专利名称：光学装置、特别是用于euv光刻的投影曝光设备、以及具有降低的污染的反射光学元件的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请按照美国法典第35编第119条(a)款要求2006年9月19日提交的德国专利申请10 2006 044 591.0号的优先权，于此通过引用并入了其全部内容。
背景技术：
本发明涉及光学装置，尤其是用于EUV光刻的投影曝光设备，其包括围住内部空间的外壳，至少一个特别是布置在外壳中的反射光学元件，以及至少一个用于在外壳的内部空间中产生真空的真空产生单元。本发明还涉及具有基底的反射光学元件和导电多层系统，所述导电多层系统在侧面的面向基底一个侧面上包括反射光学表面。
已知存在多种其中的光学元件是在外壳的内部空间中在真空条件下操作的光学装置。在EUV投影曝光设备中，典型地，使用反射元件作为光学元件，反射元件特别是反射镜，因为在用于这些应用的约13nm的波长处，已知的光学材料都不能提供足够的透射。在该投影照明仪器中，需要在真空下操作反射镜，因为多层反射镜的使用寿命受限于污染粒子或气体。为达此效果，已知将光学元件分组成三个或更多个互连的外壳部分，通过隔板来划分它们，即具有光源和用于聚焦照明辐射的收集器的第一外壳、具有照明系统的第二外壳部分、以及具有投影光学器件的第三外壳部分，将外壳部分中的压力选择为彼此不同，如US 2005/0030504A1中详细描述的，于此通过引用并入了其全部内容。在此申请的上下文中，术语“外壳”指EUV投影曝光设备整体的外壳和该设备的部分区域，特别上述外壳部分中的一个。
该EUV投影曝光设备或其单独的外壳部分是在真空条件下操作的，其中，利用动态气塞(DGL)用于减少来自光刻胶的释气产物，使得可能实现10-1mbar及以上的氢的分压，然而，通常实现约10-3mbar及以下的(总的)压力。在后一压力区，分子运动是自由的，即污染气体能够在整个系统中传播。为此原因，可实现的污染气体的分压受限于真空容器中的所有部件，这些部件存在于光学表面的围绕物中或更远离它们。在本申请的上下文中，污染气体规定为易于在光学表面上形成沉积物的气体，特别是当暴光于EUV辐射时。在这方面，原子量100amu或以上的不挥发性碳氢化合物被当作污染物质处理，而原子量一般在100amu以下的挥发性碳氢化合物，例如甲烷(CH4)，即使被利用EUV光辐照，也通常保持挥发性的，并因此不在光学表面上形成沉积物。
已知所有类型的原子、分子以及化合物都具有到达光学表面并粘附于那里的某种可能性。辐射进来的EUV光和作为其结果而产生的光电子(特别是二次电子)一起，这些原子、分子或化合物存在与光学表面反应的某种可能性，这导致了增加的污染、增加的损害以及反射镜的关联的反射损耗，并且因此导致了光学器件的整个透射损耗的增加。此外，作为温度升高、光辐射或电子辐射的结果，粘附分子能够将自己与表面(例如室壁等)分离。此外，污染物也能够沉积在光学表面上，因为光电子(特别是二次电子)在其上产生了过量的电荷，该过量电荷吸引带电的污染粒子。
还已知，通过使光学表面与清洁剂接触来至少部分地去除粘附于光学表面的污染物质。以该方式，通过使用原子氢作为清洁气体能够从光学表面去除碳污染物。然而，由于原子氢不仅与碳高度反应，而且与存在于光学表面的环境中的其它物质高度反应(特别是金属，通过形成金属氢化物)的事实，由这些部件通过清洁其自身而释放的污染物可以粘附于光学表面。
发明目的 本发明的目的是提供引言部分中所述类型的光学装置以及引言部分中所述类型的反射光学元件，其中，降低了污染物的粘附。
发明内容
根据本发明的第一方面，此目的的满足在于光学装置包括真空外壳，所述真空外壳布置在所述外壳的所述内部空间中，并且围住至少所述光学元件的光学表面，其中，污染降低单元与所述真空外壳关联，相对于所述内部空间中的所述污染物质的分压，所述污染降低单元至少降低在所述光学表面附近的污染物质的分压，特别是水和/或碳氢化合物的分压。
在本领域现有状况下，单独的光学表面不与光学装置的所有其它非光学材料分开，其它非光学材料例如能够分别包括在EUV光学器件中和关联的光刻曝光设备中。从而，在该装置中，真空条件不仅受光学元件本身的限制，而且受真空系统的所有其它部件的限制。此装置的缺点特别是在于真空环境中所使用的大多数材料是不可烘烤的，使得在外壳中可实现的绝对真空压力受到这些材料的释气的限制。
本发明从而提出至少部分将光学表面与存在于外壳的其余内部空间中的非光学材料遮蔽开，即通过在内部空间中设置至少一个附加的真空外壳。另一方面，仅提供用于分划内部空间的划分壁本身不会使得将释出污染物质的非光学元件的光学表面分开成为可能，特别是如果所述光学元件是不可烘烤的。附加的真空外壳优选地放置在光学元件上或关联的支架上，并且至少围住光学表面的区域，其中，特别是将含有光学元件的部分体积与外壳的内部空间分开。因为经常在EUV投影曝光设备中使用可倾斜的光学元件，所以真空外壳固定成使得在真空外壳和光学元件的表面之间存在(如果需要)小于5mm的、优选地小于3mm、特别优选地小于1mm的非常小的间隙，或在该位置中安装柔性真空部件(例如特别是波纹形的金属波纹管)，该间隙提供倾斜光学元件所需的作用。在有利的布局中，这些开口具有关于面积和长度的专门的形状，以尽可能降低/抑制污染物从真空外壳的外部到内部的扩散和/或传输。
同时，污染降低单元在很大程度上防止存在于真空外壳中或进入所述真空外壳的任何污染粒子/分子到达光学表面。本发明从而导致了光学元件的表面附近污染的降低，因为在光学表面附近产生了具有降低数量的污染粒子/分子的微型环境，即超高真空，使得更少粒子/分子能够沉积在光学表面上。
为达此效果，降低表面附近的污染粒子/分子的分压，并且以此方式，就考虑这些物质来说，相对于存在于外壳的其余内部空间中和/或真空外壳的其余内部空间中的污染物分压实现更好的真空，是足够的。在此申请的上下文中，术语光学表面“附近”涉及距表面小于1cm的距离，优选地小于0.5cm的距离，并且特别地，其也涉及表面自身。表面附近污染物的分压越低，污染升高并且关联的对光学表面的损害发生的可能就越小。
在特别优选的实施例中，污染降低单元包括净化单元，用于利用惰性气体来净化所述真空外壳的至少部分区域，所述惰性气体优选地是He、Ne、Ar、Kr、Xe、或H2、N2或其混合物。在此装置中，优选地通过在从10-3mbar至10mbar之间、优选地10-2和10-1mbar之间的净化气体分压区域中带走污染物而在无分子运动的区域外侧执行使用惰性气体的净化。在此装置中，利用净化单元在真空外壳的部分区域中产生流是可能的，该流使污染粒子/分子远离光学表面。可以使用并行的物理过程来抑制污染物分子从外部进入到微型环境，诸如逆流、扩散降低等。在上述压力区中操作净化单元时，由流带走例如污染物质，其中，在此装置中，至光学部件的扩散不显著升高或甚至虽然在整个压力中升高了，但在净化的区域中确降低了。
另外，净化气体的选择还依赖于其化学反应，例如通过降低光学表面上污染物分子的粘附。然而，应当注意，也必需与EUV辐射的传输行为(即通过进入的气体分子的EUV光吸收)和其与光学反射镜表面的化学反应(特别是在EUV曝光时)相关地，来适合地调整净化气体的分别的类型和成分以及分压的选择。要设定的净化流从而是施加的气体的吸收能力与EUV辐射、其化学活性以及其与任何可能的污染物的相互作用系数相关的函数。通过使用专门的抽吸单元从真空外壳去除净化气体流的污染物是可能的，抽吸单元可以连接至真空泵，或仅作为在真空外壳中的用于去除污染物的开口来实施，用于产生从真空外壳的内侧至外侧的净化气体流。
在设计净化气体流中，许多变量是可能的。能够通过平行于光学表面的入口来计量净化气体，例如通过真空单元，并且理想地，能够在净化气体入口相反的侧以也平行于光学表面的方式将净化气体泵浦出。作为净化单元的结果，降低污染降低单元的抽吸单元的数量也是可能的，因为在光学元件附近，没有泵浦单元或污染降低的其它选择也是可能的，并且作为替代，给更远的抽吸单元产生气流，该抽吸单元通过抽吸从真空外壳内侧去除污染物质。如上述，在真空外壳内侧的总压力(归因于净化气体)大于真空外壳外侧的压力的情况下，能够作为真空外壳中的开口来实施抽吸单元，使得能够产生从真空外壳的内侧到外侧的净化气体流。特别是，产生进入外壳的内部空间的气流也是可能的，使得真空产生单元通过抽吸从外壳去除污染物质。
