CN116194846A - 光学元件、光学***、光刻***和操作光学元件的方法 - Google Patents

光学元件、光学***、光刻***和操作光学元件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于光刻***(100A、100B)的光学元件(200、210、220、230、240)，包括光学表面(201、211、221、231、241)和光敏电阻(202、212、222、232、242)，该光敏电阻具有根据入射到光学表面(201、211、221、231、241)的区域(203、213、223、243)上的光量而变化的光敏电阻值(Rphoto)。

Description

光学元件、光学***、光刻***和操作光学元件的方法
相关申请的交叉引用
优先权申请DE 10 2020 208 415.7的内容通过引用整体并入。
技术领域
本发明涉及用于光刻设备的光学元件、光学***、光刻设备以及用于操作这种光学元件的方法。
背景技术
微光刻用于生产微结构部件，例如集成电路。使用具有照明***和投射***的光刻设备来执行微光刻工艺。在这种情况下，通过照明***照明的掩模(掩模母版)的像通过投射***投射到比如硅晶片的衬底上，该衬底涂覆有光敏层(光致抗蚀剂)并布置在投射***的像平面中，从而将掩模结构转印到衬底的光敏涂层上。
特别是在晶片的曝光期间，可能出现投射曝光设备(也称为“投射***”)的光学元件(反射镜或透镜元件)的非旋转对称的光致加热。这种局部加热会导致光学元件相应的非旋转对称膨胀和光学元件的非旋转对称折射率分布，从而导致光学元件的成像质量降低。
在对成像质量要求很高的情况下，例如特别是在微光刻中的投射曝光方法中所要求的，所描述的光致成像像差是不能容忍的。
减少所述像差的一个选择在于加热，更具体地说是反向加热光学元件上的特定点。
文件US 5,679,946A、US 2003/0169520 A1和US 4,730,900A描述了这种加热。这些文件各自公开了一种光学布置，其包括测量光学元件温度的温度传感器和根据传感器测量的温度加热光学元件的加热元件。
在所描述的解决方案中，根据所感测的温度在单独的基础上计算反向加热的量，这需要计算能力。此外，通过使用测量的温度分布，照明设置的变化仅在几分钟量级的时间延迟下被检测到。在个别情况下，这不够快，特别是不允许在晶片的照明时间内校正温度。
例如，在文件US 5,883,704 A中描述了一种替代的解决方案，利用该解决方案，不依赖于关于光学元件的曝光量的信息来补偿光学元件的变形。其中，通过温度控制器改变投射曝光设备的光学元件的温度，使得使用测量图像失真的传感器来检测更好的图像质量。然而，检测图像质量是费力的。此外，曝光只能在温度调节后进行。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是提供一种用于光刻设备的改进的光学元件。
根据第一方面，提出了一种用于光刻设备的光学元件。该光学元件包括：
光学表面；以及
光敏电阻，具有根据入射到光学表面的区域上的光能的量而变化的光敏电阻值。
光敏电阻可用于测量入射到光学表面的区域上的光。入射光的测量对于反向加热没有光入射的点是特别有利的。入射的光能的量直接由光敏电阻值决定。可以省去用于测量温度以便从中导出入射的光能的量的单独的温度传感器。
当打开投射曝光设备时和/或当改变曝光设置时，可以使用光敏电阻非常快速地检测到光学表面的光吸收，特别是在毫秒范围内。可以以小的时间延迟获得光学表面的区域的完整和可靠的吸收图像、而不必借助于温度测量。
光学元件可以是反射镜或透镜元件。特别地，光学元件是光刻设备的投射曝光设备的光学元件，例如EUV(“极紫外”)或DUV(“深紫外”)光刻设备。在光刻设备的操作期间，例如在晶片曝光期间，不同量的光能可能入射到光学元件的光学表面的不同区域上，并且可能导致上面已经描述的变形和不期望的光学像差。
光学表面特别是光学元件的表面，在光刻设备中的操作期间(特别是在芯片生产范围内的曝光期间)，工作光入射到该表面上。因此，光学表面可以是光学元件的被光学暴露的表面。光学表面例如是反射镜表面或透镜元件表面。特别地，光学表面可以被分成多个区域。光学表面的每个区域包括光学表面的至少一部分。举例来说，这些区域可以具有矩形或圆形形状。
光敏电阻是一种光敏电气部件。光敏电阻值(也称为“光敏阻值”或“电阻值”)是光敏电阻的一个参数，它取决于所吸收的光功率。光敏电阻可以被分配给光学表面的至少一个区域，使得入射到光学表面的该区域上的光能的量与入射到光敏电阻上的光能的量成比例。在这种情况下，光敏电阻例如布置在指定区域的下方。入射到光敏电阻上的光越多，其电阻值越低。该功能的原因在于由半导体(例如，非晶或晶体半导体)构成的光敏电阻层中的内部光电效应。
特别地，光敏电阻是纳米结构的。光敏电阻的可设想尺寸例如是160×200×20nm，并且可能另外对其添加金属触点。特别地，光敏电阻应该靠近光学表面布置，使其可以感测入射光。电阻值例如在兆欧姆范围内变化。
例如包括触点和导体迹线的光敏电阻被施加到光学元件的表面。然后涂上石英层，并且将石英磨平以作为表面处理的一部分。在透镜元件的情况下，特别重要的是，使电阻器的面积足够小，从而不吸收或散射太多入射光。
