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WO2016087312A1 - Optisches element, optische anordnung und herstellungsverfahren - Google Patents

Optisches element, optische anordnung und herstellungsverfahren Download PDF

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WO2016087312A1
WO2016087312A1 PCT/EP2015/077796 EP2015077796W WO2016087312A1 WO 2016087312 A1 WO2016087312 A1 WO 2016087312A1 EP 2015077796 W EP2015077796 W EP 2015077796W WO 2016087312 A1 WO2016087312 A1 WO 2016087312A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical element
film
surface area
element according
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2015/077796
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roland PILZ
Thomas Petasch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Publication of WO2016087312A1 publication Critical patent/WO2016087312A1/de
Priority to US15/604,977 priority Critical patent/US10175582B2/en
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Priority to US16/223,624 priority patent/US10520826B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • G03F7/70058—Mask illumination systems
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    • G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
    • G03F7/70916—Pollution mitigation, i.e. mitigating effect of contamination or debris, e.g. foil traps

Definitions

  • the invention relates to an optical element for the transmission of radiation, comprising: a first surface region, which surrounds an optically used region of the optical element, and a second surface region
  • the invention also relates to an optical arrangement with such an optical element and to a method for producing such an optical element.
  • the wetting of the surfaces of optical elements with liquids, especially water, usually has negative effects on their optical properties.
  • wetting for example, contaminating substances such as salts can form on their surfaces. This problem is particularly relevant in immersion lithography in which an immersion liquid is introduced between a last optical element of a projection objective and a photosensitive substrate.
  • Form heat sink which can adversely affect the temperature balance of the optical element. For example, this can locally change the refractive index of the material used as a base body in optical elements in the form of lenses, which can lead to aberrations.
  • WO 2008/031576 A1 describes an optical element made of a material that is transparent to wavelengths in the UV range, to which a hydrophobic material is exposed
  • the hydrophobic coating is formed outside the optically free diameter or outside the optically used region of the optical element and has at least one UV-resistant and preferably UV radiation at a wavelength of less than 260 nm absorbing layer.
  • the optical element can be designed as a plano-convex lens, on the flat surface of which a conically shaped lens part is formed.
  • the hydrophobic coating may be on the conical Mantle surface of the conically shaped lens part and / or be formed on the flat surface.
  • the object of the invention is to specify an optical element, an optical arrangement having at least one such optical element and a method for producing an optical element, in which the influence of wetting with a liquid, in particular with water, on the optical properties of the optical element can be reduced.
  • an optical element of the aforementioned type which has a one-piece film covering the first surface area, the edge and the second surface area, at least at its first and second surface area
  • the film as a whole i. not only on their side facing away from the first and second surface area contain a hydrophobic material or consist of a hydrophobic material.
  • Coating a hydrophobic properties film having to be applied to the optical element The foil covers both the first one Surface area, typically at least partially in the
  • Immersions brokekeit dips as well as the second surface area and the edge formed between these surface areas.
  • the wetting with a liquid, in particular with water is counteracted due to the hydrophobic properties of the film.
  • the film is typically at least with the first surface area and with the second surface area of the optical element e.g. connected by gluing and thus also covers the peripheral edge between the two surface areas.
  • the film can be removed from the optical element and replaced with a new film, without the optical element having to be removed from the optical arrangement for this purpose which is integrated this.
  • the optical element would first have to be removed from the optical arrangement, for example a projection exposure apparatus, and recoated in a coating system, which would involve a considerable outlay.
  • the film is preformed and preferably has a transition in the form of a bend or a curved section in the region of the peripheral edge.
  • a continuous film is used, which also covers the edge.
  • Preformed one-piece film typically has the problem that it can not be positioned precisely enough on the optical element, more precisely on the first and second surface area, without it to the inclusion of air bubbles, which can adversely affect the temperature behavior of the optical element.
  • the preformed film In order to apply the film to the first and second surface area, preferably without the inclusion of air bubbles, it is preferred to use a preformed film which has a three-dimensional geometry which corresponds to the geometry of the optical element, more precisely to the geometry of the first and second surface areas and Transition in the area of the edge is adjusted.
  • the preformed film typically comprises a first, e.g. conical foil section for connection to the first surface area and a second, e.g. Plan the foil section to connect to the second surface area.
  • the film may extend further outward over the second surface area of the optical element to at least partially cover existing components there.
  • the film can optionally have a geometry which is adapted to the component to be covered and / or an adapted blank in a section projecting beyond the second surface area.
  • the two film sections of the preformed film are typically oriented at an angle to each other that substantially coincides with the angle that the two surface regions of the optical element enclose with each other at the edge. In this way, a snug fit of the preformed film can be produced on the optical element.
  • Film sections usually connects steadily with each other.
  • the transition may be formed as a bend having a (small) radius of curvature of, for example, 2 mm or less.
  • the transition may also discontinuous, ie as a bend or as a curved portion in the form of a bend in the film, be formed.
  • the preformed transition between the two Film sections and thus the three-dimensional shape of the film can be produced for example by embossing or by deep-drawing a film with a plan geometry, for example.
  • the entire film with its three-dimensional geometry can be constructed in layers, for example by means of a 3D printer or the like.
  • the deformation, in particular in the region of the transition between the film sections can also be recognized after the attachment of the film to the optical element or after any necessary detachment of the film from the optical element.
  • the film is at least one adhesive layer with the first surface area and with the second
  • the adhesive layer preferably connects the film flat with the first and with the second surface area. Possibly. it is necessary to pre-treat the hydrophobic material of the film or the film itself to increase the adhesion to the adhesive layer.
  • the hydrophobic material of the film may be subjected to a surface treatment, for example an etching process, a plasma treatment and / or a mechanical treatment.
  • the adhesive layer has a first adhesive layer section for connecting the film to the first surface region and / or a second adhesive layer section for connecting the film to the second
  • the film itself is formed as a heat-conducting component, it may be sufficient to connect the film only at the second adhesive layer portion with the second surface area or a continuous
  • Immersion liquid in this area are largely homogenized, so that the penetration of the immersion liquid has virtually no effect on the optical properties of the optical element.
  • the adhesive layer is preferably formed by a (double-sided) adhesive tape.
  • Such adhesive tapes are of comparatively small thickness, e.g. about 50 pm available.
  • the first adhesive ply portion may be formed by a first portion of a first double-sided adhesive tape and the second adhesive ply portion may be formed by a second portion of a double-sided adhesive tape, each applied flat to a first and second film portion of the film, respectively, to the first and second surface regions, respectively of the optical element to be connected.
  • a preferably integrally formed thermally conductive component is arranged between the film and the optical element.
  • a thermally conductive member between the film and the optical element makes it possible to effect a local temperature change on the optical element, e.g. by wetting with a
  • Liquid droplets or caused by evaporative cooling on the side facing away from the optical element of the film can be due to the high thermal conductivity of the heat-conducting component over a large surface to distribute, so that the occurrence of too large local
  • the heat-conducting component is designed as a heat-conducting layer, in particular as a metallic layer.
  • the installation space available for the attachment of such a component is typically relatively small, so that no components with too large a thickness can be used.
  • the heat-conducting layer may have a thickness which is, for example, in a value range between 0.01 mm and 0.5 mm.
  • the heat-conducting layer may in particular also for the absorption of
  • Radiation can be formed, which is transmitted from the optical element.
  • the radiation which is transmitted by the optical element is typically UV radiation with a useful or laser wavelength of less than 250 nm. If the heat-conducting layer is at least at the useful wavelength of the radiation is transmitted from the optical element, is absorbent or impermeable, the heat-conducting layer can serve as a radiation-protective layer which protects the film from (stray) radiation from the optical element and thus from the possible loss of the liquid-repellent properties of the hydrophobic material protected during irradiation with UV radiation.
  • the thermally conductive layer may in particular be formed as a metal layer or as a metal foil. This is beneficial because metallic materials typically have high thermal conductivity. In addition, metallic materials typically absorb UV radiation, so that a metallic layer or a metallic foil can serve as a radiation protection layer. It is understood that the material of the heat-conducting layer does not necessarily have to be a metal.
  • the (in this case typically one-piece) thermally conductive component extends both into the first
  • the thermally conductive component thus covers the edge between the first and the second surface area, so that a heat conduction or a
  • Heat transfer between the first and second surface area can be done. In principle, it is favorable if the heat-conducting component covers the largest possible area in order to make optimal use of the heat-conducting effect of the component. Therefore, it is favorable if that
  • thermally conductive component extends into both the first and in the second surface area.
  • the heat-conducting component may, if appropriate, be mounted only in the first surface region, which is formed adjacent to the optically used region of the optical element, or possibly only in the second surface region.
  • the heat-conducting component is embedded between a first adhesive layer and a second adhesive layer.
  • the first and second adhesive layers may each be formed in the manner of a double-sided adhesive tape, between which the
  • thermally conductive component in particular the heat-conducting layer, is arranged.
  • the heat-conducting component in the first surface area and / or in the second surface area does not extend to the edge of the film. As described above, no liquid is allowed to enter the space between the film and the first and second surface areas. In order to achieve this, it can be favorable if the thermally conductive component, in particular in the form of the heat-conducting layer, does not extend to the edge of the film, but has a distance of, for example, more than approximately 1 mm or approximately 2 mm from this , In this way, one or optionally several adhesive layers can be arranged between the film and the first or second surface region in a respective peripheral edge region of the film, which seal the gap between the film and the first or second surface region at the edge.
  • the thermally conductive component is a preferably metallic material having a thermal conductivity greater than 100 W rrf 1 K "in. As described above, it may be for example in the heat conductive member is a metallic layer whose thermal conductivity in the above- specified range
  • Thermal conductivity of metallic materials is typically less than 500 W m "1 K " 1 .