在优选改进中，在真空外壳中设置出口用作抽吸单元，用于产生从真空外壳的内侧至内部空间的净化气体流，出口的布局优选地选择成防止污染物质从内部空间扩散至真空外壳的内侧。出口的布局(例如直径、长度等)，特别是微型环境中不能回避的作为例如真空外壳的光进入和离开的出口，应当选择成以获得最佳污染抑制。该布局，特别是出口的面积和长度应当选择成使得尽可能降低污染物从真空外壳的外侧到内侧的扩散和/或传输。这可以如下来实现例如通过以具有合适长度和直径的管状形状来实施出口，用作用于降低污染物质从真空外壳的外侧到内侧的扩散的阀。本领域技术人员应当理解，根据流体动力学定律，构造出口的其它方式也是可能的，这些方式容许降低污染物质从真空外壳的外侧至其内侧的扩散。
在高度优选的实施例中，光学布置还包括清洁头，用于引导清洁气体的射流至所述光学表面，以从所述光学表面去除污染物质。通过使光学表面与清洁气体接触，能够以化学反应去除粘附至光学表面的污染物质，化学反应将不挥发性污染物转换成气态物种。以此方式，通过使用原子氢作为清洁气体，能够从光学表面去除碳污染物，形成作为气态物种的例如甲烷(CH4)，其能够被从光学表面带走。应当理解，通过化学反应产生的气态物种通常不增加光学表面附近污染物质的分压，因为这些气体不具有粘附于光学表面的趋势。
因为诸如原子氢的清洁气体不仅与碳是高度反应的，而且与诸如Sn、Zn、Mn、Na、P、S的其它材料也是高度反应的，这些材料可以存在于光学表面的环境中，所以通过这些材料与原子氢的化学反应，能够形成挥发性的Sn-、Zn-、Mn-、Na-、P-、S-化合物。这些挥发性化合物一般具有粘附于光学表面的高的可能性，特别是当钌或其它金属盖用作反射光学元件的多层系统的盖层时。因此，清洁头应当布置成尽可能靠近光学表面，并且清洁气体的分布应当主要限于反射表面(优选地在表面处一致)，使得能够降低清洁气体与环境的反应。因此，在真空外壳内侧设置清洁射流的封装是有利的。
在优选的改进中，清洁头包括激活单元，用于通过至少部分地激活净化气体流来产生所述清洁气体射流，净化气体优选地是分子氢。在此情况下，清洁头还能够用作用于净化气体的入口，即由清洁头提供的气体射流包括清洁气体与未激活的(惰性的)净化气体的混合物。通过使用提供清洁气体和净化气体的气体射流，能够产生朝向抽吸单元以将可能的污染物运输走的专门的流。在原子氢清洁的情况下，净化气体也可以是分子氢，当使用高达2000(标准立方厘米每分钟)或更高的流量时，可以以相对低的裂化效率来将其裂化以形成原子氢。激活单元优选地包括被加热的灯丝，用于裂化分子氢(典型地在高达2400℃的温度)。
在进一步有选的实施例中，真空外壳至少在其内侧的一部分区域中包括具有低原子氢复合率的材料，优选地玻璃，特别是石英玻璃。以此方式，能够降低在真空外壳的壁处原子氢到分子氢的复合。此外，能够使用玻璃，特别是石英玻璃来封装在真空外壳内侧上的部件，这些部件容易受到释气污染物质的影响。
在高度优选的实施例中，在真空外壳的内侧仅设置不产生由所述清洁气体引起的释气产物的材料，如例如在使用原子氢的情况下，金属氢化物。在多数情况下，真空外壳内侧的材料作为光学表面上的氧化物存在。在几乎所有情况下，原子氢能够减少这些氧化物。裸露的材料现在可以蒸发，或其可以与原子氢形成氢化物。由氢化物和裸露材料(典型地金属材料)的蒸气压来确定任一路径的可能性。因为氢引起的释气产物典型地在光学表面上产生不可逆转的污染物，所示在真空外壳内侧应当完全回避具有低蒸气压的诸如Sn、Zn、Mn、Na、P、S等的材料的存在。
特别是，释出污染物质的、用于操作光学装置所需的诸如布线、焊接材料等的基本所有部件布置在真空外壳外侧。如果这些部件仍然要求在真空外壳内侧，则使用释气率优选地非常低的材料来封装它们。这是有利的，因为虽然原理上封装外壳内侧的多数部件是可能的，但是与仅封装真空外壳内侧的一些该部件相比，只有利用相当多的附加花费，这才是可能的。特别优选地，除了光学表面和真空外壳的内表面外，在真空外壳内侧不存在其它部件。
在进一步高度优选的实施例中，用于测量光学表面的污染状况的测量单元布置在真空外壳内侧。可以如由申请人于2007年8月11日提交的德国专利申请DE 10 2007 037942.2中描述的那样来设计测量单元，于此通过引用并入了其全部内容。特别是，可以通过合适的特别是诸如石英玻璃的透明材料来封装可以是释气污染物质的测量单元(光源和传感器元件)的部件。以此方式，能够将污染物质的分压保持在低的水平，并且能够测量污染状况，特别是污染层的厚度。如在以上引用的申请中详细描述的，使用LED(或UV源)作为用于测量单元的光源是高度优选的。应当理解，也可以使用其它测量技术(包括非光学技术)来测量光学表面的污染状况。
在进一步优选地的实施例中，所述真空外壳和所述光学元件耐高达100℃或更高的烘烤温度，优选地150℃或更高的烘烤温度。在此情况下，能够烘烤真空外壳的壁(例如由不锈钢构成)以降低这些壁上的任何种类的污染物(特别是水)，因为与真空外壳一起被加热的光学元件能够经受被加热到烘烤温度，而其光学特性不会退化。特别是，在过去，反射光学元件的多层系统能够经受的最大温度是约60℃，因为在此温度以上，内层扩散导致了多层系统的光学特性退化，从而限制了对该阀的最大烘烤温度。具有用作扩散障碍物的间隔层的多层系统(显示出耐高达200℃或更高的温度)的最近的发展容许在进行曝光过程之前烘烤真空外壳。此外，烘烤光学表面的环境的可能受到位于光学表面附近的并且现在能够布置在真空外壳的外侧的温度敏感的材料的限制，从而也容许对这些模块的材料选择上的有限的约束。优选地，光学布置还包括至少一个加热单元，用于将至少一个真空外壳加热至烘烤温度。应当理解，没有不能经受烘烤温度的材料可以布置在真空外壳内侧，即所有温度敏感的装备都布置在真空外壳外侧。
在优选实施例中，污染降低单元设计为在所述光学表面处产生小于10-7mbar的水分压和/或小于10-9mbar、优选地小于10-13的碳氢化合物、优选地不挥发性碳氢化合物的分压。作为根据本发明的装置的结果，光学表面上水的分压能够降低到10-7mbar以下，例如0.8×10-7mbar、0.5×10-7mbar、1×10-8mbar及以下，而在现有技术中，光学表面上水的分压为10-7mbar或以上。同样，(不挥发性)碳氢化合物的分压能够进一步从先前的最小值例如10-9mbar降低至0.8×10-9mbar、0.5×10-9mbar、1×10-10mbar及以下，理想地降低至小于10-13mbar。
在特别优选的实施例中，污染降低单元设计为产生小于10-9mbar、优选地小于10-11mbar、特别优选地小于10-13mbar的所述污染物质的分压。作为本发明的结果，在反射镜附近，不仅降低碳氢化合物或水的分压至10-13mbar以下的总分压是可能的，而且降低所有污染物质的分压至10-13mbar以下的总分压是可能的，所有污染物质特别是还包括挥发性和不挥发性碳氢化合物、气态金属化合物和含有硫、磷、或硅的有机化合物，特别是硅化合物、硅氧烷、酞酸酯、具有羰基功能的碳氢化合物(例如甲基丙烯酸甲酯、丙酮等)、二氧化硫、氨水、有机磷酸酯、脂肪族烃、芳烃、氟化烃、金属混合物等。通过降低光学表面附近污染材料的分压，大大降低了污染物在光学表面上的沉积，其中，在真空外壳的更远的区域或在其余的内部空间中，污染物质的(总的)分压更高，特别是大于约10-7mbar，所述污染物质的分压由真空产生单元产生。应当理解，通常地，真空外壳外侧的污染物质的分压越低，则靠近光学表面的微型环境中的污染物质的分压越低。通常，与内部空间中的污染物质的分压相比，至少在光学表面附近的污染物质的分压，特别是不挥发性碳氢化合物的分压降低了10或更高的因子，优选地100或更高、更优选地1000或更高、特别是10000或更高的因子。典型地，内部空间中的不挥发性碳氢化合物的分压大于10-9mbar。
在特别优选的实施例中，污染降低单元包括至少一个抽吸单元，用于通过抽吸从所述真空外壳去除污染物质，所述抽吸单元优选地设置在所述光学表面附近，并且优选地固定于所述真空外壳上。在此装置中，抽吸单元典型地包括真空泵，其沿优选的泵浦方向通过抽吸来去除残留于真空外壳中的任何污染粒子/分子，此过程的结果是在光学表面上产生了降低的污染物负载。结果，能够在反射镜元件的光学表面附近实现较低的分压(例如碳氢化合物的分压)。替代地，特别是当使用净化气体时，抽吸单元可以作为真空外壳中的专门的开口来实施，该开口用作用于净化气体的气体出口，与真空外壳外侧的压力相比，真空外壳的内部空间具有更大的压力，从而容许净化气体从真空外壳流到外壳的内部空间中。
在此实施例的优选的改进中，抽吸单元设计成使得在所述真空容器中产生基本平行于所述光学表面的压力梯度。在此装置中，压力梯度典型地从光学表面延伸正好直到抽吸单元，即压力梯度基本径向地向外指引。在此装置中，典型地在距光学表面约1至2cm的距离处产生压力梯度。