光敏电阻尤其被分配给光学表面的区域。这意味着，例如，光敏电阻感测入射到该区域上的光能的量和/或被布置在相应的区域下方。
根据一个实施例，光敏电阻适于根据光敏电阻值来加热光学元件(尤其是该区域)，使得该加热补偿了由于入射光而发生的光学元件(尤其是该区域)的变形和/由于入射光而发生的折射率变化。
补偿尤其意味着变形和/或折射率变化的光学效应被减小和/或对称化。其结果是，可以更好地校正变形和/或折射率变化的光学效应。
光敏电阻特别适于根据光敏电阻值来加热区域，使得由于入射光而输入该区域的热量被减少的电加热功率所补偿。
光敏电阻的加热特别用于反向加热光学表面上很少光入射或没有光入射的区域。通过光吸收对光学元件的加热可以通过加热该区域来补偿，其结果是，光学元件特别均匀地和/或旋转对称地变形。这可以防止不期望的光学像差。
特别地，除了感测光能的量之外，光敏电阻还作为加热电阻器工作，其将电能转换成热能(热)。特别地，光敏电阻的加热功率越高，光越少(大电阻)。在这种情况下，光敏电阻可以由几毫安(mA)的电流激励。由光敏电阻提供加热是有利的，因为例如光敏电阻值的变化对产生的热量有直接影响。因此，反向加热可以轻而易举地实现。
根据另一实施例，光学元件还包括加热元件，该加热元件适于根据光敏电阻值来加热区域。
加热元件尤其用于反向加热光学表面上很少光入射或没有光入射的区域。该区域的加热可以补偿由于光吸收引起的光学元件的加热。
加热元件的加热功率可以与电阻值成比例。为了根据光敏电阻值来加热该区域，加热元件可以直接与电路中的光敏电阻耦合，或者可以替代地接收由控制单元根据电阻值产生的控制信号。
特别地，加热元件不是光敏电阻。而是，可以提供光敏电阻之外的加热元件。加热元件包括例如电阻加热器，特别是加热丝，或红外加热元件(IR加热元件)。例如，在电阻加热器中，电流流过加热元件的导电材料，结果产生焦耳热。举例来说，提供电阻加热器作为加热元件是有利的，因为光敏电阻值的变化对流经加热元件的电流量有直接影响，从而直接控制产生的热量。
IR加热元件可以是例如红外激光器或宽带IR辐射源，例如红外灯，其产生具有合适加热功率的加热辐射。不言而喻，可选地，IR波长范围之外的波长处的辐射也可以用作加热辐射。
提供除用光敏电阻加热之外的加热元件是有利的，因为加热能力因此可以增加。特别地，光敏电阻值和加热元件的电阻值大致相同。在这种情况下，来自光敏电阻和加热元件的总加热功率由光敏电阻值控制。
当加热光学元件时，光敏电阻、加热元件、或者光敏电阻与加热元件的组合特别产生至少100W/m2、优选至少200W/m2、优选至少500W/m2的表面加热功率密度。该表面加热功率密度也可以由分布布置在光学元件上的多个光敏电阻和/或加热元件共同提供。
根据另一实施例，加热元件与光敏电阻并联连接。特别地，加热元件与电路中的光敏电阻并联电连接。加热元件和光敏电阻可以彼此直接耦合，使得总加热功率由光敏电阻值控制。
根据另一实施例，加热元件电连接至电路中的光敏电阻，并且光敏电阻值的变化改变电路的总电阻，使得加热元件对该区域的加热发生变化。
由加热元件产生的热量尤其取决于流经加热元件的电流量。光敏电阻的变化引起电路总电阻的变化，从而改变该区域的加热。因此，光敏电阻可以用作电路总加热功率的控制元件。
特别地，电路包括加热元件、光敏电阻和电流源(优选为直流电源)。该电路可以包括附加的电气部件，例如另一个电阻器或电压表。电路的各个部件可以串联和/或并联连接。
根据另一实施例，光敏电阻值越大，加热元件被配置为加热该区域越多。
入射到光敏电阻上的光越少，其电阻值越高。由于当几乎没有光时光敏电阻值增加，电路的总电阻增加，并且加热元件的加热功率增加。特别地，入射光少的区域比入射光多的区域受热更多。入射到该区域的光越多，加热元件的加热就越少。特别地，超强吸收区域根本没有被加热。其结果是，可以特别有效地防止光学像差。
根据另一实施例，光敏电阻和/或加热元件布置在光学元件的衬底中，该衬底布置在光学表面的区域下方。特别地，光敏电阻直接布置在形成该光学表面的层的下方。光敏电阻特别是薄膜的形式。
根据另一实施例，光学元件包括多个光敏电阻和/或多个加热元件，在每种情况下，一个光敏电阻和一个加热元件一起形成加热模块，并且每个加热模块适于加热光学表面的不同区域。
特别地，光学表面被分成多个区域，每个区域被分配一个加热模块，该加热模块的光敏电阻感测该区域的光敏电阻值，并相应地加热该区域。其结果是，可以根据吸收的光来加热整个光学表面，并且防止光学像差。
根据另一实施例，每个加热模块适于由专用电源线供电，电源线布置在光学元件的衬底内并且特别地彼此平行延伸。
特别地，电源线是在衬底中延伸的可单独控制的线，并且每条电源线为加热模块提供电流(直流电流)。电源线将加热模块连接到例如公共直流电源，或者连接到单独的直流电源。光敏电阻和/或加热模块可以彼此平行或彼此稍微偏移地相邻布置。
根据另一实施例，光学元件包括至少一条电源线，该电源线连接到多个加热模块并且适于向加热模块供电，特别是根据多路复用方法。