  • the film itself is formed as a heat-conducting, preferably metallic component with a thermal conductivity of more than 100 W m "1 K " 1 .
  • a heat-conducting component between the film and the first and / or the second surface region can generally be dispensed with.
  • thermally conductive foil usually not come into question.
  • the hydrophobic material is applied in the form of a coating on the film, so that the film itself can be formed from a non-hydrophobic, such as metallic material.
  • Thermal conductivity of metallic materials typically less than 500 W m "1 K " .
  • Surface area is appropriate, it may in particular be a material which is selected from the group comprising: Ag, Cu, Au, Al, Mo, brass, Zn, Mg, tungsten, carbon (eg, graphite, nanotubes, diamond), SiC, AlN, Si, NiP.
  • the hydrophobic material of the film is selected from the group comprising: polyolefins, e.g. Polytetrafluoroethylene (PTFE) or polypropylene, polyacrylates, e.g. (Poly (methyl) methacrylate (polyvinyl chlorides, polystyrenes, polysiloxanes, polycarbonates and epoxy polymers) PTFE or Teflon, in particular, can easily be produced in the form of a film and is therefore very suitable for the present application the hydrophobic material may have other materials, for example in the form of fibers to increase the group comprising: polyolefins, e.g. Polytetrafluoroethylene (PTFE) or polypropylene, polyacrylates, e.g. (Poly (methyl) methacrylate (polyvinyl chlorides, polystyrenes, polysiloxanes, polycarbonates and epoxy polymers) PTFE or Teflon, in particular, can easily be produced in the form of
  • the hydrophobic material of the film is applied on the side of the film facing away from the first and the second surface region in the form of a coating.
  • the film itself may consist of a non-hydrophobic material.
  • the material of the film in this case can have a high thermal conductivity and serve as a heat-conducting component, as described above.
  • the film coated with the hydrophobic material may be, for example, a metal foil coated with hydrophobic molecules containing one or more fluoroalkyl groups and / or
  • colloidal SiO 2 nanoparticles or SiO 2 solute can be applied to the metal foil and provided with a fluorosilane coating.
  • Another possibility for forming the hydrophobic coating is the application of a layer of colloidal silicon with a hydrocarbon layer.
  • the hydrophobic material is roughened or structured on the side of the film facing away from the first and the second surface region in order to achieve a higher hydrophobicity. It It has been found that by structuring or by creating a rough surface in the region of the hydrophobic material, the hydrophobic properties of the hydrophobic material can be improved.
  • the film or the hydrophobic material of the film may be subjected to a surface treatment, for example an etching process, a plasma treatment and / or a mechanical treatment, as it is also used for increasing the adhesion to the adhesive layer.
  • the film has a thickness of less than 500 pm, preferably less than 350 pm.
  • the installation space available for attaching the film is very limited, in particular in the case of projection exposure systems for immersion lithography.
  • the thickness of the film should not be too small, i. the film should typically have a minimum thickness of greater than about 50 microns.
  • a radiation protective layer is applied to the first surface area and / or to the second surface area of the optical element. If appropriate, the film can be applied directly to the uncoated material of the optical element
  • Radiation protection layer As described above, such a radiation protective layer is absorbent or ideally impermeable for at least one (laser) wavelength in the UV wavelength range of less than 250 nm. The radiation protective layer thus protects both the hydrophobic material and the adhesive layer (s) from degradation by radiation from within the optical element.
  • the material of the optical element may be synthetic, amorphous or optionally crystalline quartz glass (SiO 2 ).
  • the optical Element may also be formed of other materials, for example of barium fluoride (BaF 2 ) or of germanium dioxide (Ge0 2 ).
  • the first surface area forms a
  • the optically utilized region of the optical element in this case is typically formed from the end face of the conically shaped part of the optical element.
  • the optical element may be a lens, but it is also possible that e.g. a plane-parallel plate has a conical volume region or a conical partial volume, at the end face of the lens or the plate is immersed in the immersion liquid.
  • the optically utilized portion of the optical element is typically polished, while the first and second surface portions are on a generally mat, i. unpolished area of the optical element formed.
  • the second surface area is planar and annularly surrounding the first surface area.
  • the peripheral edge is typically between the planar surface area and at least in the region of the edge at an angle to the second
  • the optical element may in this case, for example, as a plano-convex lens or as a plane-parallel plate
  • the invention also relates to an optical arrangement, in particular a
  • Projection exposure apparatus for immersion lithography which has at least one optical element as described above.
  • the optical element in this case is typically arranged in a projection objective of the projection exposure apparatus, which serves to image a structure onto a photosensitive substrate.
  • the optical element may be one adjacent to the photosensitive substrate and thus to the
  • Radiation exit side of the projection lens arranged optical element for example in the form of a lens, which is at least partially wetted by the immersion liquid.
  • the last optical element is a plane plate with a conical
  • At least one further optical element e.g. a lens
  • This lens or the plane plate can also be designed as described above.
  • the optical arrangement comprises a
  • Immersion liquid in particular water, in which the optical element is immersed at least on one end face.
  • Projection exposure equipment enables the imaging of smallest structures with high resolution and depth of field.
  • a further aspect of the invention relates to a method for producing an optical element as described above, comprising the steps:
  • the film is preferably bonded via an adhesive bond to the first and second surface regions of the optical element.
  • the purpose is typically at least one adhesive layer, for example in the manner of a double-sided adhesive tape, for example, from a
  • closed-cell acrylate adhesive (without foam backing) may be applied or glued to the film and the adhesive layer provided with the film is attached to the optical element, more specifically to the first and the second surface area, or glued.
  • providing the film comprises forming the film to form a bend around the peripheral edge, and bonding the formed film to the first surface region and to the second surface region of the optical element.
  • the forming of the film to form the bend in the area of the peripheral edge can be done by embossing, by deep drawing, etc.
  • the bend forms a continuous or possibly unsteady transition between the two film sections which cover the first and the second surface area, respectively.
  • a thermally conductive component in particular a heat-conducting layer, for example in the form of a metal foil, can be introduced between the film and the first and / or the second surface region.
  • the heat-conducting layer can in particular be embedded between two adhesive layers and may not extend to the edge of the first and / or the second surface region.
  • the film can also be formed from a heat-conducting, such as metallic material itself and provided with a hydrophobic coating. Such a coating can be applied to the side of the film facing away from the first and the second surface region before or after the film has been formed.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a projection exposure apparatus for immersion lithography with an optical element in the form of a lens, which has a conical volume region which partially dips into an immersion liquid
  • FIG. 1 Production of an optical element according to FIG. 1, which has a film with a hydrophobic material, as well as
  • a heat-conducting layer is introduced between the film and a first and second surface region of the optical element.
  • Fig. 1 is an optical arrangement 10 in the form of a
  • Projection exposure apparatus for microlithography more precisely in the form of a wafer scanner, for the production of highly integrated
  • the optical arrangement 10 comprises as light source an excimer laser 11 for generating radiation 2 having a useful wavelength ⁇ ⁇ of 193 nm, whereby other useful wavelengths, for example 248 nm, are possible.
  • ⁇ ⁇ useful wavelength of 193 nm
  • Lighting system 12 generates in its exit plane a large, sharply defined and adapted to the telecentricity requirements of a downstream projection lens 13 image field.
  • a device 14 for holding and manipulating a (not shown) photomask is arranged so that it lies in the object plane 15 of the projection lens 13 and is movable in this plane for scanning in a direction indicated by an arrow 16 departure direction.
  • level 15 also referred to as mask level
  • Projection lens 13 the one image of the photomask on a reduced scale, for example, on a scale of 4: 1 or 5: 1 or 10: 1, on one with a
  • Photoresist layer occupied wafer 17 images.
  • the serving as a photosensitive substrate wafer 17 is arranged so that the plane
  • Substrate surface 18 coincides with the photoresist layer substantially with the image plane 19 of the projection lens 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 3, 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 volume region 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. Between the end face 4 and the substrate surface 18 is an immersion liquid 22, in the present case water, more precisely ultrapure water, arranged to increase the output side numerical aperture of the projection lens 13.
  • Immersion fluid 22 may be the imaging of structures on the
  • the gap forming the gap is usually between 2 mm and 4 mm in size.
  • the lens element 1 consists of synthetic, amorphous quartz glass (S1O2) and has the conical volume region 3 described above, on the underside of which the end face 4 of the lens element 1 is formed.
  • the radiation 2 generated by the light source 1 passes through the end face of the lens element 1, which forms or limits an optically used region 4 of the lens element 1.
  • a first surface area 5 in the form of a circumferential jacket surface of the conical lens part 3 surrounds the optically used area 4 and is partially wetted by the immersion liquid 22.
  • a planar, second surface region 6 adjoins. Between the conical first surface area 5 and the second plan
  • Surface region 6 is an annular peripheral edge 7 is formed, that is, the first and second surface region 5, 6 are aligned in the radial direction at an angle to each other, which is more than about 100 ° in the example shown. Both by the first surface area 5 in the form of the lateral surface and by the planar second surface area 6, the radiation 2 of the light source 11 does not pass through, ie these two surface areas 5, 6 are located outside the beam path of the radiation 2 generated by the light source 11.
  • Lens element 1 resulting in a local change in the refractive index and causes the lens element 1 deforms locally due to the thermal expansion. Both effects can lead to image errors and are therefore undesirable.
  • a film 8 is applied to the lens element 1, which has a hydrophobic material, as described below with reference to FIG. 2a-d becomes.
  • FIG. 2 a shows a one-piece film 8 with a three-dimensional geometry, which is adapted to the geometry of the optical element 1, more precisely to the geometry of the first and second surface regions 5, 6.
  • the film 8 is only on her
  • Immersion liquid 22 side facing formed of a hydrophobic material which is applied in the form of a coating 34 on the film 8.