在优选的实施例中，真空外壳连接至另外的真空外壳或连接至所述外壳的其余内部空间。通过设置数个真空外壳一起的基本气密的连接，能够将多个光学元件与外壳的其余内部空间遮蔽开，其中，彼此联接的两个真空容器能够例如以气密方式将两个光学元件之间的空间与外壳的其余内部空间遮蔽开。术语“基本气密的连接”指在给定条件下(可倾斜反射镜等)构造为尽可能紧密的连接。作为替代，仅将选择的光学元件与外壳的其余内部空间遮蔽开也是可能的。如果这些元件上的污染导致对整个光学装置特别不利的结果(例如在EUV投影曝光设备的情况下，为EUV光源附近的反射镜的情况，因为这些反射镜经受到特别高的光强，或者在光敏层(抗蚀剂)附近的反射镜的情况，因为后者频繁地释出污染物质)，则这是有利的。
在优选的实施例中，所述光学元件的所述光学表面布置于在所述外壳中延伸的束路径中，所述束路径延伸穿过所述真空外壳中的开口。其结果是至少部分地将束路径与外壳的其余内部空间遮蔽开。特别是借助于一个或多个真空外壳，实现将光学装置的束路径与光学系统的其余部件完全分开是可能的(参照下面)。在此装置中，将真空容器连接至外壳的其余内部空间的开口优选地以如下方式布置在束路径中开口制作的尽可能小，即优选地在焦点附近。
在进一步的优选的实施例中，所述真空外壳以类似护套的方式围住所述束路径，作为所述装置的结果是，能够在直到另一光学元件的实质距离上实现束路径的遮蔽。例如通过圆柱形状的真空外壳来实现以类似护套方式围住束路径。
在特别优选的实施例中，借助于一个或彼此以气密方式连接的多个真空外壳将在所述外壳中延伸的整个束路径与所述外壳的其余内部空间基本完全分开。其结果是，在理想情况下，实现了光学表面与光学装置的其余部件的完全气密的分开。因为在EUV系统中，某些反射镜固定成可滑动的或可倾斜的，可能不能完全实现该分开，因为，通常，真空外壳不能与反射镜一起移动。术语“基本完全”表示，考虑到实际的限制，提供尽可能充分的分开。然而，通过借助于柔性真空部件(例如波纹形的波纹管)来连接真空外壳上的倾斜反射镜，能够实现完全的分开。在具有光学表面的束路径与外壳的其余内部空间的该完全分开中，能够选择比已知系统中的压力更高的压力；在理想情况下，其余内部空间中的压力甚至能够等于大气压。在此情况下，仅在含有束路径的分开的区域中产生真空。
在进一步优选的实施例中，所述真空外壳围住至少两个光学元件的光学表面，两个光学元件优选地相继地布置在束路径中。这是有利的，特别是当当光学元件布置在较短距离处或基本彼此平行，以致由于设计原因，当与给每个单独的光学元件提供真空容器相比时此变量是优选的的时候。
在光学装置的进一步优选的实施例中，所述污染降低单元包括冷却单元，所述冷却单元将所述真空外壳冷却至小于290K、优选地小于80K、特别优选地小于20K的温度。为了将真空外壳冷却至这些温度，能够使用水、液氮、或液氦形式的制冷剂。以此方式，在真空外壳的内侧上产生所谓的低温面板，该低温面板将污染粒子结合到真空外壳的表面。以此方式，真空外壳用作污染降低单元，其在内侧上优选地包括至少一个具有表面区域被扩大(例如通过表面粗化)的部分区域。
作为替代或附加，所述真空外壳能够用作污染降低单元，并且至少在其内侧上的一个部分区域中能够包括气体结合材料，特别是钛、钽、铌、锆、钍、钡、镁、铝、钌、镱或铯。除通过向外冷凝(参照上面)来结合污染粒子外，也能够在真空外壳的内侧上吸附所述粒子，其中，在此情况下，真空外壳内侧上的抬高的表面也是有利的。能够通过真空外壳本身或通过施加包括合适的表面抛光的附加元件，或通过使用上述材料来涂覆内侧来形成内侧上的部分区域。
所设置的至少一个部件布置在内部空间中，所述部件释出污染粒子/分子，在进一步优选的实施例中，所述污染降低单元包括抽吸单元，所述抽吸单元通过抽吸从所述外壳的所述内部空间去除由所述部件释出的物质。在此布置中，部件能够布置在形成部分体积的真空外壳内，或其能够布置在外壳的其余内部空间中。另外的抽吸单元优选地布置在释出污染气体的那些部件上，污染气体特别是水或碳氢化合物，特别是大量的。作为通过抽吸去除的结果，在适合于用于EUV系统的外壳中的EUV的材料和器件的选择中，导致较少的花费是可能的。例如，部件能够是传感器或另外相关设计的器件，例如，支架、反射镜模块、电子部件、致动器、光缆捆束、粘附点、润滑点或类似物。典型地，抽吸单元或抽吸单元的抽吸开口直接布置在释气部件前面并至少部分地围住所述部件，作为通过抽吸来去除的替代，也能够以气密方式将释气部件与外壳的其余内部空间或真空外壳分开，例如通过封装。
在特别优选的改进中，部件布置在光学元件的基底上或支撑器件上。在此情况下，通过抽吸来去除或封装是特别有利的，因为部件布置在光学表面附近并且因此能够特别容易污染所述光学表面。在此装置中，释气部件能够布置在光学元件的基底上并且通常然后也由光学元件的真空外壳围住；作为替代，释气部件也能够安置在光学元件的支撑器件上，并且从而典型地在光学装置的其余内部空间中。
本发明也实施于光学装置中，特别是实施于用于EUV光刻的投影曝光设备中，包括围住内部空间的外壳；至少一个具有光学表面的布置在所述外壳中的光学元件，特别是反射光学元件；至少一个用于在所述外壳的所述内部空间中产生真空的真空产生单元；以及至少一个布置在所述内部空间中的部件，所述部件释出污染物质。抽吸单元与部件关联，所述抽吸单元通过抽吸从外壳的内部空间去除从部件释出的粒子。抽吸单元不同于真空产生单元，因为其容许通过抽吸来进行目标去除，即抽吸单元或其抽吸开口布置在内部空间中，即通常邻近释气部件。
经由通过抽吸来从内部空间去除释出的粒子/分子，降低光学元件表面上污染物质的分压也是可能的。在此装置中，通过抽吸来进行的去除也能够仅发生在产生最大的污染物质排放的那些部件上或特别不利地布置的，即特别邻近光学表面的那些部件上；或者，作为替代，通过抽吸来进行去除能够发生在外壳中的所有非光学部件或材料和器件上。以此方式，在理想情况下，能够实现与如下情况相同的结果借助于具有关联的污染降低单元的真空外壳将一个光学元件或数个光学元件与外壳的其余内部空间遮蔽开的情况。借助于通过抽吸来进行去除，在外壳的内部空间中，在该空间中布置光学表面，借助于真空产生单元，光学表面上污染粒子的分压，特别是水和/或碳氢化合物的分压能够产生为小于10-9mbar、优选地小于10-11mbar、特别优选地小于10-13mbar。
在优选实施例中，释气部件布置在反射光学元件的基底上或支撑器件上。如上述，通过该部件上的抽吸来进行去除是特别有利的，因为作为它们位于光学表面附近的结果，所述部件与特别高的污染可能性关联。
在进一步优选的实施例中，光学装置包括净化单元，用于利用惰性气体来净化所述外壳的所述内部空间的至少部分区域，所述惰性气体优选地是He、Ne、Ar、Kr、Xe、或H2、N2或其混合物，其中，所述净化单元设计为产生10-3mbar和10mbar之间、优选地10-2mbar和10-1mbar之间的净化气体分压。净化单元能够用于将释出的物质提供到抽吸单元或真空产生单元，因为产生了定向惰性气体流。在此装置中，抽吸单元能够连接至真空产生单元的真空泵；通过在外壳的内部中设置抽吸开口，例如漏斗形状的开口，其基本不同于后者，该抽吸开口使得通过抽吸来进行定向去除成为可能。
在上述光学装置的优选实施例中，设置残留气体分析器，用于确定所述污染物质的分压。残留气体分析器用于确定内部空间中污染物质的分压。在此申请的上下文中，术语“残留气体分析器”指质谱仪(例如Quadrupol谱仪)，其用于测量真空条件下实验体积中(在当前情况下，外壳的内部空间中)气体粒子的质量或质谱的分压分布。该质谱仪基本上包括离化待研究的气体混合物的部分的离子源、用于根据多种不同的气体离子的质-荷比而将它们分开的分析器系统、以及用于测量与要探测的质-荷比相关的离子或离子流的离子探测系统。借助于残留气体分析器，检查污染物质的分压，特别是水和碳氢化合物的分压，是否在指定范围内是可能的，指定范围即对于典型的EUV投影曝光设备p(H2O)＝10-7mbar和p(CxHy)＝10-9mbar或更低的情况。
在此实施例的优选改进中，在所述外壳上设置校准泄漏部，用于以指定的泄漏速率将将惰性气体引入到所述外壳的所述内部空间中。在常规残留气体分析器中，已经注意到，在光学装置操作期间，敏感度逐渐降低，或者所述分析器以不正确的灯丝参数操作，使得不清楚污染物质的分压是否已经在指定的范围或仍然在其外。借助于校准泄漏部，能够相关地校准残留气体分析器，并且以此方式，能够监控其功能，因为取决于选择的泄漏速率和供应气体的瓶子大小，校准泄漏部的输出速率能够数年保持稳定。将校准泄漏部的泄漏速率选择得足够小，使得其不对真空起决定性影响。所使用的惰性气体能够例如是氪或氙，其包括大于45的质-荷比，或者是不同惰性气体的混合物。特别是，单离化的氙(Xe+)具有在约100质量单位附近的质-荷比并且从而在关键的碳氢化合物的区域中。