该实施例的优点在于，为加热模块提供电流而总共所需的电源线较少。为此，加热模块可设置在矩阵布置中。特别地，加热模块矩阵布置中的每一列和每一行仅使用一条电源线来供电。具有N×N个光敏电阻和/或加热模块的矩阵布置(即，具有N列和N行光敏电阻和/或加热模块)特别地需要2N条电源线，而具有独立的电源线的单独控制特别需要N2条电源线。
电源的多路复用方法的特征尤其在于，矩阵的列和/或行被连续供给电流，并且该电源是循环重复的。
根据另一实施例，光敏电阻包括至少一种半导体材料，该半导体材料特别包括非晶硅碳氮化物(SiCN)或硅碳合金(SiC:H)。
SiCN是在UV范围内具有高灵敏度的半导体材料的一个例子，因此特别适用于EUV或DUV光刻设备。另一种具有相对较高电导率的合适材料是例如p掺杂的纳米晶体SiC:H(与氢混合的碳化硅)。冒号表示化学物质SiC和H之间有键。
光敏电阻的暗电导率(几秒钟黑暗后光敏电阻的电导率)和光电电导率(也称为“光电导率”，光敏电阻在1000lx下的电导率)可以通过掺杂和层厚度来设定。在60nm厚度下，SiC:H的暗电导率和光电电导率分别约为10和15Ω-1。
然而，原则上，其它半导体也适合作为光敏电阻的材料。半导体的带隙应该低于所用光的光子能量。考虑到光刻设备中存在的照明的波长谱，在UV范围内的选择性(特别是高灵敏度)不是强制性的，因为在任何情况下其他不期望的波长的光都不会入射到光敏电阻上。
根据第二方面，提出了一种用于光刻设备的光学***。该光学***包括：
根据第一方面或根据第一方面的实施例的光学元件，以及
至少一个直流电源，适于向光敏电阻和/或加热元件提供电流，和/或
控制单元，适于根据光敏电阻值来控制光敏电阻和/或加热元件对光学表面的区域的加热，和/或
外部加热元件，特别是IR加热元件，适于根据光敏电阻值来加热区域。
为了控制加热，控制单元尤其可以改变光敏电阻和/或加热元件的电源。为此，控制单元可以连接到直流电源，并且可以控制直流电源，从而为光敏电阻和/或加热元件提供合适的电流。控制单元特别以这样的方式控制直流电源，即：使用多路复用方法向光敏电阻和加热元件提供电流。
替代地，控制单元也可以通过向加热元件发送取决于光敏电阻值的控制信号来控制加热元件。例如，这种变型特别用于IR加热元件形式的外部加热元件的情况。在本文中，外部意味着加热元件既不布置在光学元件中、也不与光学元件接触。
根据第三方面，提出了一种光刻设备，特别是EUV或DUV光刻设备，其包括根据第一方面或根据第一方面的实施例的光学元件，或者包括根据第二方面或根据第二方面的实施例的光学***。
EUV光刻设备特别使用波长在0.1nm至30nm范围内、特别是13.5nm的光。DUV光刻设备特别使用波长为248nm或193nm的光。
根据第四方面，提出了一种用于操作光刻设备的光学元件的方法，特别是用于操作根据第一方面或根据第一方面的实施例的光学元件的方法。该方法包括：
感测光敏电阻的光敏电阻值，该光敏电阻值根据入射到光学表面的区域上的光能的量而变化；以及
根据光敏电阻值加热该光学表面，特别是该区域。
通过感测光敏电阻值，形成测量传感器，特别地，通过该测量传感器来感测被该区域吸收的光。这种测量传感器可以用在DUV和EUV两种光刻设备中。也可以将光敏电阻值存储在标准存储单元中(例如，RAM中)。
针对光学元件描述的实施例和特征相应地适用于所提出的光学***、所提出的光刻设备和所提出的方法，反之亦然。
根据一个实施例，使用光敏电阻和/或加热元件来加热光学表面。
根据进一步的实施例，该方法进一步包括：
通过电连接至光敏电阻的加热元件、根据光敏电阻值来加热该区域，光敏电阻值的变化改变电路的总电阻，使得加热元件对该区域的加热发生变化；和/或
根据所感测的光敏电阻值、通过控制单元来控制加热元件；和/或
使用加热元件、根据光敏电阻值来加热包含粘合剂保护件的区域，该粘合剂保护件覆盖用于将光学元件连接至底座的粘合剂。
上述光学元件和/或光学***可以在光刻设备中以不同的方式使用。首先，可使用光敏电阻和/或加热元件、根据光敏电阻值直接加热该区域。
此外，控制单元还可以根据电阻值向加热元件提供控制信号。该实施例特别用于EUV光刻设备中，其中外部IR加热元件加热反射镜，因此可以根据入射光能的量来控制该外部IR加热元件。
在进一步的应用中，光学元件或光学***存在于DUV光刻设备的粘合剂区域中。这是因为光学元件可以使用粘合剂固定到底座(框架)上。因为粘合剂可能被辐射损坏，其被粘合剂保护件保护免受入射辐射的影响。然而，粘合剂保护件显著吸收光，其结果是光学元件在粘合剂保护件的区域中严重变形。这尤其通过光敏电阻和/或加热元件根据光敏电阻值对该区域加热来补偿。具体而言，取决于光敏电阻，光敏电阻和/或加热元件对暴露于光下的粘合剂保护件的区域的加热少于对未暴露于光下的粘合剂保护件的区域的加热。
在当前情况下的“一”或“一个”不应该被理解为仅限于一个元件。而是，也可以提供多个元件，例如两个、三个或更多个。在此使用的任何其他数字也不应被理解为对所述元件的确切数量有所限制。而是，除非另有说明，否则向上和向下的数值偏差都是可能的。
本发明的进一步可能的实施方式还包括没有明确提及的特征或实施例的组合，这些特征或实施例已在上文或下文中关于示例性实施例进行了描述。在这种情况下，本领域的技术人员也将添加单独的方面作为对本发明的相应基本形式的改进或补充。
