機構による、視野の遮蔽及び回折による外乱を伴わずに、結像収差を補償するための容易に実現可能な波面操作を得ることが費用効果的に可能となる。
【0106】
本発明は、例示的な実施形態に基づき説明したが、それに限定されるのではなくさまざまな方法で変更することができる。コーティングについて提案した材料並びにその厚さ及び幾何学的表現は、単なる例にすぎないものと理解すべきである。主にグラフェンについて論じたが、熱的に励起することができる他のコーティング材料も可能である。波面マニピュレータを用いて、言及した放射線誘発加熱に加えて、各レンズ素子又はミラーの材料特性の変更に起因した効果を補償することも可能である。例えば、比較的長い動作後に、結像特性を変え得る材料損傷が起こり得る。
【符号の説明】
【0107】
１ 投影機構２ 光学素子
３ 入射結合手段
４ 光学系
５、６ 光学素子
７ マスク機構
８ 照明系
９ センサデバイス
１０ 制御デバイス
１１ ウェーハ
１２ ウェーハステーション
１３ ガラス体
１４ コーティング
１５〜２０ 電気接点
２１ 冷却接点
２２ 電流源
２３ 領域
２４、２５ ガラス板
２６〜３３ 電気接点
３４〜４１ コイル
４２〜４５ アンテナ
４６〜４９ 溝
５０〜５４ コーティング部
５５ 冷却環
５６ ミラー基板
５７ 反射コーティング
５８ レンズ素子
５９ ミラー
１００ 領域
１０２ 光学素子
１０４ 光学系
１１３ 表面
１２４、１２５ 表面
２０２ 光学素子
２０４ 光学系
３０２ 光学素子
３０４ 光学系
４０２ 光学素子
４０４ 光学系
５０２ 光学素子
６０２ 光学素子
７０２ 光学素子
８０２ 光学素子
Ａ 光軸
Ｂ 磁場
ＢＥ 像面
Ｃ１、Ｃ２ 制御信号
ＣＴ 制御信号
Ｅ 電場強度
ｆ 溝幅
ｊ 電流密度
ｊ１〜ｊ６ 電流
Ｌ 投影光
ＭＷ マイクロ波放射線
ＯＥ 物体面
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 瞳面
ｑ 熱流
Ｒ１、Ｒ２ 移動方向
Ｓ センサ信号
Ｗ 熱
Ｚ１、Ｚ２ 中間像面