利用上述具有校准泄漏部的残留气体分析器，一种用于在接通过程(即，在外壳的内部空间中产生真空时并且仍在接通EUV光源用于照明操作之前)中执行的方法是可能的，在该方法中，内部空间中气体的分析或者连续地发生或者以一定时间间隔发生，时间间隔是例如每10分钟。在此装置中，针对于校准泄漏部的惰性气体分压来分配污染物分压，并且仅当污染物分压在期望的规格中时(即在临界阈值以下)才激活照明源。与此相对照，根据现有技术，仅知道在泵浦开始后等待确定的时间段(约10h)，以确保污染物质的分压在阈值以下。利用上述方法，EUV照明仪器能够更早地开始照明操作，例如在几小时后已经开始。
在进一步优选的实施例中，设置用于确定污染物质的分压的光学谐振器。在测量装置中，光学谐振器也指环荡腔，在此专利说明书中，所述测量装置用于确定分压。与残留气体分析器相比，此测量装置提供的优点是不会通过灯丝产生溅射残品。
在此实施例的有利的改进中，光学谐振器布置在光学元件的表面上，并且优选地围住所述表面。与利用残留气体分析器的测量相对照，利用光学谐振器，能够“内置”地(即在光学表面附近)进行分压测量。从而能够直接在光学表面上测量污染物质的上述降低的分压，即10-13mbar及以下的高真空压力范围。
在另一有利的实施例中，光学装置包括激光源和分析器件，所述激光源用于向所述光学谐振器提供激光脉冲，所述分析器件布置在所述光学谐振器的下游、用于测量所述激光脉冲随时间的强度。如果需要，激光源和分析器件能够是自主的单元，即不必强制将它们集成到光学装置中。在所谓的腔环荡吸收光谱仪中，激光脉冲输入到光学谐振器中，并且借助于分析器件，测量脉冲的光子寿命随时间的强度梯度。分析衰减曲线提供关于包含于EUV真空中的待研究的污染物质的吸收并且从而关于其分压的浓度(concentration)的信息。所使用的激光器优选地是可变频率激光器，因为取决于输入波长，能够执行多种气体的选择性研究。特别是在一个波长，能够对水进行研究，而在另一个波长，能够专门对碳氢化合物进行研究。
本发明还实施在引言中提到的类型的反射光学元件中，导电层布置在基底和多层系统之间，并且是电可接触的，用于将光电流引走、用于接地或用于施加指定的电压。通过形成光电子，特别是二次电子，在利用EUV光进行辐照期间，在元件的光学表面上产生电荷，该电荷不能经由基底引走，因为基底是电绝缘的或与多层系统相比是相当不导电的。
虽然因为后者是直接电接触的从而能够将电荷从光学表面引走，然而，这能够影响光学表面的表面形状、表面粗糙度等。通过在基底和多层系统之间施加附加的导电层，能够在此层上进行接触，其结果是防止了对光学表面的任何影响。通过施加指定的电压或通过将导电层接地，能够经由此层将电荷从光学表面引走，并且以此方式，能够防止光学元件的表面的静态放电。另外或作为替代，接触也能够用于测量通过形成二次电子而在利用EUV光辐照期间引起的光电流。光电流提供光学表面的污染或退化程度的指示。
在优选实施例中，导电层包括金属或多层系统，所述金属特别是金、镍、钌、铑、钯、钼、铱、锇、铼、银、氧化锌、或相关合金，多层系统特别是包括交替的Mo/Si或Mo/SiNi层。能够以简单的方式将由这些材料制成的导电层施加到基底上。使用多层系统作为导电层是有利的，因为原理上，能够使用相同的涂覆技术，特别是并且同时，该技术也用于EUV反射层的应用中。
在特别优选的实施例中，导电层包括小于50nm、优选地小于1nm的厚度。导电层越薄，则需要越少的材料并且粗糙度提高的风险越低。
在另一优选的实施例中，具有所述导电层的所述基底在所述多层系统的边缘区域中突出，并且在所述边缘区域中，设置至少一个接触部用于将线连接至所述导电层。通常，光学表面小于反射镜基底的表面，使得在反射镜基底突出处的该部分中，设置合适的接触部是可能的，合适的接触部例如是焊点或粘附点或连接部，例如夹钳。
本发明还实施在引言部分中提到的类型的反射光学元件中，其包括布置在所述基底上、邻近所述光学表面的材料，所述材料吸附污染物质。在污染物质(气体)的特定分压中，存在在光学元件的表面处的占据的确定的可能性。作为污染原子和分子在表面上非定向随机运动的结果，取决于表面温度、环境压力、流动条件等，所述原子和分子能够最终到达吸附材料。
在优选实施例中，吸附材料围住所述光学表面，特别是以环形方式围住所述光学表面，光学表面即曝光操作中光撞击上的表面。在此装置中，吸附材料的形状与光学表面匹配，即例如在环形光学表面的情况下其是环形的。如果由高吸附材料制成的环放置在该表面周围，则污染物质“粘结”到此环并不再反应，使得光学表面保持原样。
在另一特别有利的实施例中，吸附材料是钌。已知利用包括铑、钯、钼、铱、锇、铼、银、氧化锌、或它们的合金或相关的合金，特别优选地是钌，的覆盖层来盖住用于EUV光刻的多层系统，因为这些材料具有强的催化特性。在典型的EUV环境中辐照这些表面时，此特性变得特别明显，该环境由水和碳氢化合物分压控制，并且其中，作为EUV辐照的结果，几乎总能在催化覆盖层上观察到碳的增加，即光学表面被碳污染了，其中，随着辐照曝光时间长度的增加，污染增加。实验已经显示，与由碳污染的钌表面相比(并且其中在测量误差范围内，实际上不能发现Sn和Zn原子)，由Sn和Zn原子造成的污染物具有沉积于纯钌上的大的亲和力。通过围绕光学表面放置钌环，在辐照期间，该光学表面不暴露于任何EUV辐射并且从而不会由碳污染，与由碳污染的光学表面相比，粘附到吸附环的Sn和Zn污染显著增加。
在特别优选的实施例中，所述光学元件包括在所述光学表面和所述吸附材料之间产生温度梯度的单元，例如用于表面的加热器件。作为加热的结果，降低了占据在表面上的污染物质；所述物质更快地移动，并且归因于温度差异，它们朝向吸附材料移动，因为所述吸附材料的温度比光学表面的低。在此装置中，光学表面的温度能够例如升高到约60℃。通过合适地选择多层系统中的扩散阻挡物，在光学表面的区域中在高达300℃的温度来实施也是可能的。
发明还实施在光学装置中，特别是上述类型的光学装置，包括至少一个上述光学元件。在此装置中，相同的光学元件能够不仅包括布置在基底和多层系统之间的导电层，而且能够包括与光学表面相邻布置的吸附材料。
在光学装置的实施例中，优选地经由线将所述导电层连接至体电位和/或电流或电压测量器件，其中，电流或电压测量器件用于测量光电流。
在优选的改进中，将线适配为以超过1kHz的频率测量光电流。通过合适地屏蔽电缆以及通过调谐其频率响应来进行该适配。通常地，电缆用于从真空系统的外壳引导光电流并用于将其馈入布置在真空系统外侧的测量系统。归因于EUV投影照明仪器在1kHz以上(高达10kHz)频率的脉冲操作，需要光电流的脉冲分辨的测量，这需要对应的适配线。
本发明的另外的特点和优点提供在本发明的以下范例实施例的描述中，根据附图中的图(它们示出在本发明的上下文中重要的细节)，并且根据权利要求。单独的特性能够自身单独地实施，或以本发明的变形以任何期望的组合来实施数个它们。
图解视图中示出了范例实施例并且以下说明书中对其进行了解释。示出了下情况 图1是根据本发明的EUV投影曝光设备的第一实施例的图解视图，该EUV投影曝光设备包括在部分区域中以圆柱方式围住束路径的真空外壳； 图2是具有完全遮蔽设备的束路径的多个真空外壳的EUV投影曝光设备的第二实施例的类似图解视图； 图3是EUV投影曝光设备的类似图解视图，其中，释出污染粒子的部件与抽吸器件关联； 图4是具有两个释出污染的粒子的部件的图1的截面，该两个部件布置在光学元件上，与抽吸器件关联； 图5a、b是光学表面由吸附材料围住的光学元件的顶视图(a)和侧视图(b)； 图6是用于利用光学谐振器借助于吸收光谱来测量高真空中的压力的测量装置； 图7a、b是利用根据图6的测量装置测得的激光脉冲随时间的衰减特性的强度曲线； 图8是包括具有可接触的导电层的反射光学元件的光学装置； 图9是以三维描绘的具有三个反射光学元件和清洁头的真空外壳的图解视图；以及 图10是具有被围住的束路径的EUV投影曝光设备的基本部分的图解视图。
具体实施例方式 图1示出了用于EUV光刻的投影曝光设备的图解视图，该投影曝光设备包括与真空产生单元3关联的外壳2。根据布置在所述外壳2中的部件的光学功能，外壳2被划分成三个外壳部分(图1中未示出)，即首先为具有光产生单元4的第一外壳部分，光产生单元4例如包括等离子光源和用于聚焦照明辐射的EUV收集器反射镜。