附图说明
本发明的进一步有利的改进和方面是从属权利要求的主题，也是下面描述的本发明的示例性实施例的主题。下面参照附图基于优选实施例更详细地解释本发明。
图1A示出了EUV光刻设备的实施例的示意图；
图1B示出了DUV光刻设备的实施例的示意图；
图2示出了根据第一实施例的光学元件的平面图；
图3示出了图2中光学元件的剖视图；
图4示出了光敏电阻的侧视图；
图5示出了各种材料的电导率和层厚度之间的关系；
图6A示出了根据第一实施例的光学***的剖视图，该光学***包括根据第二实施例的光学元件；
图6B示出了图6A中光学***的电路；
图7A示出了光敏电阻值和加热元件的加热功率之间的关系；
图7B示出了光敏电阻的光敏电阻值和加热功率之间的关系；
图7C示出了电路的光敏电阻值和总加热功率之间的关系；
图8示出了多个加热模块的布置的第一示例；
图9示出了多个加热模块的布置的第二示例；
图10示出了包括根据第三实施例的光学元件的、根据第二实施例的光学***的剖视图；
图11示出了包括根据第四实施例的光学元件的、根据第三实施例的光学***的剖视图；以及
图12示出了包括根据第五实施例的光学元件的、根据第四实施例的光学***的剖视图。
除非另有说明，否则在附图中，相同或功能相同的元件被赋予相同的参考标记。还应该注意的是，附图中的图示不一定是真实的比例。
具体实施方式
图1A示出了EUV光刻设备100A的示意图，该设备包括光束整形和照明***102以及投射***104。在这种情况下，EUV代表“极紫外”，表示工作光的波长在0.1nm和30nm之间。光束整形和照明***102以及投射***104分别设置在真空外壳(未示出)中，每个真空外壳借助于抽真空装置(未示出)被抽真空。真空外壳被机械室(未示出)包围，机械室中设置有用于机械地移动或设置光学元件的驱动设备。此外，电气控制器等也可以设置在所述机械室中。
EUV光刻设备100A具有EUV光源106A。可以例如提供等离子体源(或同步加速器)作为EUV光源106A，其发射EUV范围(极紫外范围)的辐射108A，也就是说，例如5nm至20nm的波长范围。在光束整形和照明***102中，EUV辐射108A被聚焦，并且期望的工作波长从EUV辐射108A中被滤出。由EUV光源106A产生的EUV辐射108A在空气中具有相对较低的透射率，因此光束整形和照明***102以及投射***104中的光束引导空间被抽真空。
图1A所示的光束整形和照明***102具有五个反射镜110、112、114、116、118。在穿过光束整形和照明***102之后，EUV辐射108A被引导到光掩模(掩模母版)120上。光掩模120同样实现为反射光学元件，并且可以布置在***102、104的外部。此外，EUV辐射108A可以通过反射镜122被引导到光掩模120上。光掩模120具有通过投射***104以缩小的方式成像到晶片124等上的结构。
投射***104(也称为投射镜头)具有六个反射镜M1至M6，用于将光掩模120成像到晶片124上。在这种情况下，投射***104的各个反射镜M1至M6可以相对于投射***104的光轴126对称布置。应当注意，EUV光刻设备100A的反射镜M1至M6的数量不限于所示的数量。也可以提供更多或更少数量的反射镜M1至M6。此外，反射镜M1至M6通常在其前侧是弯曲的，用于光束整形。
图1B示出了DUV光刻设备100B的示意图，该设备包括光束整形和照明***102以及投射***104。在这种情况下，DUV代表“深紫外”，表示工作光的波长在30nm和250nm之间。如已经参考图1A所描述的，光束整形和照明***102以及投射***104可以被布置在真空外壳中和/或被具有相应驱动设备的机械室所包围。
DUV光刻设备100B具有DUV光源106B。举例来说，可以提供例如发射193nm的DUV范围内的辐射108B的ArF准分子激光器作为DUV光源106B。
图1B所示的光束整形和照明***102将DUV辐射108B引导到光掩模120上。光掩模120被形成为透射光学元件，并且可以被布置在***102、104的外部。光掩模120具有通过投射***104以缩小的方式成像到晶片124等上的结构。
投射***104具有多个透镜元件128和/或反射镜130，用于将光掩模120成像到晶片124上。在这种情况下，投射***104的各个透镜元件128和/或反射镜130可以相对于投射***104的光轴126对称布置。应当注意，DUV光刻设备100B的透镜元件128和反射镜130的数量不限于所示的数量。也可以提供更多或更少数量的透镜元件128和/或反射镜130。此外，反射镜130通常在其前侧是弯曲的，用于光束整形。
最后一个透镜元件128和晶片124之间的空气间隙可以由折射率>1的液体介质132代替。例如，液体介质132可以是高纯水。这种构造也被称为浸没光刻，并且具有增加的光刻分辨率。介质132也可以被称为浸没液体。
图2示出了根据第一实施例的光学元件200的平面图。此外，图3示出了图2中的光学元件200沿着剖面线A-A的剖视图。光学元件200例如是DUV光刻设备100B的投射***104的其中一个透镜元件128。替代地，光学元件200也可以是例如反射镜130，或者光学元件200可以是EUV光刻设备100A的投射***104的一部分。