  • the coating 34 may be applied to the film 8 before or optionally after preforming.
  • the film 8 consists of a metallic material, for example of silver, and thus simultaneously serves as thermally conductive component.
  • the film 8 has in the example shown a typical constant thickness D, which is less than 500 ⁇ , preferably less than 350 pm and which generally does not fall below a thickness D of 50 pm.
  • the hydrophobic material coating 34 may include, for example, hydrophobic molecules having fluoroalkyl groups and / or hydrocarbon groups. Also, the application of colloidal Si0 2 nanoparticles or SiO 2 - soot, which are provided with a fluorosilane coating is possible to form the hydrophobic material. Alternatively, a layer of
  • colloidal silicon may be provided with a hydrocarbon layer to form the hydrophobic coating 34. It is understood that the hydrophobic coating 34 of the film 8 may also be formed in a manner other than that described here.
  • the film 8 is preformed, i. this has a first, conical foil section 8a and a second plan
  • Foil section 8b between which a bend 8c or a rounding is formed, which forms a continuous transition between the film sections 8a, 8b.
  • the transition between the film sections 8a, 8b can also be discontinuous, i. the bend 8c forms a kink.
  • the preformed film 8 can be produced, for example, by embossing or deep-drawing an annular or circular planar film which is suitably cut to size.
  • the three-dimensionally-shaped film 8 may be formed in a generative layer-building process, e.g. using a 3D printer. The preforming of the film 8 facilitates the application of the film 8 to the first and second surface regions 5, 6 of the optical element 1.
  • Fig. 2b shows the preformed film 8, to which an adhesive layer 30 is applied in the form of an adhesive tape.
  • the adhesive layer 30 has a first adhesive ply portion 30a applied to the conical film portion 8a to bond the film 8 to the first surface portion 5.
  • a second adhesive layer portion 30b is on the plan,
  • annular film portion 8b of the film 8 is applied and serves for
  • the adhesive layer 30 is formed in two parts, so that the region of the bend 8c is not provided with an adhesive layer 30.
  • two adhesive layer sections 30a, 30b it can be avoided that the adhesive layer 30 must be preformed, as is the case with the film 8.
  • the film 8 is only over the second
  • Adhesive layer portion 30b connected to the second, planar surface region 6 of the optical element 1. In between the first
  • Fig. 2c shows the film 8 of Fig. 2b when attached to the optical element 1.
  • the optical element 1 is in the first and second
  • a radiation protective layer 33 applied which consists of a material which at wavelengths of less than 250 nm, in particular at the useful wavelength ⁇ ⁇ , has absorbing properties or is substantially impermeable to radiation at these wavelengths.
  • an oxidic material may be used, for example, titanium dioxide (TiO 2 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), hafnium dioxide (HfO 2 ), zirconium dioxide (ZrO 2 ), etc.
  • the first gusset portion 30a is connected to the conical foil portion 8a of the preformed film 8 with the first, conical surface region 5 of the optical element 1.
  • the second adhesive ply portion 30b is to plan on the
  • Foil section 8b connected to the second, planar surface region 6 of the optical element 1.
  • the film 8 is placed on the first and second surface region 5, 6 of the optical element 1, as indicated in Fig. 2c by arrows.
  • Fig. 2d shows the optical element 1 after completion of the connection process. Since the first and second adhesive ply portions 30a, 30b each circulate annularly, no immersion liquid 22 can penetrate into the space between the film 8 and the first and second surface portions 5, 6.
  • a method for producing an optical element 1 is shown, which differs from that in connection with Figs. 2a-d
  • the film 8 itself consists of a hydrophobic material, in the shown
  • Example of PTFE It is understood that other hydrophobic materials can be used which can be made in the form of a film 8, for example other polyolefins, e.g. Polypropylene, polyacrylates, e.g. (Poly) methyl methacrylate, (poly) vinyl chlorides, polystyrenes, polysiloxanes, polycarbonates, epoxy polymers, etc.
  • polyolefins e.g. Polypropylene
  • polyacrylates e.g. (Poly) methyl methacrylate
  • (poly) vinyl chlorides e.g. (Poly) methyl methacrylate
  • polystyrenes e.g. (Poly) vinyl chlorides
  • polystyrenes e.g. (Poly) methyl methacrylate
  • polysiloxanes e.g. (Poly) vinyl chlorides
  • polystyrenes e.g. (Poly) methyl methacrylate
  • a thermally conductive member in the form of a heat-conductive metallic layer 32 is introduced.
  • the metallic layer 32 is placed for this purpose on a first adhesive layer 30 having a first and second adhesive layer portion 30a, 30b as shown in Fig. 2b.
  • the hydrophobic material of the film 8 a may be necessary or favorable.
  • the hydrophobic material of the film 8 may alternatively or additionally also be structured and / or roughened on the side facing the immersion liquid 22 in order to increase its hydrophobicity.
  • the metallic layer 32 is formed integrally and extends both into the first surface region 5 and into the second surface region 6 of the optical element 1, ie the heat-conducting layer 32 covers the bend 8 c of the film 8 or the edge 7 between the first and second surface regions 5, 6. In this way, the heat-conducting layer 32 can produce a heat transfer between the first and the second surface region 5, 6.
  • Suitable materials for the heat-conducting layer 32 are in particular metals which have a high thermal conductivity of, for example, more than 100 W m "1 K “ 1 , for example silver, which has a thermal conductivity of 429 W m "1 K “ 1 , but also others Metals such as Ag, Cu, Au, Al, Mo, Zn, Mg, tungsten, alloys such as brass and non-metallic materials such as carbon (eg graphite, nanotubes, diamond), SiC, AlN, Si, NiP, ....
  • the heat-conductive layer 32 may be integrally formed without This must be preformed for this purpose, since the heat-conductive layer 32 is applied to the first adhesive layer 30.
  • the thermally conductive layer 32 may alternatively be preformed before it is applied to the first adhesive layer 30.
  • the heat-conducting layer 32 does not extend to the inner edge of the first surface region 5 or to the inner edge of the film 8 even to the outer edge of the second
  • the heat-conducting layer 32 may also extend to the edge of the first and / or second surface region 5, 6, provided that a sufficient tightness of the connection between the film 8 and the first and / or the second
  • the film 8 can cover not only the second surface portion 6 of the optical element 1, but possibly also other components, such as a socket or the like, on the optical element 1 is mounted in the projection lens 13.
  • the film 8, more specifically, its planar surface area 8b has a diameter larger than that
  • 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 or its base body can, in particular instead of amorphous quartz glass, also consist of another material which is transparent above a wavelength of approximately 250 nm or approximately 193 nm, for example of crystalline quartz glass (S1O2), barium fluoride (US Pat. BaF2) or germanium dioxide (GeO 2 ).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches Element ( ) zur Transmission von Strahlung, umfassend: einen ersten Oberflächenbereich (5), der einen optisch genutzten Bereich (4) des optischen Elements (1) umgibt, sowie einen zweiten Oberflächenbereich (6), der an den ersten Oberflächenbereich (5) angrenzt, wobei zwischen dem ersten Oberflächenbereich (5) und dem zweiten Oberflächenbereich (6) eine umlaufende Kante (7) gebildet ist. Das optische Element (1) weist eine den ersten Oberflächenbereich (5), die Kante (7) und den zweiten Oberflächenbereich (6) überdeckende einstückige Folie (8) auf, die zumindest an ihrer dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich (5, 6) abgewandten Seite ein hydrophobes Material aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung mit mindestens einem solchen optischen Element (1) sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen optischen Elements (1).

Description

Optisches Element, optische Anordnung und Herstellungsverfahren
Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2014 224 717.9 vom 03. Dezember 2014, deren gesamter
Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird.
Hintergrund der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein optisches Element zur Transmission von Strahlung, umfassend: einen ersten Oberflächenbereich, der einen optisch genutzten Bereich des optischen Elements umgibt, sowie einen zweiten
Oberflächenbereich, der an den ersten Oberflächenbereich angrenzt, wobei zwischen dem ersten Oberflächenbereich und dem zweiten Oberflächenbereich eine umlaufende Kante gebildet ist. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung mit einem solchen optischen Element sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen optischen Elements. Die Benetzung der Oberflächen von optischen Elementen mit Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, hat in der Regel negative Auswirkungen auf deren optische Eigenschaften. Durch die Benetzung können sich beispielsweise kontaminierende Stoffe wie Salze auf deren Oberflächen ausbilden. Diese Problematik spielt insbesondere in der Immersionslithographie eine Rolle, bei der zwischen einem letzten optischen Element eines Projektionsobjektivs und einem lichtempfindlichen Substrat eine Immersionsflüssigkeit eingebracht ist.
Es ist bekannt, dass die Benetzung eines optischen Elements außerhalb eines optisch genutzten Bereichs bzw. Durchmessers, an dem das optische Element in die Immersionsflüssigkeit eintaucht, sich negativ auf dessen optische
Eigenschaften auswirken kann: Verdampft die benetzende Flüssigkeit an einer Oberfläche außerhalb des optisch genutzten Oberflächenbereichs, entsteht Verdunstungskälte. Daher kann sich in dem benetzten Bereich eine
Wärmesenke ausbilden, die sich negativ auf das Temperaturgleichgewicht des optischen Elements auswirken kann. Beispielsweise kann sich dadurch bei optischen Elementen in Form von Linsen die Brechzahl des als Grundkörper verwendeten Materials lokal verändern, was zu Abbildungsfehlern führen kann.