在随后的第二外壳部分中，照明系统布置成沿着的束路径包括具有场光栅元件的反射镜5和具有瞳孔光栅元件的反射镜6。三个反射镜的组布置在下游并用作远摄镜头7，其包括第一和第二反射镜8、9，它们在正入射下操作，并且还包括具有负折射焦度的第三反射镜10，光以掠入射撞击到第三反射镜10上。照明系统在物平面11上产生尽可能均匀的图像场，在物平面11中布置有具有要被以减小的尺寸成像的结构(未示出)的分划板12。
通过布置在下游的投影系统将布置在物平面11中的分划板12上的结构成像在像平面13上，投影系统布置在第三外壳部分中，在像平面13中布置有具有光敏层(未示出)的晶片。对于减小尺寸的成像，投影系统3包括作为反射光学元件的六个另外的反射镜14.1至14.6。
在外壳2中，真空产生单元3产生的真空具有约10-7mbar的水的分压和约10-9mbar的碳氢化合物的分压。然而，对于有效防止水和碳氢化合物以及另外的污染物质沉积在反射镜4至10或14.1至14.6以及分划板12的表面上，此真空是不够的。污染物质由数个部件产生，这些部件将所述污染物质释气到外壳2的内部空间15中。通过图1中的范例的方式示出了布置在外壳2的壁的部分区域上的这种部件16。不能完全阻止在外壳2中布置这样的释气部件，因为用于EUV投影曝光设备中的许多材料是不可烘烤的。
除受部件16等的释气的限制外，外壳2中可达到的真空从而受到污染物质的释气的向下的限制。虽然如果提供极高性能的泵，提高真空是可能的，然而，为了避免招致附加的花费，以及为了减少技术努力，仅在光产生单元4的收集器反射镜的光学表面17的附近产生高真空是显著地更加有利的，为简化原因，光学表面17示出为平面表面。
能够实现这是因为，首先借助于真空外壳18将光学表面17从内部体积15遮蔽或与其隔离。在此布置中，真空导管18以类似护套的方式围住从光学表面17发出的束路径19，所述真空导管18由适合于真空条件的材料制成，该材料例如为具有低的释气率的不锈钢。借助于真空导管18，从外壳2的内部空间15分出了一个部分体积，其仅通过真空导管18中的开口20与其余内部空间15连通。例如，用于真空隔离和/或用于过滤向内辐射的EUV光的薄膜滤光器能够布置在开口20中。在此装置中，将真空导管18选择成具有足够的长度，使得开口20布置在束路径19的区域中，在该区域中，束路径19的直径特别小。结果，束路径19能够引导穿过开口20，而没有大量的污染粒子能够进入由真空导管18形成的部分体积。
在真空导管18的圆柱壁上，设置由图1中的两个箭头指示的抽吸单元21作为污染降低单元，其通过泵浦作用将污染粒子从由真空外壳18界定的部分体积中移到外壳2的其余内部空间15中。应当理解，抽吸单元21也能够用于将污染粒子从内部空间15完全去除，并且，为达此效果，如果需要，将抽吸单元21连接至真空产生单元3。在任一种情况下，抽吸单元21布置在真空外壳18上在光学表面17附近，即在与后者约1至3cm的距离处，并且用于产生与光学表面17基本成平行关系的压力梯度，使得在至抽吸单元21的径向方向上移动从圆柱真空外壳18的中心开始的污染粒子。
作为以上的结果，在光学表面17的附近，即在距光学表面17的距离小于约1cm处，优选地小于0.5cm处，引起高真空，例如在水的情况下，其分压小于约10-7mbar，并且在碳氢化合物的情况下，其分压在约10-9mbar以下。因此基本上能够防止这些物质对光学表面17的污染。如果需要，还能够进一步减小污染物质的分压，例如减小至小于10-13mbar。
除抽吸单元21外，图1还设置冷却单元22，其以冷却水、液氮或液氦至少在图1中所示的部分区域中将真空外壳18冷却至小于290K、80K或20K的温度，结果，附加粒子冷凝在真空外壳18的内侧23上。为了增大表面，真空外壳18的内侧23能够涂有合适的材料或其能够设置有粗糙的表面结构。
此外，设置用于利用惰性气体(优选地为He、Ne、Ar、Kr、Xe或H2、N2或其混合物)进行净化的净化单元24作为污染降低单元，在自由分子运动的区域外，该单元在自由分子运动的区域外在10-3mbar至10mbar的分压范围中带走污染物。惰性气体净化产生从光学表面17离开、朝向开口20的流，穿过开口20将由惰性气体运输的污染粒子从通过抽吸去除这些粒子的地方移动到外壳2的内部空间15中。此外，通过使用在真空导管18的圆柱壁上的抽吸单元21(由两个箭头指示)进行抽吸去除，将污染物质或气体粒子移动到由真空外壳18界定的部分体积外部的区域中，即移动到外壳2的其余内部空间15中或理想地移动到外壳2外部的区域中。
此外，为了提高外壳2的内部空间15中的真空，设置另外的抽吸单元25a用于通过抽吸从外壳2的内部空间15去除由另外的部件16a释出的污染粒子。在此装置中，另外的抽吸单元25a连接到另外的真空泵3a，但是作为替代，其也可以连接至真空泵3。当然，布置在真空外壳18上的抽吸单元21也可以连接至真空泵(未示出)。
另外的部件16a释出大量的污染物质并且由另外的抽吸单元25a遮蔽，使得污染粒子不能进入外壳2的内部空间15。通过另外的部件16a上的抽吸来进行去除是明智的，因为与部件16的情况相比，有更大量的污染物质释放出，部件16的情况因此不必将部件16与外壳2的内部空间15强制地分开。作为通过抽吸来去除的替代，也能够通过封装来将另外的部件16a与外壳2的内部空间15分开。
当然，该污染部件也能够布置在反射镜4至10和14.1至14.6上，如图4中相对于照明系统的第一反射镜5的关系。除布置在束路径19中的光学表面26外，两个另外的部件16b、16c布置在反射镜5上，该另外的部件16b、16c释放另外的污染物质，该另外的污染物质由关联的另外的抽吸单元25b、25c收集。当然，以此方式，通过抽吸进行去除也能够发生在位于反射镜的支撑器件上的部件上，或者如果需要，在反射镜支撑器件自身上。通过合适的封装或通过抽吸进行去除，不仅光学表面17自身，而且整个光学元件4能够集成在真空外壳18中，并且能够由所述真空外壳18围住。
虽然图1中仅在光产生单元4的收集器反射镜的光学表面17上，即仅在单个光学元件上，产生具有特别好真空条件的小型环境，但是在图2中，在所有反射镜4至10、14.1至14.6上以及在投影照明仪器1的分划板12上产生该环境，即将投影照明仪器的整个束路径19与外壳2的其余内部空间15分开，并且借助于合适的抽吸单元21分别在反射镜5至10、14.1至14.6的每个光学表面和分划板12上产生高真空，通过在图1的上下文中更详细地描述的箭头，该抽吸单元由图1的上下文中更详细地描述的箭头所指示。为此目的，在外壳2中设置多个真空外壳18.1至18.10，在该真空外壳18.1至18.10中，除了在束路径19中的第一和最后一个外，在每种情况下，至少布置两个光学元件。以下，为简单起见，术语“光学元件”指反射镜5至10、14.1至14.6和分划板12。
在每种情况下，将相继地布置在束路径19中的两个真空外壳18.1至18.10互连，例如，给彼此安装凸缘，使得束路径19能够穿过共用的开口。通常，在每种情况下，反射镜中的两个5、6和它们的光学表面17.1、17.2布置在真空外壳的相对的壁上，如例如第二真空外壳18.2的情况。在将数个光学元件彼此直接相邻地布置的区中，例如在分划板12的附近，能够将两个以上的光学元件布置在共用的真空外壳中。
可选地，所有真空外壳18.1至18.10能够包括图1中所示的制冷器件22和/或在内侧23的至少部分区域中它们能够包括气体结合材料，特别是钛、钽、铌、锆、钍、钡、镁、铝、钌、镱或铯。以此方式，能够借助于冷凝或吸附来实现真空外壳18.1至18.10中污染粒子的数量上的附加的降低。
在具有光产生单元4的第一真空外壳18.1中，布置净化单元24，如图1中所示，其产生将污染物质带入相邻真空外壳18.2中的惰性气体流，从该真空外壳18.2，它们由抽吸单元21移动到内部空间15中。在此情况下，无需在第一真空外壳18.1的内部体积中设置抽吸单元，因为所述第一真空外壳18.1通过柔性真空元件连接至光产生单元4，以便气密地密封，从而在足够的程度上使污染净化单元24的物质远离光学表面17。
作为将束路径19与外壳2的其余内部空间15基本完全封装开的结果，在那些情况下，选择较为不利的真空条件(其是通常情况)是可能的，即真空产生单元3能够在降低的泵浦输出下操作，能够使用更强的释气部件，并且一般地说，该部件的释气需要较少的关注。在最有利的情况下，不再需要将真空产生单元3用于在外壳2的内部空间中产生真空，而是，其能够仅仅用作针对抽吸单元21的泵。在此情况下，在外壳2的其余内部空间15中，大气压力占优势。