透镜元件200在平面图中基本上是圆形的，并且具有大约10至15cm的直径。然而，一般来说，在其它实施例中，多达35cm的直径是可以想象的。图2的图示示出了透镜元件200的光学表面201的视图。光学表面201是在光刻设备100B的操作期间、DUV辐射108B入射到其上的表面。光学表面201具有圆形区域203，该圆形区域203对应于光学表面201的一区域，在该区域下方，光敏电阻202设置在透镜元件200中。
从图2中可以明显看出，光敏电阻202设置在衬底207中，衬底207形成透镜元件200的层，该层直接设置在包含光学表面201的表面层206的下方。光敏电阻202可以感测入射到光学表面201的区域203上的光。区域203至少直接形成在光敏电阻202上方。例如，从图2中可以明显看出，区域203还可以稍微围绕在光敏电阻202正上方延伸的那部分延伸，因为入射到那里的光也被光敏电阻202感测到。在这种情况下，区域203是光学表面201的圆形区域。
光敏电阻202具有光敏电阻值Rphoto，该值根据有多少光108A入射到区域203上、并因此入射到光敏电阻202上而变化。
图4示出了光敏电阻202的侧视图。光敏电阻202包括布置在两个金属触点204之间的半导体205。半导体205具有60nm的高度h、200nm的宽度(在图4中不可见，因为它沿着Y方向延伸)和150nm的长度l。
半导体205由p掺杂的纳米晶体SiC:H制成。这种材料的带隙低于所使用的DUV光108B的光子能量。
图5示出了各种材料的电导率和层厚度之间的关系，圆圈对应于玻璃，正方形对应于p型非晶SiC:H(p-a SiC:H)。黑色填充的形状表示没有照射时的电导率(暗电导率)，白色填充的形状表示有照射时的电导率(光电电导率)。图5来源于文章“作为插在非晶硅太阳能电池的p-a-SiC:H/i-a-Si:H界面处的新型恒定带隙缓冲的超薄掺硼微晶硅(Ultrathinboron-doped microcrystalline silicon as a novel constant band gap bufferinserted at the p-a-SiC:H/i-a-Si:Hinterface of amorphous silicon solarcells)”(《应用物理杂志》87，8778(2000))。
图5示出了玻璃的导电性几乎不依赖于光照射。然而，SiC:H的电导率强烈依赖于光照射，尤其是在薄层厚度(小于
Figure BDA0004113337730000111
)时。因此，SiC:H适合作为用于光敏电阻202的半导体205的半导体材料。
入射到区域203上的光能的量可以使用光敏电阻202直接确定。不需要在区域203进行温度测量。入射光的量由光敏电阻值Rphoto反映。入射到区域203上的光108B越少，光敏电阻值Rphoto越大。因此，光敏电阻202加热该区域203。光敏电阻值Rphoto越大，光敏电阻202的加热功率越大。
光敏电阻202根据入射光108B局部加热光学表面201，从而补偿由于光吸收而发生的变形和/或折射率变化。这有利地防止了光学像差。
图6A示出了根据第一实施例的光学***300的剖视图，该光学***包括根据第二实施例的光学元件210。光学元件210很大程度上类似于第一实施例的光学元件200，并且同样包括光学表面211、光敏电阻212和区域213。
如图6A所示，除了光敏电阻212之外，光学元件210还包括加热元件214，其具体表现为加热丝。光敏电阻212和加热元件214一起形成属于区域213的加热模块215。除了透镜元件210之外，图6A中的光学***300还包括布置在光学元件210外部并通过电源线216连接到加热模块215的直流电源301。除了光敏电阻212之外还使用加热丝214是有利的，因为由此实现了更高的加热能力。所使用的加热丝214可以具有大约10cm的长度。在进一步的实施例中，加热丝214的长度可以不同，尤其是在更大或更小的光学元件210的情况下。
图6B示出了用于图6A中光学***300的电路217的示意图。电路217包括直流电源301，以及并联电连接的光敏电阻212和加热丝214。在所示的例子中，光敏电阻212的暗电阻(在没有光的几秒钟后)是1.25MΩ，而光电阻(在1000lx下)是0.83MΩ。在图7A-7C的例子中，丝电阻值Rwire大致对应于光敏电阻值Rphoto，也就是说，Rphoto≈Rwire。Rphoto和Rwire分别是光电阻和暗电阻的平均值，也就是说，在给出的例子中大约为1MΩ。
图7A示出了光敏电阻值Rphoto和加热元件214的加热功率之间的关系。从图7A可以明显看出，加热功率与光敏电阻值Rphoto成线性比例。光敏电阻值Rphoto越大(即：入射光越少)，来自加热丝214的加热功率越大。
图7B示出了光敏电阻212的光敏电阻值Rphoto和加热功率之间的关系。从图7B可以明显看出，这种关系几乎是二次的。此外，光敏电阻212的加热功率几乎是恒定的。
图7C示出了光敏电阻值Rphoto和电路217的总加热功率之间的关系。在相同的电流强度和相同大小的电阻的情况下，总加热功率是线性的(Rphoto≈Rwire)。这意味着光敏电阻214可以用作电路217的总加热功率的控制元件。