Um eine Benetzung von optischen Elementen mit Wasser zu vermeiden oder um Wasser schnell von diesen zu entfernen, ist es bekannt, optische Elemente mit hydrophoben Beschichtungen zu versehen. Beispielsweise ist in der WO 2008/031576 A1 ein optisches Element aus einem für Wellenlängen im UV- Bereich transparenten Material beschrieben, auf das eine hydrophobe
Beschichtung aufgebracht ist. Die hydrophobe Beschichtung ist außerhalb des optisch freien Durchmessers bzw. außerhalb des optisch genutzten Bereichs des optischen Elements gebildet und weist zumindest eine UV-beständige und bevorzugt UV-Strahlung bei einer Wellenlänge von weniger als 260 nm absorbierende Schicht auf. Das optische Element kann als Plankonvexlinse ausgebildet sein, an deren planer Oberfläche ein konisch geformter Linsenteil ausgebildet ist. Die hydrophobe Beschichtung kann an der konischen Mantelfläche des konisch geformten Linsenteils und/oder an der planen Oberfläche gebildet sein.
Es hat sich gezeigt, dass die flüssigkeitsabweisenden Eigenschaften einer hydrophoben Beschichtung während der Lebensdauer des optischen Elements (in der Regel mehrere Jahre) z.B. aufgrund von dort angelagerten
Kontaminationen und/oder durch die Langzeit-Bestrahlung mit UV-Strahlung abnehmen können.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Element, eine optische Anordnung mit mindestens einem solchen optischen Element sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Elements anzugeben, bei denen der Einfluss der Benetzung mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser, auf die optischen Eigenschaften des optischen Elements reduziert werden kann.
Gegenstand der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein optisches Element der eingangs genannten Art, welches eine den ersten Oberflächenbereich, die Kante und den zweiten Oberflächenbereich überdeckende einstückige Folie aufweist, die zumindest an ihrer dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich
abgewandten Seite ein hydrophobes Material enthält bzw. aus diesem gebildet ist. Insbesondere kann die Folie insgesamt, d.h. nicht nur an ihrer dem ersten und zweiten Oberflächenbereich abgewandten Seite ein hydrophobes Material enthalten oder aus einem hydrophoben Material bestehen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, an Stelle einer hydrophoben
Beschichtung eine hydrophobe Eigenschaften aufweisende Folie auf das optische Element aufzubringen. Die Folie überdeckt hierbei sowohl den ersten Oberflächenbereich, der typischer Weise zumindest teilweise in die
Immersionsflüssigkeit eintaucht, als auch den zweiten Oberflächenbereich und die zwischen diesen Oberflächenbereichen gebildete Kante. In den von der Folie überdeckten Bereichen wird der Benetzung mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser, aufgrund der hydrophoben Eigenschaften der Folie entgegengewirkt. Die Folie ist typischer Weise zumindest mit dem ersten Oberflächenbereich und mit dem zweiten Oberflächenbereich des optischen Elements z.B. durch Kleben verbunden und überdeckt somit auch die umlaufende Kante zwischen den beiden Oberflächenbereichen.
Verliert das hydrophobe Material der Folie während der Lebensdauer des optischen Elements seine flüssigkeitsabweisenden Eigenschaften, so kann die Folie von dem optischen Element entfernt und gegen eine neue Folie ausgetauscht werden, ohne dass zu diesem Zweck das optische Element aus der optischen Anordnung entfernt werden muss, in welche dieses integriert ist. Im Gegensatz dazu müsste zum Austausch einer degradierten hydrophoben Beschichtung das optische Element zunächst aus der optischen Anordnung, beispielsweise einer Projektionsbelichtungsanlage, ausgebaut werden und in einer Beschichtungsanlage erneut beschichtet werden, was mit erheblichem Aufwand verbunden wäre.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Folie vorgeformt und weist im Bereich der umlaufenden Kante bevorzugt einen Übergang in Form einer Biegung bzw. eines gekrümmten Abschnitts auf. Um eine Benetzung des optischen Elements am Übergang zwischen dem ersten Oberflächenbereich und dem zweiten Oberflächenbereich zu vermeiden, an dem die umlaufende Kante gebildet ist, ist es günstig, wenn eine durchgängige bzw. einstückige Folie verwendet wird, die auch die Kante überdeckt. Bei einer nicht
vorgeformten einstückigen Folie besteht typischer Weise das Problem, dass diese nicht präzise genug an dem optischen Element, genauer gesagt an dem ersten und zweiten Oberflächenbereich positioniert werden kann, ohne dass es zum Einschluss von Luftblasen kommt, die sich ungünstig auf das Temperaturverhalten des optischen Elements auswirken können.
Um die Folie möglichst ohne den Einschluss von Luftblasen auf den ersten und zweiten Oberflächenbereich aufzubringen, wird bevorzugt eine vorgeformte Folie verwendet, die eine dreidimensionale Geometrie aufweist, welche an die Geometrie des optischen Elements, genauer gesagt an die Geometrie des ersten und zweiten Oberflächenbereichs und den Übergang im Bereich der Kante angepasst ist. Zu diesem Zweck weist die vorgeformte Folie typischer Weise einen ersten, z.B. konischen Folienabschnitt zur Verbindung mit dem ersten Oberflächenbereich und einen zweiten, z.B. planen Folienabschnitt zur Verbindung mit dem zweiten Oberflächenbereich auf. Gegebenenfalls kann die Folie sich über den zweiten Oberflächenbereich des optischen Elements weiter nach außen erstrecken, um dort vorhandene Bauteile zumindest teilweise abzudecken. In diesem Fall kann die Folie ggf. in einem über den zweiten Oberflächenbereich überstehenden Abschnitt eine an das zu überdeckende Bauteil angepasste Geometrie und/oder einen angepassten Zuschnitt aufweisen.
Die beiden Folienabschnitte der vorgeformten Folie sind typischer Weise unter einem Winkel zueinander ausgerichtet, der im Wesentlichen mit dem Winkel übereinstimmt, den die beiden Oberflächenbereiche des optischen Elements an der Kante miteinander einschließen. Auf diese Weise kann ein passgenauer Sitz der vorgeformten Folie an dem optischen Element erzeugt werden.
Zwischen den beiden Folienabschnitten ist ein Übergang in Form eines gekrümmten Abschnitts bzw. einer Biegung gebildet, der die beiden
Folienabschnitte in der Regel stetig miteinander verbindet. Der Übergang kann als Biegung mit einen (kleinen) Krümmungsradius von z.B. 2 mm oder weniger ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann der Übergang auch unstetig, d.h. als Biegung bzw. als gekrümmter Abschnitt in Form eines Knicks in der Folie, ausgebildet sein. Der vorgeformte Übergang zwischen den beiden Folienabschnitten und somit die dreidimensionale Form der Folie kann beispielsweise durch Prägen oder durch Tiefziehen einer Folie mit einer beispielsweise planen Geometrie erzeugt werden. Alternativ kann die gesamte Folie mit ihrer dreidimensionalen Geometrie schichtweise aufgebaut werden, beispielsweise mittels eines 3D-Druckers oder dergleichen. Die Verformung, insbesondere im Bereich des Übergangs zwischen den Folienabschnitten, ist auch nach der Anbringung der Folie am optischen Element bzw. nach dem ggf. erforderlichen Ablösen der Folie von dem optischen Element zu erkennen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Folie durch mindestens eine Klebelage mit dem ersten Oberflächenbereich und mit dem zweiten
Oberflächenbereich des optischen Elements verbunden. Die Klebelage verbindet die Folie bevorzugt flächig mit dem ersten und mit dem zweiten Oberflächenbereich. Ggf. ist es erforderlich, das hydrophobe Material der Folie bzw. die Folie selbst vorzubehandeln, um die Adhäsion an der Klebelage zu erhöhen. Zu diesem Zweck kann das hydrophobe Material der Folie einer Oberflächenbehandlung, beispielsweise einem Ätzprozess, einer Plasma- Behandlung und/oder einer mechanischen Bearbeitung unterzogen werden.
Bei einer Weiterbildung weist die Klebelage einen ersten Klebelagenabschnitt zur Verbindung der Folie mit dem ersten Oberflächenbereich und/oder einen zweiten Klebelagenabschnitt zur Verbindung der Folie mit dem zweiten
Oberflächenbereich auf. Aufgrund der flächigen Verbindung in dem ersten und/oder dem zweiten Oberflächenbereich ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Klebelage auch im Bereich der Kante bzw. des Knicks angebracht ist, d.h. dieser Bereich kann ausgespart werden.
Insbesondere wenn die Folie selbst als wärmeleitendes Bauteil ausgebildet ist, ist es ggf. ausreichend, die Folie nur an dem zweiten Klebelagenabschnitt mit dem zweiten Oberflächenbereich zu verbinden oder eine durchgehende
Klebelage zu verwenden, die sich nur teilweise in den ersten Oberflächenbereich hinein erstreckt. In diesem Fall kann die
Immersionsflüssigkeit in den nicht von der Klebelage bedeckten Bereich zwischen der Folie und dem optischen Element eindringen. Durch die wärmeleitenden Eigenschaften der Folie kann die Temperatur der
Immersionsflüssigkeit in diesem Bereich weitgehend homogenisiert werden, so dass das Eindringen der Immersionsflüssigkeit praktisch keine Auswirkungen auf die optischen Eigenschaften des optischen Elements hat.