在图1和图2中分别所示的情况(在该情况下，一个光学元件或所有光学元件在提高的真空条件下操作)之间，任何其它梯度是当然可能的，其中，例如光学元件以及分别地它们的光学表面的两个、三个等布置在高真空中。在所有这些情况下，如果能够测量内部空间15中或光学表面17、17.1、17.2上的污染物质的分压，则是有利的。
为测量外壳2的内部空间15中的污染物质的分压的目的，设置残留气体分析器27，借助于该分析器能够确定分压的质谱。为了校准残留气体分析器27，具有作为惰性气体的氙气的气体容器29经由校准泄漏部28与外壳2的内部空间15连通。校准泄漏部28确保有恒定的惰性气体流入物进入内部空间15中。能够校准残留气体分析器27，并且能够针对校准泄漏部28的泄漏率来监控其功能。以此方式，特别是在开通过程中，即在借助于真空产生单元3在外壳2中产生真空时，监控是否已经达到了污染物质的期望的分压以及投影曝光设备1是否能够开始曝光操作是可能的。
除残留气体分析器27外，在外壳2中布置光学谐振器48，分析器27测量内部空间15中的污染物质的分压，光学谐振器48用于测量直接在光学元件6的光学表面17.2上的分压。图6中示出了整个关联的测量结构；其包括脉冲频率可变激光器形式的激光源46、输入光学器件47、光学谐振器48(衰荡腔)以及评估单元49，评估单元49包括探测器和与计算机连接的示波器。仅强制地布置输入光学器件47的部分和对应的部分，用于去耦投影曝光设备1中的激光，其中耦合和去耦优选地经由光纤光学器件发生。
为测量分压，首先，激光源46设定为波长对应于要探测的气体中的跃迁，该气体对光学表面具有污染效果。随后，产生经由输入光学器件47进入光学谐振器48的激光脉冲。如图7中所示，激光脉冲对时间的强度梯度提供关于光学谐振器48的体积中的激光脉冲的吸收程度的信息。图7a示出了在光学谐振器48中不存在吸收气体时的光子强度的衰减曲线50a，而图7b示出了具有该吸收物质时的衰减曲线50b。图示清楚地示出了在后一种情况下，光学谐振器中的光子的寿命降低了。根据作为吸收的结果而导致的半寿命值的降低，获得关于光学谐振器48中的物质的浓度的信息，并从而获得关于其分压的信息是可能的，该物质已在特别的情况下被激发。上述测量方法使得可能获得右至小于10-13mbar的区域的高精度分压测量，使得能够直接在光学表面上确定碳氢化合物的甚至非常低的分压。
图3示出了用于在高真空下操作所有光学元件的替代选择。通过范例，图3示出了三个部件16a至16c，它们释出污染物质。这些部件中的两个与抽吸单元25a、25b关联，它们使释出的污染粒子远离外壳2的内部空间15。净化气体单元24与第三部件16c关联，该净化气体单元24产生净化气体流。从第三部件16c释出的污染粒子由所述流带走并移动到真空产生单元3附近，借助与真空产生单元3，这些污染粒子被从外壳2中去除。如果在外壳2中设置所有部件16a至16c的封装，或至少给具有特别强的释出污染物质的趋势的那些部件设置封装，则真空产生单元3能够在外壳的内部空间15中产生真空，其中，污染物质的(总)分压也在10-9mbar以下。当然，作为这的结果，污染物在光学表面的沉积也大大降低了。
图9示出了用于降低用于图1的三个反射元件5、6、8的外壳18.11的微型环境中的污染物质的量的另一范例，该三个反射元件的光学表面17.3至17.5基本平行布置。图9的真空外壳18.11能够固定于图1的真空外壳18，开口20容许束路径19到达第一反射光学元件5的光学表面17.3。与图1至4的布置相比，通过将由净化气体单元(未示出)提供的分子氢流过由激活单元61加热到约2400℃的温度的灯丝61a，该分子氢的部分被在清洁头60中激活以形成原子氢。清洁头60布置在真空外壳18.11内侧的第三反射光学元件17.5的光学表面17.5附近，并且设计为产生至光学表面17.5的清洁气体的射流62。清洁气体的射流62包括用于从光学表面17.5去除污染物质的原子氢，污染物质特别是碳。射流62的残留物包括在灯丝61a处没有裂化的分子氢，并且该分子氢能够用作净化气体来产生将原子氢清洁的反应产物和另外的污染物质一起通过用作抽吸单元21的出口从真空外壳18.11去除的流，该反应产物特别是甲烷，抽吸单元21布置在第一和第二反射元件5、6之间。出口21设计为管子，其长度和直径是经选择的，以防止污染物质从内部空间15(图1中所示)扩散到真空外壳18.11内侧。本领域技术人员会理解，存在设计出口21，用于降低污染粒子/分子扩散到真空外壳18.11中的速率的其它可能。
应当理解，对于每个光学表面17.3至17.5，可以在真空外壳18.11内侧设置单独的清洁头。当不需要清洁时，可以断开灯丝61a，从而容许清洁头60用作用于作为净化气体的分子氢的入口。应当理解，除分子氢外，其它净化气体，特别是上述的净化气体，也可以由被加热的灯丝61激活。还有，为了提高原子氢清洁的清洁速率，在真空外壳18.11的内侧23上设置石英玻璃涂层。已知类似玻璃的物质(特别是石英玻璃)具有低的原子氢复合速率，使得撞击到真空外壳18.11的内侧23上的原子氢具有低的复合可能性，以便没有分子氢形成在真空外壳18.11的内侧23上，从而提高了与光学表面17.5上存在的污染物的反应速率。
另外，包括作为光源63的LED的测量单元和光学传感器64布置在真空外壳18.11内侧，用于确定第二光学元件17.4的光学表面17.4的污染状况。LED 63发射波长在可见光谱中的光，该光被从光学表面17.4反射到测量反射的光的强度的传感器元件64，用于以在以上引用的德国专利申请DE10 2007 037942.2中详细描述的方式来确定污染状况，特别是确定光学表面17.4上的污染物层(未示出)的厚度。因为光学传感器64和光源63可以释出污染物质，所以由真空外壳18.11的内侧23上的石英玻璃涂层将它们封装。因为没有其它释气部件布置在真空外壳18.11内侧，真空外壳18.11内侧的污染物质的量能够保持非常低。
在真空外壳18.11的内侧23上提供石英玻璃涂层具有的附加优点是，能够防止氢引起的释气，即能够防止归因于与原子氢反应而从真空外壳18.11内侧的材料释出污染物质，因为石英玻璃对原子氢基本是惰性的。不产生挥发性的清洁引起的释气产物的其它材料也适合用于此目的，其它材料特别是不含Sn、Zn、Mn、Na、P、S的钢。
为了在曝光开始前(即在EUV投影曝光设备1的停机期间)从真空外壳18.11的内侧23去除污染物质，设置加热单元65，用于均匀加热真空外壳18.11至150℃的烘烤温度。以此方式，污染物质，特别是水，能够从真空外壳18.11的内侧23解吸附并且经由抽吸单元21运输到外面。为使烘烤成为可能，不能经受烘烤温度的材料没有布置在真空外壳18.11的内侧。特别是，反射光学元件5、6、9设置有多层系统(未示出)，在该多层系统的顶部布置有光学表面17.3至17.5，多层系统耐高达200℃的温度，而光学性能不会退化。
图10示出了另外的EUV投影曝光设备1’的基本部分，如美国专利申请2005/0275821 A1中所述，于此通过引用并入了其全部内容。EUV投影曝光设备1’包括投影光学系统107，其用于将布置在分划板台106上的分划板106A上的结构减小地成像到布置在晶片台108上的晶片108A的光敏抗蚀剂上。投影光学系统107的外壳107A包括具有低温面板124A的第一低温致冷器124和具有低温面板123A的第二低温制冷器123，低温面板124A布置在靠近布置分划板106A的空间的开口处，低温面板123A在布置晶片108A的空间附近。投影系统107内侧的EUV辐射的束路径108B通过第一低温面板124A并由五个反射光学元件A至E反射，然后通过第二低温面板123A并撞击到晶片108A上。
第一和第二低温面板124A、123A之间的束路径由彼此以气密方式连接的多个真空外壳109整体封装。从而，保护了反射光学元件A至E免受释出污染物质到投影系统107的外壳107A的内部空间中的部件(未示出)的影响。为降低真空外壳109内侧的污染物的分压的目的，设置净化单元111，用于产生到用作用于束路径108B的入口和出口的真空外壳109的两个开口的净化气体流，两个开口位于第一和第二低温面板124A、123A附近。可以如针对图9所述的那样设计这些开口(未示出)，即这些开口可以具有防止污染物质扩散到真空外壳内侧的形状。
类似地，对于投影系统107，照明系统的多个真空外壳110布置在分划板106A和具有束整形单元(未示出)的EUV光源(未示出)之间，以保护四个另外的反射光学元件的表面免受EUV投影曝光设备1’的外壳(未示出)内侧的污染粒子的影响，图10中示出了该四个反射光学元件中的一个(105A)。