因此，具有加热模块215的电路217的总加热功率取决于光敏电阻值Rphoto。因此，加热模块215可用于在必要时有效地加热区域203，并补偿由于光吸收而发生的透镜元件210的变形和/或折射率变化。结果，可以提高成像质量。
如图6A所示，也可以在光学元件210内使用多个加热模块215并且每个加热模块具有一个光敏电阻212和一个加热元件214，而不是使用单个加热模块215。结果，可以监控和加热光学表面211的不同区域213。
图8和9示出了多个加热模块215的布置示例。在图8的例子中，十六个加热模块215彼此平行地布置成四列400和四行401。每个加热模块215具有相关的电源线216，电源线216在衬底207内延伸，并从电源301向加热模块215提供电流。列400中的加热模块215在不同的行401中彼此稍微偏移地布置，从而允许铺设线216。
引线216彼此平行延伸。对于N×N个加热模块215的网格，需要N2条电源线216(图8中N＝4)。在图8的例子中，只有一条线216和一个加热模块215具有参考标记，但其余的线216和加热模块215是相同的。在图8的例子中，可以使用集成在光学部件中的线向加热模块215提供电流。
图9示出了多个加热模块215的布置的第二示例。加热模块215彼此以规则的距离设置在矩阵布置中。在此，总共十六个加热模块215布置在四列400和四行401中。在图9的布置中需要明显更少的电源线216A-216H。对于N×N个加热模块215的网格，需要2N条电源线216A-216H(图9中N＝4)。在图9的例子中，根据多路复用方法实现动力供应。在这种情况下，列线216A-216D被顺序地施加到行216E-216H，并被提供电流。为此，可以使用控制单元(图8和9中未示出)，该控制单元连接到直流电源(未示出)并控制直流电源，使得这些电源向加热模块215提供电流。控制单元对直流电源的控制可以取决于光敏电阻值，从而抵消由于入射光引起的光学表面的变形和/或折射率的变化。
图10示出了根据第二实施例的光学***310的剖视图，该光学***包括根据第三实施例的光学元件220。
然而，光学***310与第一实施例的光学***300的不同之处在于，光学***310包括控制单元312。控制单元312经由线224连接到光敏电阻222。控制单元312经由线224从光敏电阻222接收感测到的光敏电阻值Rphoto。控制单元312与光敏电阻222一起形成光测量传感器，利用该传感器可以感测入射到区域223中的光。原则上，这种光测量传感器可以用在EUV光刻设备100A和DUV光刻设备100B二者中。
图11示出了根据第三实施例的光学***330的剖视图，光学***330包括根据第四实施例的光学元件240。在这种情况下，光学***330是用于EUV光刻设备100A的反射镜。
除了光学元件240之外，光学***330还包括控制单元331和形成加热元件的IR加热器332。控制单元331经由线244从光敏电阻242接收光敏电阻值Rphoto。基于所感测的光敏电阻值Rphoto，控制单元332产生控制信号，该控制信号然后经由线333被传输到IR加热器332。IR加热器332根据控制信号加热反射镜240，并且特别加热区域243。
图12示出了根据第四实施例的光学***320的剖视图，光学***320包括根据第五实施例的光学元件230。
使用粘合剂322将透镜元件230固定到底座(框架)321。因为粘合剂322可能被辐射损坏，所以它被粘合剂保护件323保护免受入射辐射的影响。然而，粘合剂保护件323显著吸收光，其结果是光学元件严重变形和/或粘合剂保护件323的区域中折射率发生变化。入射到粘合剂保护件323上的入射辐射由光敏电阻232感测，光敏电阻232布置在位于粘合剂保护件323上方的衬底207中。相关联的加热元件234被布置成与光敏电阻232稍微间隔开，具体地，以这样的方式，加热元件234可以加热光学表面231的邻近于粘合剂保护件323的区域233。
根据光敏电阻值Rphoto、借助于加热元件234、使用光学***320使粘合剂保护件323处的变形和/或折射率的变化对称化(并因此变得可更好地校正)，当光入射到粘合剂保护件上时对相邻区域233的加热少于在较少光或没有光入射的、粘合剂保护件的区域中的加热。
尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是它可以以各种方式修改。附图说明中描述的实施例可以根据需要进行组合。例如，光学元件200、210、220、230、240中的每一个可以包括根据例如图8或图9而布置的多个光敏电阻和/或加热元件。
参考标记列表
100A EUV光刻设备
100B DUV光刻设备
102 光束整形和照明***
104 投射***
106A EUV光源
106B DUV光源
108A EUV辐射
108B DUV辐射
110 反射镜
112 反射镜
114 反射镜
116 反射镜
118 反射镜
120 光掩模
122 反射镜
124 晶片
126 光轴
128 透镜元件
130 反射镜
132 介质
200 光学元件