Bevorzugt ist die Klebelage durch ein (doppelseitiges) Klebeband gebildet. Derartige Klebebänder sind mit vergleichsweise geringer Dicke von z.B. ca. 50 pm verfügbar. Insbesondere können der erste Klebelagenabschnitt durch einen ersten Abschnitt eines ersten doppelseitigen Klebebands und der zweite Klebelagenabschnitt durch einen zweiten Abschnitt eines doppelseitigen Klebebands gebildet sein, die jeweils flächig auf einen ersten bzw. zweiten Folienabschnitt der Folie aufgebracht werden, um mit dem ersten bzw. zweiten Oberflächenbereich des optischen Elements verbunden zu werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist zwischen der Folie und dem optischen Element ein bevorzugt einstückig ausgebildetes wärmeleitendes Bauteil angeordnet. Ein solches wärmeleitendes Bauteil zwischen der Folie und dem optischen Element ermöglicht es, eine lokale Temperaturänderung an dem optischen Element, welche z.B. durch die Benetzung mit einem
Flüssigkeitstropfen bzw. durch Verdunstungskälte an der dem optischen Element abgewandten Seite der Folie hervorgerufen werden kann, aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden Bauteils über eine große Oberfläche zu verteilen, so dass das Auftreten von zu großen lokalen
Temperaturgradienten in dem optischen Element und damit verbundene Aberrationen bzw. Abbildungsfehler vermieden werden können.
Bei einer Weiterbildung ist das wärmeleitende Bauteil als wärmeleitende Schicht, insbesondere als metallische Schicht, ausgebildet. Insbesondere wenn das optische Element in der Immersionslithographie eingesetzt wird, ist der für die Anbringung eines solchen Bauteils zur Verfügung stehende Bauraum typischer Weise verhältnismäßig klein, so dass keine Bauteile mit zu großer Dicke verwendet werden können. Die wärmeleitende Schicht kann eine Dicke aufweisen, die beispielsweise in einem Wertebereich zwischen 0,01 mm und 0,5 mm liegt.
Die wärmeleitende Schicht kann insbesondere auch zur Absorption von
Strahlung ausgebildet sein, die von dem optischen Element transmittiert wird. Bei der Strahlung, die von dem optischen Element transmittiert wird, handelt es sich typischer Weise um UV-Strahlung mit einer Nutz- bzw. Laser-Wellenlänge von weniger als 250 nm. Falls die wärmeleitende Schicht zumindest bei der Nutz-Wellenlänge der Strahlung, die von dem optischen Element transmittiert wird, absorbierend bzw. undurchlässig ist, kann die wärmeleitende Schicht als Strahlungs-Schutzschicht dienen, welche die Folie vor (Streu-)Strahlung aus dem optischen Element und somit vor dem ggf. auftretenden Verlust der flüssigkeitsabweisenden Eigenschaften des hydrophoben Materials bei der Bestrahlung mit UV-Strahlung schützt.
Die wärmeleitende Schicht kann insbesondere als Metallschicht bzw. als Metallfolie ausgebildet sein. Dies ist günstig, da metallische Materialien typischer Weise eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Zudem absorbieren metallische Materialien typischer Weise UV-Strahlung, so dass eine metallische Schicht bzw. eine metallische Folie als Strahlungs-Schutzschicht dienen kann. Es versteht sich, dass es sich bei dem Material der wärmeleitenden Schicht nicht zwingend um ein Metall handeln muss.
Bei einer weiteren Weiterbildung erstreckt sich das (in diesem Fall typischer Weise einstückige) wärmeleitende Bauteil sowohl in den ersten
Oberflächenbereich als auch in den zweiten Oberflächenbereich. Das wärmeleitende Bauteil überdeckt somit die Kante zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich, so dass eine Wärmeleitung bzw. ein
Wärmeübergang zwischen dem ersten und zweiten Oberflächenbereich erfolgen kann. Grundsätzlich ist es günstig, wenn das wärmeleitende Bauteil eine möglichst große Fläche überdeckt, um die wärmeleitende Wirkung des Bauteils optimal nutzen zu können. Daher ist es günstig, wenn das
wärmeleitende Bauteil sich sowohl in den ersten als auch in den zweiten Oberflächenbereich erstreckt. Alternativ kann das wärmeleitende Bauteil ggf. nur in dem ersten Oberflächenbereich angebracht sein, der benachbart zum optisch genutzten Bereich des optischen Elements gebildet ist, oder ggf. nur in dem zweiten Oberflächenbereich.
Bei einer Weiterbildung ist das wärmeleitende Bauteil zwischen eine erste Klebelage und eine zweite Klebelage eingebettet. Wie weiter oben beschrieben wurde, können die erste und die zweite Klebelage jeweils in der Art eines doppelseitigen Klebebands ausgebildet sein, zwischen denen das
wärmeleitende Bauteil, insbesondere die wärmeleitende Schicht, angeordnet ist.
Bei einer Weiterbildung erstreckt sich das wärmeleitende Bauteil in dem ersten Oberflächenbereich und/oder in dem zweiten Oberflächenbereich nicht bis zum Rand der Folie. Wie weiter oben beschrieben wurde, darf in den Zwischenraum zwischen der Folie und dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich keine Flüssigkeit eindringen. Um dies zu erreichen, kann es günstig sein, wenn das wärmeleitende Bauteil, insbesondere in Form der wärmeleitenden Schicht, sich nicht bis zum Rand der Folie erstreckt, sondern von diesem einen Abstand von beispielsweise mehr als ca. 1 mm oder ca. 2 mm aufweist. Auf diese Weise können in einem jeweiligen umlaufenden Randbereich der Folie eine oder ggf. mehrere Klebeschichten zwischen der Folie und dem ersten bzw. zweiten Oberflächenbereich angeordnet werden, welche den Zwischenraum zwischen der Folie und dem ersten bzw. zweiten Oberflächenbereich randseitig abdichten. Bei einer weiteren Ausführungsform weist das wärmeleitende Bauteil ein bevorzugt metallisches Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W rrf 1 K" auf. Wie weiter oben beschrieben wurde, kann es sich bei dem wärmeleitenden Bauteil beispielsweise um eine metallische Schicht handeln, deren Wärmeleitfähigkeit im oben angegebenen Bereich liegt. Die
Wärmeleitfähigkeit von metallischen Materialien liegt typischer Weise bei weniger als 500 W m"1 K"1. Die Wärmeleitfähigkeit des wärmeleitenden
Bauelements bezieht sich auf die Betriebstemperatur der optischen Anordnung, die in der Regel mit der Raumtemperatur (22°C) übereinstimmt.
Bei einer Ausführungsform ist die Folie selbst als wärmeleitendes, bevorzugt metallisches Bauteil mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W m"1 K"1 ausgebildet. In diesem Fall kann in der Regel auf das Vorsehen eines wärmeleitenden Bauteils zwischen der Folie und dem ersten und/oder dem zweiten Oberflächenbereich verzichtet werden. Typische hydrophobe
Materialien weisen in der Regel eine vergleichsweise geringe
Wärmeleitfähigkeit auf, so dass diese für die Realisierung einer
wärmeleitenden Folie in der Regel nicht in Frage kommen. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform ist es daher günstig, wenn das hydrophobe Material in Form einer Beschichtung auf die Folie aufgebracht wird, so dass die Folie selbst aus einem nicht hydrophoben, beispielsweise metallischen Material gebildet werden kann. Wie oben beschrieben wurde, liegt die
Wärmeleitfähigkeit von metallischen Materialien typischer Weise bei weniger als 500 W m"1 K" .
Bei dem Material mit der Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W m"1 K" des wärmeleitenden Bauteils in Form der Folie oder des wärmeleitenden Bauteils, welches zwischen der Folie und dem ersten und/oder zweiten
Oberflächenbereich angebracht ist, kann es sich insbesondere um ein Material handeln, welches ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Ag, Cu, Au, AI, Mo, Messing, Zn, Mg, Wolfram, Kohlenstoff (z.B. Grafit, Nanoröhren, Diamant), SiC, AIN, Si, NiP.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das hydrophobe Material der Folie ausgewählt aus der Gruppe umfassend: Polyolefine, z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polypropylen, Polyacrylate, z.B. (Poiy-)methyl-Methacrylat, (Polyvinylchloride, Polystyrene, Polysiloxane, Polycarbonate und Epoxypolymere. Insbesondere PTFE bzw. Teflon lässt sich leicht in Form einer Folie herstellen und ist für die vorliegende Anwendung daher gut geeignet. Es versteht sich, dass die Folie neben dem hydrophoben Material noch weitere Materialien aufweisen kann, beispielsweise in Form von Fasern zur Erhöhung der
Steifigkeit der Folie, etc.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das hydrophobe Material der Folie an der dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich abgewandten Seite der Folie in Form einer Beschichtung aufgebracht. In diesem Fall kann die Folie selbst aus einem nicht hydrophoben Material bestehen. Insbesondere kann das Material der Folie in diesem Fall eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen und als wärmeleitendes Bauelement dienen, wie weiter oben beschrieben wurde. Bei der mit dem hydrophoben Material beschichteten Folie kann es sich beispielsweise um eine Metallfolie handeln, die mit hydrophoben Molekülen beschichtet ist, welche eine oder mehrere Fluoralkylgruppen oder/und
Hydrocarbongruppen enthalten. Alternativ können auf die Metallfolie kolloidale SiO2-Nanopartikel oder SiO2-Soot aufgebracht und diese mit einer Fluorsilan- Beschichtung versehen werden. Eine weitere Möglichkeit zur Bildung der hydrophoben Beschichtung ist das Aufbringen einer Schicht aus kolloidalem Silizium mit einer Hydrocarbonschicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das hydrophobe Material an der dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich abgewandten Seite der Folie aufgeraut bzw. strukturiert, um eine höhere Hydrophobizität zu erreichen. Es hat sich gezeigt, dass durch eine Strukturierung bzw. durch das Erzeugen einer rauen Oberfläche im Bereich des hydrophoben Materials die hydrophoben Eigenschaften des hydrophoben Materials verbessert werden können. Um dies zu erreichen, kann die Folie bzw. das hydrophobe Material der Folie einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden, beispielsweise einem Ätzprozess, einer Plasma-Behandlung und/oder einer mechanischen Bearbeitung, wie sie auch für die Erhöhung der Adhäsion an der Klebelage verwendet wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Folie eine Dicke von weniger als 500 pm, bevorzugt von weniger als 350 pm auf. Wie weiter oben ausgeführt wurde, ist der zur Anbringung der Folie zur Verfügung stehende Bauraum insbesondere bei Projektionsbelichtungsanlagen für die Immersionslithographie sehr begrenzt. Die Dicke der Folie sollte jedoch auch nicht zu klein gewählt werden, d.h. die Folie sollte typischer Weise eine Mindest-Dicke von mehr als ca. 50 pm aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist an dem ersten Oberflächenbereich und/oder an dem zweiten Oberflächenbereich des optischen Elements eine Strahlungs-Schutzschicht aufgebracht. Die Folie kann gegebenenfalls unmittelbar auf das unbeschichtete Material des optischen Elements
aufgebracht werden. Es ist aber auch möglich, die Folie in einem beschichteten Bereich auf das optische Element aufzubringen, beispielsweise auf eine
Strahlungs-Schutzschicht. Wie weiter oben beschrieben wurde, ist eine solche Strahlungs-Schutzschicht für mindestens eine (Laser-)Wellenlänge im UV- Wellenlängenbereich von weniger als 250 nm absorbierend bzw. im Idealfall undurchlässig. Die Strahlungs-Schutzschicht schützt auf diese Weise sowohl das hydrophobe Material als auch die Klebeschicht(en) vor Degradation durch Strahlung aus dem Inneren des optischen Elements.