在图10中所示的范例中，该两个多个真空外壳109、110分别封装投影系统107的反射光学元件(反射镜)和照明系统的反射光学元件(反射镜)之间的束路径。没有受到真空外壳保护的唯一的反射表面是分划板106A的表面，因为通常，当需要对不同的结构成像时，设置加载锁(load lock)用于改变分划板106A，使得可以在EUV投影曝光设备1’外面执行分划板的清洁。
在图1至图4和图9以及图10所示的装置中，在最有利的情况下，在反射镜的紧邻围绕物中，污染物(例如碳氢化合物或水)的分压能够降低到小于10-13mbar，特别是在净化的微型环境的情况下。此外，适合于用于外壳2中的EUV的材料和装备的选择包括降低花费。应当理解，上述方法不限于EUV投影曝光设备，而是能够有利地与包括变化数量和形状的光学元件的任何光学装置一起使用，特别是在包括反射光学元件的光学器件的情况下，例如EUV光学器件。
除由在投影曝光设备1上的测量所提供的污染物减少外，还能够在光学元件自身上进行污染物减少测量，下面将对此进行更详细解释。图5示出了用于图1至图3所示的投影曝光设备的光学元件40。所述光学元件40包括基底41和具有光学表面44的多层系统42，光学表面44暴露于污染物质。为了最大可能地防止所述污染物质沉积在光学表面44上，在光学表面44的周围或在多层系统42的周围布置钌的环43，其提供好的吸附，特别是金属和金属化合物的吸附，例如锡和锌的化合物，以及作为污染物质的碳氢化合物。
存在于光学表面44上的污染物质执行无方向性的热运动。一旦它们到达光学表面44的边缘，它们附着于吸附材料，其结果是能够减少光学表面的污染物。为了强化此效果，有利地加热光学表面44，为此目的，将加热器45嵌于图5中所示的光学元件40的基底41中。借助于此加热器45，引起了光学表面44的温度的升高，该温度升高触发污染物质的分子或原子的增加的运动，使得所述物质更快地运动并在更短的时间周期中到达光学表面44的边缘。与吸附材料43相比，通过提高光学表面44的温度，产生了温度梯度并且因此附加地产生了朝向吸附材料的对流流动。作为替代或附加地，能够借助于制冷单元来降低吸附材料的温度。
图8示出了用于EUV光刻的另外的反射光学元件30，该元件30包括低电导率的基底31和导电多层系统33，导电多层系统33在反向于基底31的侧上的包括反射光学表面34。
借助于EUV光学器件中的照明辐射，通常地在光学表面上产生光电子，特别是二次电子，这能够导致放电并且因此导致带电的或可极化的粒子的沉积。为此原因，在光学元件30中，设置布置在基底31和多层系统33之间的、用于将光电流引导开、用于接地、或用于施加指定的电压的导电层32，使得其是电可接触的。为此目的，具有层32的基底31在多层系统33的边缘区域中突出，在该边缘区域中，施加作为用于将层32连接至线36的接触部的焊点或粘接点35。在当前情况下，导电层32包括镍并且厚度约为20nm。作为替代，层32也能够包括具有足够厚度的金或其它合适材料，特别是多层系统。通过施加指定的电压或体电位(mass potential)，能够将电荷从光学表面34引走，而无需直接接触光学表面。
在图8中，线36连接至电流或电压测量器件37，该器件用于测量光电流，借助于光电流，能够作出关于光学表面34的污染程度的结论。为了测量光电流，线36包括合适的屏蔽，使得能够以超过1kHz的频率执行光电流测量，该频率对应于EUV投影照明仪器的脉冲频率。在此装置中，线36将传感器电流引出抽空的外壳，其中正常地布置光学元件30。
通过施加附加的导电和可接触层32，无需直接接触光学表面34，使得能够避免其光学特性的变形或退化。当然，层32也能够以不同于上述方式的方式接触，例如以嵌入于基底31中的电接触。
也能够在单个光学元件上组合地执行在图5和图8中在光学元件40或30上执行的测量。上述光学元件40和30能够有利地用于针对微光刻的投影曝光设备中，如例如图1至图3中所示，或用于其它EUV光学器件中。
权利要求
1、一种光学装置，特别是一种用于EUV光刻的投影曝光设备(1，1’)，包括
围住内部空间(15)的外壳(2)；
至少一个布置在所述外壳(2)中的光学元件(4至10，12，14.1至14.6)，特别是反射光学元件；以及
至少一个用于在所述外壳(2)的所述内部空间(15)中产生真空的真空产生单元(3)，
其特征在于
至少一个真空外壳(18，18.1至18.11，109)，布置在所述外壳(2)的所述内部空间(15)中，并且至少围住所述光学元件(4至10，12，14.1至14.5)的光学表面(17，17.1至17.5)，其中，污染降低单元与所述真空外壳(18，18.1至18.11，109)关联，相对于所述内部空间(15)中的所述污染物质的分压，所述污染降低单元至少降低在所述光学表面(17，17.1至17.5)附近的污染物质的分压，特别是水和/或碳氢化合物的分压。
2、根据权利要求1所述的光学装置，其中，所述污染降低单元包括净化单元(24，111)，用于利用惰性气体来净化所述真空外壳(18，18.1，18.11，109)的至少部分区域，所述惰性气体优选地是He、Ne、Ar、Kr、Xe、或H2、N2或其混合物。
3、根据权利要求2所述的光学装置，其中，所述净化单元(24)设计为产生10-3mbar和10mbar之间、优选地10-2和10-1mbar之间的净化气体压力。
4、根据权利要求2或3所述的光学装置，其中，在所述真空外壳(18.11)中设置出口作为抽吸单元(21)，用于产生从所述真空外壳(18.11)的内侧至所述内部空间(15)的净化气体流，所述出口的布局优选地选择为防止污染物质从所述内部空间(15)扩散至所述真空外壳(18.11)的内侧。
5、根据任一前述权利要求所述的光学装置，还包括至少一个清洁头(60)，用于将清洁气体的射流(62)引导至所述光学表面(17.5)，以从所述光学表面(17.5)去除污染物质。
6、根据权利要求5所述的光学装置，其中，所述清洁头(60)包括激活单元(61)，所述激活单元(61)用于通过至少部分地激活净化气体流来产生所述清洁气体的射流，净化气体优选地是分子氢。
7、根据权利要求6所述的光学装置，其中，所述激活单元(61)包括被加热的灯(61a)。
8、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述真空外壳(18.11)至少在其内侧的一部分区域中包括具有低原子氢复合速率的材料，优选地玻璃，特别是石英玻璃。
9、根据权利要求5至8的任一项所述的光学装置，其中，所述真空外壳(18.11)的内侧仅设置不产生由所述清洁气体引起的释气产物的材料。
10、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，用于测量所述光学表面(17.4)的污染状况的测量单元(63，64)布置在所述真空外壳内侧。
11、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述真空外壳(18.11)和所述光学元件(17.3至17.5)耐受高达100℃或更高的烘烤温度，优选地150℃或更高的烘烤温度。
12、根据权利要求11所述的光学装置，还包括至少一个加热单元(65)，用于将所述至少一个真空外壳(18.11)加热至所述烘烤温度。
13、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述污染降低单元设计为在所述光学表面(17，17.1至17.5)处产生小于10-7mbar的水的分压和/或小于10-9mbar、优选地小于10-13的碳氢化合物的分压、优选地不挥发性碳氢化合物的分压。
14、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述污染降低单元设计为产生小于10-9mbar、优选地小于10-11mbar、特别优选地小于10-13mbar的所述污染物的分压。
15、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述污染降低单元包括至少一个抽吸单元(21)，用于通过抽吸来从所述真空外壳(18，18.1至18.11，109)去除污染物质，所述抽吸单元(21)优选地设置在所述光学表面(17，17.1至17.5)附近，并且优选地固定于所述真空外壳(18，18.1至18.11，109)上。
16、根据权利要求15所述的光学装置，其中，所述抽吸单元(21)设计成使得在所述真空外壳(18)中产生基本平行于所述光学表面(17)的压力梯度。