201 光学表面
202 光敏电阻
203 光学表面的区域
204 金属触点
205 半导体
206 表面层
207 衬底
210 光学元件
211 光学表面
212 光敏电阻
213 光学表面的区域
214 加热元件
215 加热模块
216 电源线
216A–216H 电源线
217 电路
220 光学元件
221 光学表面
222 光敏电阻
223 光学表面的区域
224 线
230 光学元件
231 光学表面
232 光敏电阻
233 邻近区域
234 加热元件
240 光学元件
241 光学表面
242 光敏电阻
243 光学表面的区域
244 线
300 光学元件
301 直流电源
310 光学元件
312 控制单元
320 光学***
321 底座
322 粘合剂
323 粘合剂保护件
330 光学元件
331 控制单元
332 IR加热元件
333 线
400 列
401 行
h 高度
l 长度
M1 反射镜
M2 反射镜
M3 反射镜
M4 反射镜
M5 反射镜
M6 反射镜
Rphoto 光敏电阻值
Rwire 丝电阻值

Claims (15)

1.一种用于光刻设备(100A、100B)的光学元件(200、210、220、230、240)，包括：
光学表面(201、211、221、231、241)；以及
光敏电阻(202、212、222、232、242)，具有根据入射到所述光学表面(201、211、221、231、241)的区域(203、213、223、243)上的光能的量而变化的光敏电阻值(Rphoto)。
2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述光敏电阻(202、212、222、232、242)适于根据所述光敏电阻值(Rphoto)来加热所述光学元件(200、210、220、230、240)，使得所述加热补偿由于入射光而发生的所述光学元件(200、210、220、230、240)的变形和/或由于入射光而发生的折射率变化。
3.根据权利要求1或2所述的光学元件，还包括：
加热元件(214、234)，适于根据所述光敏电阻值(Rphoto)加热所述区域(203、213、223、243)，所述加热元件(214、234)特别地与所述光敏电阻(202、212、222、232、242)并联连接。
4.根据权利要求2或3所述的光学元件，其中，所述加热元件(214、234)电连接至电路(217)中的所述光敏电阻(202、212、222、232、242)，并且所述光敏电阻值(Rphoto)的变化改变所述电路(217)的总电阻，使得所述加热元件(214)对所述区域(203、213、223、243)的加热发生变化。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的光学元件，其中，所述加热元件(214、234)被配置为：对所述区域(203、213、223、243)加热得越多，所述光敏电阻值(Rphoto)越大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学元件，其中，所述光敏电阻(202、212、222、232、242)和/或所述加热元件(214、234)布置在所述光学元件(200、210、220、230、240)的衬底(207)中，所述衬底(207)布置在所述光学表面(201、211、221、231、241)的所述区域(203、213、223、243)的下方。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其中，所述光学元件包括多个光敏电阻(202、212、222、232、242)和/或多个加热元件(214、234)，一个光敏电阻(202、212、222、232、242)和一个加热元件(214、234)在每种情况下一起形成加热模块(215)，并且每个加热模块(215)适于加热所述光学表面(201、211、221、231、241)的不同区域(203、213、223、243)。
8.根据权利要求6和7所述的光学元件，其中，每个加热模块(215)适于由专用电源线(216)供电，并且其中所述电源线(216)布置在所述光学元件(200、210、220、230、240)的所述衬底(207)内并且特别地彼此平行延伸。
9.根据权利要求6和7所述的光学元件，包括至少一条电源线(216)，所述电源线连接至多个加热模块(215)并且适于向所述加热模块供电，特别是根据多路复用方法。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学元件，其中，所述光敏电阻(202、212、222、232、242)包括至少一种半导体材料，所述半导体材料特别包括非晶硅碳氮化物(SiCN)或硅碳合金(SiC:H)。
11.一种用于光刻设备(100A、100B)的光学***(300、310、320、330)，包括：
根据权利要求1至10中任一项所述的光学元件(200、210、220、230、240)，以及
至少一个直流电源(301)，适于向所述光敏电阻(202、212、222、232、242)和/或所述加热元件(214、234)提供电流，和/或