Bei dem Material des optischen Elements kann es sich um synthetisches, amorphes oder ggf. kristallines Quarzglas (SiO2) handeln. Das optische Element kann auch aus anderen Materialien, beispielsweise aus Bariumfluorid (BaF2) oder aus Germaniumdioxid (Ge02) gebildet sein.
Bei einer Ausführungsform bildet der erste Oberflächenbereich eine
umlaufende Mantelfläche eines konischen Volumenbereichs des optischen Elements. Die Ausbildung eines konischen Volumenbereichs an einem optischen Element ist günstig, wenn dieses für die Immersionslithographie genutzt werden soll, da das optische Element mit dem konischen
Volumenbereich in der Regel zumindest teilweise in die Immersionsflüssigkeit eintaucht. Der optisch genutzte Bereich des optischen Elements wird in diesem Fall typischer Weise von der Stirnseite des konisch geformten Teils des optischen Elements gebildet. Bei dem optischen Element kann es sich beispielsweise um eine Linse handeln, es ist aber auch möglich, dass z.B. eine planparallele Platte einen konischen Volumenbereich bzw. ein konisches Teilvolumen aufweist, an dessen Stirnseite die Linse bzw. die Platte in die Immersionsflüssigkeit eintaucht. Der optisch genutzte Bereich des optischen Elements ist typischer Weise poliert, der erste und zweite Oberflächenbereich sind hingegen an einem in der Regel matten, d.h. unpolierten Bereich des optischen Elements gebildet.
Bei einer Ausführungsform ist der zweite Oberflächenbereich plan und umgibt den ersten Oberflächenbereich ringförmig. In diesem Fall ist die umlaufende Kante typischer Weise zwischen dem planen Oberflächenbereich und dem zumindest im Bereich der Kante unter einem Winkel zum zweiten
Oberflächenbereich verlaufenden ersten Oberflächenbereich gebildet, der beispielsweise eine umlaufende Mantelfläche eines konischen Teils des optischen Elements bilden kann (s.o.). Das optische Element kann in diesem Fall beispielsweise als Plankonvexlinse oder als planparallele Platte
ausgebildet sein. Die Erfindung betrifft auch eine optische Anordnung, insbesondere eine
Projektionsbelichtungsanlage für die Immersionslithographie, die mindestens ein optisches Element wie weiter oben beschrieben aufweist. Das optische Element ist in diesem Fall typischer Weise in einem Projektionsobjektiv der Projektionsbelichtungsanlage angeordnet, das zur Abbildung einer Struktur auf ein lichtempfindliches Substrat dient. Bei dem optischen Element kann es sich um ein benachbart zum lichtempfindlichen Substrat und somit zur
Strahlungsaustrittsseite des Projektionsobjektivs angeordnetes optisches Element beispielsweise in Form einer Linse handeln, das zumindest teilweise von der Immersionsflüssigkeit benetzt wird. Für den Fall, dass es sich bei dem letzten optischen Element um eine Planplatte mit einem konischen
Volumenbereich handelt, welche vollständig von der Immersionsflüssigkeit umgeben ist, kann mindestens ein weiteres optisches Element, z.B. eine Linse, in dem Projektionsobjektiv vorgesehen sein, das zumindest teilweise von der Immersionsflüssigkeit benetzt wird. Auch diese Linse bzw. die Planplatte können wie weiter oben beschrieben ausgebildet sein.
Bei einer Ausführungsform umfasst die optische Anordnung eine
Immersionsflüssigkeit, insbesondere Wasser, in welche das optische Element zumindest an einer Stirnseite eintaucht. Eine solche
Projektionsbelichtungsanlage ermöglicht die Abbildung von kleinsten Strukturen mit hoher Auflösung und Tiefenschärfe.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements wie weiter oben beschrieben, umfassend die Schritte:
Bereitstellen des optischen Elements, Bereitstellen der Folie, sowie Verbinden der Folie mit dem ersten Oberflächenbereich und mit dem zweiten
Oberflächenbereich des optischen Elements.
Die Folie wird bevorzugt über eine Klebeverbindung mit dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich des optischen Elements verbunden. Zu diesem Zweck wird typischer Weise mindestens eine Klebelage, beispielsweise in der Art eines doppelseitigen Klebebands, das beispielsweise aus einem
geschlossenzelligen Acrylatklebstoff (ohne Schaumstoffträger) bestehen kann, auf die Folie aufgebracht bzw. aufgeklebt und die mit der Klebelage versehene Folie wird an dem optischen Element, genauer gesagt an dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich, angebracht bzw. angeklebt.
Bei einer Variante umfasst das Bereitstellen der Folie: Formen der Folie zur Ausbildung einer Biegung im Bereich der umlaufenden Kante, sowie Verbinden der geformten Folie mit dem ersten Oberflächenbereich und mit dem zweiten Oberflächenbereich des optischen Elements. Das Formen der Folie zum Bilden der Biegung im Bereich der umlaufenden Kante kann durch Prägen, durch Tiefziehen, etc. erfolgen. Gegebenenfalls ist es auch möglich, die gesamte Folie in einem generativen Schichtaufbauverfahren herzustellen, wobei auch die Biegung im Bereich der umlaufenden Kante geformt bzw. beim
schichtweisen Aufbauen gebildet wird. Wie weiter oben beschrieben wurde, bildet die Biegung einen stetigen oder ggf. unstetigen Übergang zwischen den beiden Folienabschnitten, die den ersten bzw. den zweiten Oberflächenbereich überdecken.
Wie weiter oben beschrieben wurde, kann zwischen die Folie und den ersten und/oder den zweiten Oberflächenbereich ein wärmeleitendes Bauelement, insbesondere eine wärmeleitende Schicht, z.B. in Form einer Metallfolie, eingebracht werden. Die wärmeleitende Schicht kann insbesondere zwischen zwei Klebelagen eingebettet werden und erstreckt sich ggf. nicht bis zum Rand des ersten und/oder des zweiten Oberflächenbereichs. Die Folie kann auch selbst aus einem wärmeleitenden, beispielsweise metallischen Material gebildet sein und mit einer hydrophoben Beschichtung versehen werden. Eine solche Beschichtung kann vor oder nach dem Formen der Folie auf die dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich abgewandte Seite der Folie aufgebracht 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 optischen Element in Form einer Linse, die einen konischen Volumenbereich aufweist, der teilweise in eine Immersionsflüssigkeit eintaucht,
Fig. 2a-d schematische Darstellungen mehrerer Prozessschritte bei der
Herstellung eines optischen Elements gemäß Fig. 1 , welches eine Folie mit einem hydrophoben Material aufweist, sowie
Fig. 3a-d schematische Darstellungen mehrerer Prozessschritte analog zu
Fig. 2a-d, bei denen zwischen der Folie und einem ersten und zweiten Oberflächenbereich des optischen Elements eine wärmeleitende Schicht eingebracht 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 11 zur Erzeugung von Strahlung 2 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 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 3, als auch in x- und y-Richtung senkrecht zu dieser Achse zu verfahren. Das Projektionsobjektiv 13 hat als der Bildebene 19 benachbartes Abschlusselement ein optisches Element 1 in Form einer Plankonvexlinse mit einem konischen Volumenbereich 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, um die ausgangsseitige numerische Apertur des Projektionsobjektivs 13 zu erhöhen. 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 (S1O2) und weist den weiter oben beschriebenen konischen Volumenbereich 3 auf, an dessen Unterseite die Stirnseite 4 des Linsenelements 1 gebildet ist. Die von der Lichtquelle 1 erzeugte Strahlung 2 tritt gerichtet durch die Stirnseite des Linsenelements 1 hindurch, die einen optisch genutzten Bereich 4 des Linsenelements 1 bildet bzw. diesen begrenzt. Ein erster Oberflächenbereich 5 in Form einer umlaufenden Mantelfläche des konischen Linsenteils 3 umgibt den optisch genutzten Bereich 4 und ist teilweise von der Immersionsflüssigkeit 22 benetzt. An den konischen, radial innen liegenden Linsenteil 3 bzw. an die konische Mantelfläche 5 grenzt radial außen liegend ein planer, zweiter Oberflächenbereich 6 an. Zwischen dem konischen ersten Oberflächenbereich 5 und dem planen zweiten
Oberflächenbereich 6 ist eine ringförmig umlaufende Kante 7 gebildet, d.h. der erste und zweite Oberflächenbereich 5, 6 sind in radialer Richtung unter einem Winkel zueinander ausgerichtet, der im gezeigten Beispiel mehr als ca. 100° beträgt. Sowohl durch den ersten Oberflächenbereich 5 in Form der Mantelfläche als auch durch den planen zweiten Oberflächenbereich 6 tritt die Strahlung 2 der Lichtquelle 11 nicht gerichtet hindurch, d.h. diese beiden Oberflächenbereiche 5, 6 befinden sich außerhalb des Strahlengangs der von der Lichtquelle 11 erzeugten Strahlung 2.