17、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述真空外壳(18.1；18)连接至另外的真空外壳(18.2)或连接至所述外壳(2)的其余内部空间(15)。
18、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述光学元件(4)的所述光学表面(17)布置于在所述外壳(2)中延伸的束路径(19)中，其中，所述束路径(19)延伸穿过所述真空外壳(18)中的开口(20)。
19、根据权利要求18所述的光学装置，其中，所述真空外壳(18，18.1至18.11，109)以类似护套的方式围住所述束路径(19)。
20、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，在所述外壳(2)中延伸的整个束路径(19)借助于一个或以气密方式彼此连接的多个真空外壳(18.1至18.11)与所述外壳(2)的其余内部空间(15)基本完全分开。
21、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述真空外壳(18.2)至少围住两个光学元件(5，6)的所述光学表面(17.1，17.2)。
22、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述污染降低单元包括冷却单元(22)，所述冷却单元(22)将所述真空外壳(18)冷却至小于290K、优选地小于80K、特别优选地小于20K的温度。
23、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，所述真空外壳(18.2)用作污染降低单元，并且至少在其内侧(23)上的一个部分区域中包括气体结合材料，特别是钛、钽、铌、锆、钍、钡、镁、铝、钌、镱或铯。
24、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，至少一个部件(16a)布置在所述内部空间(15)中，所述部件(16a)释出污染粒子/分子，并且其中，所述污染降低单元包括抽吸单元(25a)，所述抽吸单元(25a)通过抽吸来从所述外壳(2)的所述内部空间(15)去除由所述部件(16a)释出的粒子。
25、根据权利要求24所述的光学装置，其特征在于，所述部件(16b，16c)固定于所述光学元件(5)的基底上或支撑器件上。
26、一种光学装置，特别是一种用于EUV光刻的投影曝光设备(1)，包括
围住内部空间(15)的外壳(2)；
至少一个布置在所述外壳(2)中的光学元件(4至10，12，14.1至14.6)，特别是反射光学元件；
至少一个用于在所述外壳(2)的所述内部空间(15)中产生真空的真空产生单元(3)；以及
至少一个布置在所述内部空间(15)中的部件(16a至16c)，所述部件(16a至16c)释出污染物质，
其特征在于
至少一个与所述部件(16a至16c)关联的抽吸单元(25a至25c)，所述抽吸单元(25a至25c)通过抽吸来从所述外壳(2)的所述内部空间(15)去除由所述部件(16a至16c)释出的物质。
27、根据权利要求26所述的光学装置，其中，所述抽吸单元(25a至25c)的抽吸开口直接布置在释气部件(16a至16c)的前面。
28、根据权利要求26或27所述的光学装置，其中，所述释气部件(16a至16c)布置在所述反射光学元件的基底(5)上或支撑器件上。
29、根据权利要求26至28的任一项所述的光学装置，还包括净化单元(24)，用于利用惰性气体来净化所述外壳(2)的所述内部空间(15)的至少部分区域，所述惰性气体优选地是He、Ne、Ar、Kr、Xe、或H2、N2或其混合物。
30、根据权利要求29所述的光学装置，其中，所述净化单元(24)设计为产生10-3mbar和10mbar之间、优选地10-2和10-1mbar之间的惰性气体压力。
31、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，设置残留气体分析器(27)，用于确定所述污染物质的分压。
32、根据权利要求31所述的光学装置，其中，在所述外壳(2)上设置校准泄漏部(28)，用于以指定的泄漏速率将惰性气体引入到所述外壳(2)的所述内部空间(15)中。
33、根据任一前述权利要求所述的光学装置，其中，设置用于确定所述污染物质的所述分压的光学谐振器(47)。
34、根据权利要求33所述的光学装置，其中，所述光学谐振器(47)布置在所述光学元件(6)的表面(17.2)上。
35、根据权利要求33或34所述的光学装置，包括激光源(45)和分析器件(48)，所述激光源(45)用于向所述光学谐振器(47)提供激光脉冲，所述分析器件(48)布置在所述光学谐振器(47)的下游、用于测量所述激光脉冲的强度。
36、一种反射光学元件(30)，特别是用于EUV光刻的反射光学元件(30)，包括
基底(31)，以及
导电多层系统(33)，所述导电多层系统(33)在与所述基底(31)相反的侧上包括反射光学表面(34)，
其特征在于
导电层(32)，布置在所述基底(31)和多层系统(33)之间，并且是电可接触的，用于将光电流引走、用于接地或用于施加指定的电压。
37、根据权利要求36所述的反射光学元件，其中，所述导电层(32)包括金属或另外的多层系统，所述金属特别是金、镍、钌、铑、钯、钼、铱、锇、铼、银、氧化锌、这些材料的合金。
38、根据权利要求36或37所述的反射光学元件，其中，所述导电层(32)包括小于50nm、优选地小于1nm的厚度。
39、根据权利要求36至38的任一项所述的反射光学元件，其中，具有所述导电层(32)的所述基底(31)在所述多层系统(33)的边缘区域中突出，并且在所述边缘区域中，设置至少一个接触部(35)用于将线(36)连接至所述导电层(32)。
40、一种反射光学元件(40)，特别是用于EUV光刻的反射光学元件(40)，包括
基底(41)，以及
导电多层系统(42)，所述导电多层系统(42)在与所述基底(41)相反的侧上包括反射光学表面(44)，
其特征在于
布置在所述基底(41)上、邻近所述光学表面(44)的材料(43)，所述材料(43)吸附污染物质。
41、根据权利要求40所述的反射光学元件，其中，吸附材料(43)围住所述光学表面(44)，特别是以环形方式围住所述光学表面(44)。
42、根据权利要求40或41的任一项所述的反射光学元件，其中，所述吸附材料(43)是催化材料，优选地是铑、钯、钼、铱、锇、铼、银、氧化锌、或它们的合金，特别是钌。
43、根据权利要求40至42的任一项所述的反射光学元件，其特征在于用于在所述光学表面(44)和所述吸附材料(43)之间产生温度梯度的单元(45)。
44、一种光学装置，特别是根据权利要求1至35的任一项所述的光学装置，包括至少一个根据权利要求36至39和/或40至43的任一项所述的反射光学元件(30，40)。
45、根据权利要求44所述的光学装置，其中，优选地经由线(36)将所述导电层(32)连接至体电位和/或电流或电压测量器件(37)。
46、根据权利要求45所述的光学装置，其中，将所述线(36)适配为以超过1kHz的频率测量光电流。
全文摘要
本发明涉及一种光学装置，特别是一种用于EUV光刻的投影曝光设备(1)，包括围住内部空间(15)的外壳(2)；至少一个布置在所述外壳(2)中的光学元件(4至10，12，14.1至14.6)，特别是反射光学元件；至少一个用于在所述外壳(2)的所述内部空间(15)中产生真空的真空产生单元(3)；以及至少一个真空外壳(18，18.1至18.10)，布置在所述外壳(2)的所述内部空间(15)中，并且至少围住所述光学元件(4至10，12，14.1至14.5)的光学表面(17，17.1，17.2)，其中，污染降低单元与所述真空外壳(18.1至18.10)关联，相对于所述内部空间(15)中的所述污染物质的分压，所述污染降低单元降低至少在所述光学表面(17，17.1，17.2)附近处污染物质的分压，特别是水和/或碳氢化合物的分压。
文档编号G03F7/20GK101495921SQ200780027669
公开日2009年7月29日 申请日期2007年9月18日 优先权日2006年9月19日
发明者D·H·埃姆, S·米勒伦德, T·施泰因, J·H·J·莫尔斯, B·T·沃尔斯施里金, D·克劳斯, R·维尔斯路易斯, M·G·H·迈耶因克 申请人:卡尔·蔡司半导体技术股份公司, Asml荷兰有限公司