控制单元(312、331)，适于根据所述光敏电阻值(Rphoto)来控制所述光敏电阻(202、212、222、232、242)和/或所述加热元件(214、234)对所述光学表面(201、211、221、231、241)的所述区域(203、213、223、243)的加热，和/或
外部加热元件(332)，特别是IR加热元件，适于根据所述光敏电阻值(Rphoto)来加热区域(233)。
12.一种光刻设备(100A、100B)，特别是EUV或DUV光刻设备，包括根据权利要求1至10中任一项所述的光学元件(200、210、220、230、240)或者根据权利要求11所述的光学***(300、310、320、330)。
13.一种用于操作光刻设备(100A、100B)的光学元件(200、210、220、230、240)的方法，特别是根据权利要求1至10中任一项所述的光学元件(200、210、220、230、240)，所述方法包括：
感测光敏电阻(202、212、222、232、242)的光敏电阻值(Rphoto)，所述光敏电阻值(Rphoto)根据入射到所述光学表面(201、211、221、231、241)的区域(203、213、223、243)上的光能的量而变化；以及
根据所述光敏电阻值(Rphoto)来加热所述光学表面(201、211、221、231、241)，特别是所述区域(203、213、223、243)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，使用所述光敏电阻(202、212、222、232、242)和/或加热元件(214、234)来加热所述光学表面(201、211、221、231、241)。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括：
通过电连接至所述光敏电阻(202、212、222、232、242)的加热元件(214、234)、根据所述光敏电阻值(Rphoto)来加热所述区域(203、213、223、243)，所述光敏电阻值(Rphoto)的变化改变所述电路(217)的总电阻，使得所述加热元件(214、234)对所述区域(203、213、223、243)的加热发生变化，和/或
根据所感测的光敏电阻值(Rphoto)、通过控制单元(312、331)来控制所述加热元件(214、234)；和/或
使用所述加热元件(214、234)、根据所述光敏电阻值(Rphoto)来加热包含粘合剂保护件(323)的区域，所述粘合剂保护件(323)覆盖用于将所述光学元件(200、210、220、230、240)连接至底座(321)的粘合剂(322)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60163046A (ja) 1984-02-03 1985-08-24 Nippon Kogaku Kk <Nikon> 投影露光光学装置及び投影露光方法
JP3289856B2 (ja) 1993-10-14 2002-06-10 ミノルタ株式会社 温度補正装置
US5883704A (en) 1995-08-07 1999-03-16 Nikon Corporation Projection exposure apparatus wherein focusing of the apparatus is changed by controlling the temperature of a lens element of the projection optical system
US6846086B2 (en) 2002-03-11 2005-01-25 Intel Corporation Mirror assembly with thermal contour control
DE102006045075A1 (de) * 2006-09-21 2008-04-03 Carl Zeiss Smt Ag Steuerbares optisches Element
DE102008023238A1 (de) * 2008-05-10 2009-12-10 Schott Ag Vorrichtung und Verfahren zur Erhöhung der Lichtdurchlässigkeit an optischen Elementen für Licht mit Wellenlängen nahe der Absorptionskante
DE102010047839A1 (de) * 2010-09-28 2011-11-17 Carl Zeiss Smt Gmbh Aktiv kühlbares optisches Element, optisches System mit einem solchen optischen Element und Verfahren zum Kühlen eines optischen Elements

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