An den nicht bzw. nur teilweise in die Immersionsflüssigkeit 22 eintauchenden Oberflächenbereichen 5, 6 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 eine Folie 8 aufgebracht, die ein hydrophobes Material aufweist, wie nachfolgend anhand von Fig. 2a-d beschrieben wird.
In Fig. 2a ist eine einstückige Folie 8 mit einer dreidimensionalen Geometrie dargestellt, welche an die Geometrie des optischen Elements 1 , genauer gesagt an die Geometrie der ersten und zweiten Oberflächenbereiche 5, 6 angepasst ist. Im gezeigten Beispiel ist die Folie 8 nur an ihrer der
Immersionsflüssigkeit 22 zugewandten Seite aus einem hydrophoben Material gebildet, welches in Form einer Beschichtung 34 auf die Folie 8 aufgebracht ist. Die Beschichtung 34 kann vor oder ggf. nach dem Vorformen auf die Folie 8 aufgebracht werden. Die Folie 8 besteht im gezeigten Beispiel aus einem metallischen Material, beispielsweise aus Silber, und dient somit gleichzeitig als wärmeleitendes Bauteil. Die Folie 8 weist im gezeigten Beispiel eine typischer Weise konstante Dicke D auf, die bei weniger als 500 μιτι, bevorzugt von weniger als 350 pm liegt und die in der Regel eine Dicke D von 50 pm nicht unterschreitet.
Die Beschichtung 34 aus dem hydrophoben Material kann beispielsweise hydrophobe Moleküle mit Fluoraklylgruppen und/oder Hydrocarbongruppen enthalten. Auch das Aufbringen von kolloidalen Si02-Nanopartikeln oder SiO2- Soot, die mit einer Fluorsilan-Beschichtung versehen werden, ist möglich, um das hydrophobe Material zu bilden. Alternativ kann eine Schicht aus
kolloidalem Silizium mit einer Hydrocarbonschicht versehen werden, um die hydrophobe Beschichtung 34 zu bilden. Es versteht sich, dass die hydrophobe Beschichtung 34 der Folie 8 auch auf eine andere als die hier beschriebene Art ausgebildet sein kann.
Bei dem in Fig. 2a gezeigten Beispiel ist die Folie 8 vorgeformt, d.h. diese weist einen ersten, konischen Folienabschnitt 8a und einen zweiten, planen
Folienabschnitt 8b auf, zwischen denen eine Biegung 8c bzw. eine Verrundung gebildet ist, die einen stetigen Übergang zwischen den Folienabschnitten 8a, 8b bildet. Gegebenenfalls kann der Übergang zwischen den Folienabschnitten 8a, 8b auch unstetig erfolgen, d.h. die Biegung 8c bildet einen Knick. Die vorgeformte Folie 8 kann beispielsweise durch Prägen oder Tiefziehen einer kreisringförmigen oder kreisförmigen planen Folie erzeugt werden, die geeignet zugeschnitten wird. Gegebenenfalls kann die dreidimensional geformte Folie 8 in einem generativen Schichtaufbauverfahren z.B. mittels eines 3D-Druckers, hergestellt werden. Das Vorformen der Folie 8 erleichtert das Aufbringen der Folie 8 auf den ersten und zweiten Oberflächenbereich 5, 6 des optischen Elements 1.
Fig. 2b zeigt die vorgeformte Folie 8, auf die eine Klebelage 30 in Form eines Klebebands aufgebracht ist. Im gezeigten Beispiel weist die Klebelage 30 einen ersten Klebelagenabschnitt 30a auf, der auf den konischen Folienabschnitt 8a aufgebracht ist, um die Folie 8 mit dem ersten Oberflächenbereich 5 zu verbinden. Ein zweiter Klebelagenabschnitt 30b ist auf den planen,
ringförmigen Folienabschnitt 8b der Folie 8 aufgebracht und dient zur
Verbindung der Folie 8 mit dem zweiten, planen Oberflächenbereich 6 des optischen Elements 1. Im gezeigten Beispiel ist die Klebelage 30 zweiteilig ausgebildet, so dass der Bereich der Biegung 8c nicht mit einer Klebelage 30 versehen ist. Durch die Verwendung von zwei Klebelagenabschnitten 30a, 30b kann vermieden werden, dass die Klebelage 30 vorgeformt werden muss, wie diese bei der Folie 8 der Fall ist.
Gegebenenfalls kann auf das Vorsehen des ersten Klebelagenabschnitts 30a verzichtet werden, .d.h. die Folie 8 wird nur über den zweiten
Klebelagenabschnitt 30b mit dem zweiten, planen Oberflächenbereich 6 des optischen Elements 1 verbunden. In den zwischen dem ersten
Oberflächenbereich 5 und der Folie 8 gebildeten Spalt kann in diesem Fall die Immersionsflüssigkeit 22 eindringen, was aufgrund der wärmeleitenden
Eigenschaften der in Fig. 2a, b gezeigten Folie 8, welche eine Homogenisierung der Temperatur im Bereich des Spalts bewirkt, jedoch nahezu keine
Auswirkungen auf die Abbildungsqualität des optischen Elements 1 hat.
Fig. 2c zeigt die Folie 8 von Fig. 2b bei der Anbringung an dem optischen Element 1. Auf das optische Element 1 ist in dem ersten und zweiten
Oberflächenbereich 5, 6 eine Strahlungs-Schutzschicht 33 aufgebracht, die aus einem Material besteht, welches bei Wellenlängen von weniger als 250 nm, insbesondere bei der Nutzwellenlänge λΒ, absorbierende Eigenschaften aufweist bzw. für Strahlung bei diesen Wellenlängen im Wesentlichen undurchlässig ist. Als Strahlungs-Schutzschicht 33 kann beispielsweise ein oxidisches Material dienen, z.B. Titandioxid (TiO2), Tantalpentoxid (Ta2O5), Hafniumdioxid (HfO2), Zirkondioxid (ZrO2) etc. Wie in Fig. 2c zu erkennen ist, wird der erste Kiebelagenabschnitt 30a an dem konischen Folienabschnitt 8a der vorgeformten Folie 8 mit dem ersten, konischen Oberflächenbereich 5 des optischen Elements 1 verbunden.
Entsprechend wird der zweite Klebelagenabschnitt 30b an dem planen
Folienabschnitt 8b mit dem zweiten, planen Oberflächenbereich 6 des optischen Elements 1 verbunden. Zu diesem Zweck wird die Folie 8 auf den ersten und zweiten Oberflächenbereich 5, 6 des optischen Elements 1 aufgesetzt, wie in Fig. 2c durch Pfeile angedeutet ist. Fig. 2d zeigt das optische Element 1 nach dem Abschluss des Verbindungsprozesses. Da der erste und der zweite Klebelagenabschnitt 30a, 30b jeweils ringförmig umlaufen, kann keine Immersionsflüssigkeit 22 in den Zwischenraum zwischen der Folie 8 und dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich 5, 6 eindringen.
In Fig. 3a-d ist ein Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements 1 dargestellt, welches sich von dem in Zusammenhang mit Fig. 2a-d
beschriebenen Verfahren zunächst dadurch unterscheidet, dass die Folie 8 selbst aus einem hydrophoben Material besteht, und zwar im gezeigten
Beispiel aus PTFE. Es versteht sich, dass auch andere hydrophobe Materialien verwendet werden können, die in Form einer Folie 8 hergestellt werden können, beispielsweise andere Polyolefine, z.B. Polypropylen, Polyacrylate, z.B. (Poly-)methyl-Methacrylat, (Poly-)Vinylchloride, Polystyrenen, Polysiloxane, Polycarbonate, Epoxypolymere, etc.
Zwischen die vorgeformte Folie 8 und den ersten und zweiten
Oberflächenbereich 5, 6 ist bei dem in Fig. 3a-d gezeigten Beispiel ein wärmeleitendes Bauteil in Form einer wärmeleitenden metallischen Schicht 32 eingebracht ist. Wie in Fig. 3b zu erkennen ist, wird die metallische Schicht 32 zu diesem Zweck auf eine erste Klebelage 30 aufgelegt, die wie in Fig. 2b einen ersten und zweiten Klebelagenabschnitt 30a, 30b aufweist. Eine zweite Klebelage 31 , die ebenfalls einen ersten Klebelagenabschnitt 31a und einen zweiten Klebelagenabschnitt 31 b aufweist, bedeckt die wärmeleitende Schicht 32, so dass diese zwischen der ersten und der zweiten Klebelage 30, 31 eingebettet ist.
Zur Verbesserung der Adhäsion der Folie 8 an der ersten Klebelage 30 ist es ggf erforderlich bzw. günstig, das hydrophobe Material der Folie 8 einer
Oberflächenbehandlung, beispielsweise einem Ätzprozess, einer Plasma- Behandlung und/oder einer mechanischen Bearbeitung zu unterziehen. Das hydrophobe Material der Folie 8 kann alternativ oder zusätzlich auch auf der der Immersionsflüssigkeit 22 zugewandten Seite strukturiert und/oder aufgeraut werden, um dessen Hydrophobizität zu erhöhen. Zu diesem Zweck kann die Folie 8 auf der der Immersionsflüssigkeit 22 zugewandten Seite einer
Oberflächenbehandlung unterzogen werden, beispielsweise einem Ätzprozess, einer Plasma-Behandlung und/oder einer mechanischen Bearbeitung. Es versteht sich, dass eine solche Behandlung auch an der in Fig. 2a-d
beschriebenen Folie 8, genauer gesagt an deren hydrophober Beschichtung 34, durchgeführt werden kann.
Wie ebenfalls in Fig. 2b zu erkennen ist, ist die metallische Schicht 32 einteilig ausgebildet und erstreckt sich sowohl in den ersten Oberflächenbereich 5 als auch in den zweiten Oberflächenbereich 6 des optischen Elements 1 , d.h. die wärmeleitende Schicht 32 überdeckt die Biegung 8c der Folie 8 bzw. die Kante 7 zwischen dem ersten und zweiten Oberflächenbereich 5, 6. Auf diese Weise kann die wärmeleitende Schicht 32 eine Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich 5, 6 herstellen. Als Materialien für die wärmeleitende Schicht 32 eignen sich insbesondere Metalle, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit von beispielsweise mehr als 100 W m"1 K"1 aufweisen, beispielsweise Silber, welches eine Wärmeleitfähigkeit von 429 W m"1 K"1 aufweist, aber auch andere Metalle wie z.B. Ag, Cu, Au, AI, Mo, Zn, Mg, Wolfram, Legierungen wie z.B. Messing sowie nicht metallische Materialien wie Kohlenstoff (z.B. Grafit, Nanoröhren, Diamant), SiC, AIN, Si, NiP, ... . Die wärmeleitende Schicht 32 kann einstückig ausgebildet werden, ohne dass diese zu diesem Zweck vorgeformt werden muss, da die wärmeleitende Schicht 32 auf die erste Klebelage 30 aufgebracht wird. Die wärmeleitende Schicht 32 kann alternativ vorgeformt werden, bevor diese auf die erste Klebelage 30 aufgebracht wird.
Wie insbesondere in Fig. 3b zu erkennen ist, erstreckt sich die wärmeleitende Schicht 32 weder bis zum inneren Rand des ersten Oberflächenbereichs 5 bzw. zum inneren Rand der Folie 8 noch bis zum äußeren Rand des zweiten
Oberflächenbereichs 6 bzw. bis zum äußeren Rand der Folie 8, sondern weist von diesem einen Abstand von mehr als ca. 1 mm oder von mehr als ca. 2 mm auf. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Immersionsflüssigkeit 22 in den Bereich zwischen der Folie 8 und den ersten und den zweiten
Oberflächenbereich 5, 6 eindringen kann. Gegebenenfalls kann sich die wärmeleitende Schicht 32 auch bis zum Rand des ersten und/oder zweiten Oberflächenbereichs 5, 6 erstrecken, sofern eine ausreichende Dichtigkeit der Verbindung zwischen der Folie 8 und dem ersten und/oder dem zweiten
Oberflächenbereich 5, 6 sichergestellt ist.
Anders als in Fig. 2a-d und in Fig. 3a-d gezeigt ist, kann die Folie 8 nicht nur den zweiten Oberflächenbereich 6 des optischen Elements 1 überdecken, sondern ggf. auch weitere Bauteile, beispielsweise eine Fassung oder dergleichen, an der das optische Element 1 in dem Projektionsobjektiv 13 befestigt ist. In diesem Fall weist die Folie 8, genauer gesagt deren planer Oberflächenbereich 8b einen Durchmesser auf, der größer ist als der
Durchmesser des optischen Elements 1 bzw. der Durchmesser des zweiten, planen Oberflächenbereichs 6. Gegebenenfalls kann der zweite
Oberflächenbereich 6 in dem über das optische Element 1 überstehenden Abschnitt an die Geometrie von dort vorhandenen Bauteilen angepasst werden, indem die Folie 8 in diesem Abschnitt vorgeformt oder geeignet zugeschnitten wird. Es versteht sich, dass optische Elemente für die Immersionslithographie nicht zwingend die weiter oben beschriebene plankonvexe Geometrie aufweisen müssen, ein konisch ausgeformter Volumenbereich 3 ist jedoch für derartige optische Elemente typisch. Das optische Element 1 bzw. dessen Grundkörper kann insbesondere an Stelle von amorphem Quarzglas auch aus einem anderen Material bestehen, welches oberhalb einer Wellenlänge von ca. 250 nm bzw. ca. 193 nm transparent ist, beispielsweise aus kristallinem Quarzglas (S1O2), Bariumfluorid (BaF2) oder Germaniumdioxid (GeO2).

Claims

Patentansprüche
1. Optisches Element (1 ) zur Transmission von Strahlung (2), umfassend: einen ersten Oberflächenbereich (5), der einen optisch genutzten Bereich (4) des optischen Elements (1 ) umgibt, sowie
einen zweiten Oberflächenbereich (6), der an den ersten
Oberflächenbereich (5) angrenzt, wobei zwischen dem ersten
Oberflächenbereich (5) und dem zweiten Oberflächenbereich (6) eine umlaufende Kante (7) gebildet ist,
gekennzeichnet durch
eine den ersten Oberflächenbereich (5), die Kante (7) und den zweiten Oberflächenbereich (6) überdeckende einstückige Folie (8), die zumindest an ihrer dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich (5, 6)
abgewandten Seite ein hydrophobes Material aufweist.
2. Optisches Element nach Anspruch 1 , bei dem die Folie (8) vorgeformt ist und im Bereich der umlaufenden Kante (7) bevorzugt eine Biegung (8c) aufweist.
3. Optisches Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Folie (8) über mindestens eine Klebelage (30, 31 ) mit dem ersten Oberflächenbereich (5) und mit dem zweiten Oberflächenbereich (6) des optischen Elements (1 ) verbunden ist.
4. Optisches Element nach Anspruch 3, bei dem die Klebelage (30, 31 ) einen ersten Klebelagenabschnitt (30a, 31a) zur Verbindung der Folie (8) mit dem ersten Oberflächenbereich (5) und einen zweiten Klebelagenabschnitt (30b, 31 b) zur Verbindung der Folie (8) mit dem zweiten Oberflächenbereich (6) aufweist.
5. Optisches Element nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Klebelage (30, 31 ) durch ein Klebeband gebildet ist.
6. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Folie (8) und dem ersten und/oder dem zweiten
Oberflächenbereich (5, 6) ein wärmeleitendes Bauteil (32) angeordnet ist.
7. Optisches Element nach Anspruch 6, bei dem das wärmeleitende Bauteil als wärmeleitende Schicht (32), insbesondere als metallische Schicht, ausgebildet ist.
8. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem sich das wärmeleitende Bauteil (32) sowohl in den ersten Oberflächenbereich (5) als auch in den zweiten Oberflächenbereich (6) erstreckt.
9. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das
wärmeleitende Bauteil (32) zwischen einer ersten Klebelage (30) und einer zweiten Klebelage (31 ) eingebettet ist.
10. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem sich das wärmeleitende Bauteil (32) in dem ersten Oberflächenbereich (5) und/oder in dem zweiten Oberflächenbereich (6) nicht bis zum Rand der Folie (8) erstreckt.
11. Optisches Element nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem das
wärmeleitende Bauteil (32) ein bevorzugt metallisches Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W m"1 K"1 aufweist.
12. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie (8) als wärmeleitendes, bevorzugt metallisches Bauteil mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 100 W m"1 K"1 ausgebildet ist.
13. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das hydrophobe Material der Folie (8) ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend: Polyolefine, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Polypropylen, Polyacrylate, insbesondere (Poly-)Methyl-Methacrylat, (Polyvinylchloride, Polystyrene, Polysiloxane, Polycarbonate und
Epoxypolymere.
14. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das hydrophobe Material an der dem ersten und dem zweiten
Oberflächenbereich (5, 6) abgewandten Seite der Folie (8) aufgeraut ist.
15. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das hydrophobe Material der Folie (8) an der dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich (5, 6) abgewandten Seite der Folie (8) in Form einer Beschichtung (34) aufgebracht ist.
16. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Folie (8) eine Dicke (D) von weniger als 500 pm aufweist.
17. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an dem ersten Oberflächenbereich (5) und/oder an dem zweiten
Oberflächenbereich (6) des optischen Elements (1 ) eine Strahlungs- Schutzschicht (33) angebracht ist.
18. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Oberflächenbereich eine umlaufende Mantelfläche (5) eines konischen Volumenbereichs (3) des optischen Elements (1) bildet.
19. Optisches Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der zweite Oberflächenbereich (6) plan ist und den ersten
Oberflächenbereich (5) ringförmig umgibt.
20. Optische Anordnung (10), insbesondere Projektionsbelichtungsanlage für die Immersionslithographie, umfassend: mindestens ein optisches Element (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
21. Optische Anordnung nach Anspruch 20, weiter umfassend: eine
Immersionsflüssigkeit (22), insbesondere Wasser, in welche das optische Element (1 ) zumindest an einer Stirnseite (4) eintaucht.
22. Verfahren zum Herstellen eines optischen Elements (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, umfassend die Schritte:
Bereitstellen des optischen Elements (1 ),
Bereitstellen der Folie (8), sowie
Verbinden der Folie (8) mit dem ersten Oberflächenbereich (5) und mit dem zweiten Oberflächenbereich (6) des optischen Elements (1 ).
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Bereitstellen der Folie (8)
umfasst:
Formen der Folie (8) zur Ausbildung einer Biegung (8c) im Bereich der umlaufenden Kante (7), sowie
Verbinden der geformten Folie (8) mit dem ersten Oberflächenbereich (5) und mit dem zweiten Oberflächenbereich (6) des optischen Elements (1 ).
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