[发明专利]可控光学元件以及用热致动器操作光学元件的方法和半导体光刻的投射曝光设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于影响光学元件中的温度分布的方法、具有影响光学校正装置中的温度分布的热致动器的光学校正装置。此外，本发明涉及包括依照本发明的光学元件的用于半导体光刻的投射曝光设备或投射物镜。 

背景技术

在现代微光刻投射物镜中，使用种类繁多的波前操纵器来校正光学像差。大多数操纵器通过光学元件的机械操纵器，借助于位置改变、或者借助于变形、或两者的组合进行波前校正。如已展示的，所述操纵器对低阶波前像差具有卓越的校正特性，诸如当使用结合所谓传统设置的物镜且达到近似120晶片/小时的生产量时通常发生低阶波前像差。 

然而，不断增加生产量的需求需要物镜中越发高的光强度，并由此作用于光学元件上的热载荷持续增加。如果透镜占主导地位则借助于依赖温度的折射率，如果镜(mirror)占主导地位则作为由热膨胀引起的表面变形的结果，所述热载荷导致波前像差。此外，存在朝向诸如偶极设置的极端照明设置的趋势，该极端照明设置意味着近光瞳处的透镜上有强的光功率密度的会聚并且从而还能够产生高阶且强局限性的波前像差。借助于引言中所提及的操纵器仅能够将这些波前像差补偿到有限的范围。相同适用于光引起的终身效应(lifetime effect)导致的波前像差，光引起的终身效应诸如由于较高的光功率密度而增加到某一程度的紧致状态。这些波前像差也不能借助于已有的操纵器有效地补偿。为此，这些由终身效应产生的波前像差当前借助于可替换板来补偿，对于该可替换板施加有特定校正非球面。这些补偿板必需在物镜的寿命内重复地替换，以使波前像差保持较小。 

接着，待解决的经阐述的问题包括寻找波前操纵器，借助于其能够尽可能灵活地补偿甚至更高阶的像差。理想的技术方案将包括一个或多个光学元件上的可控的、两维校正非球面，其可以主要用于补偿局部高阶波前像差， 该局部高阶波前像差借助于传统操纵器无法补偿且当没有该类型的校正手段时将因而作为残留像差而被保留。 

已经提出了关于机械操纵器的多个构思。因此，作为示例，DE 19824030A1描述了具有自适应镜的折反投射物镜，镜通过致动元件可变形以此减少特定成像像差。 

EP 678768和DE 19859634A1公开了投射曝光设备，在该投射曝光设备中，透镜或镜同样由用于图像像差校正的致动器变形。 

然而，由于光学光束路径中的机械元件导致光被遮挡或散射，机械构思被限于操纵透镜边缘。对透镜边缘的这个限制构成可能校正的分布的固有局限性，尤其构成即使通过复杂的机械构造也不能避免的径向级次的固有局限性。 

已经提出热操纵器作为机械操纵器的替代，例如在US专利说明书US 6,198,579B1中热操纵器同样地布置在透镜边缘。但是，在前述文件中提出的热操纵器在径向级次中表现出与它们的机械相应者相同的局限性，并加之意味由透镜直径上的热传播速率给定的相对长时间常数。边缘致动的热操纵器因此主要适于补偿临时稳态的波前像差。但是，由于长时间常数，这样的操纵器仅适于补偿瞬态波前像差到非常有限的程度。 

此外，从DE 19827602A1中得知，利用布置在透镜边缘处的珀耳帖(Peltier)元件校正非旋转对称图像像差的方法，该珀耳帖元件以如下方式影响光学元件的温度行为：倘若非旋转对称辐射通过元件，则能够校正由此产生的成像像差。 

从DE 19859634A1中同样得知，用于校正诸如透镜或镜的光学元件的非对称温度载荷的装置和方法，其中同样地通过致动器对光学元件进行变形。 

WO 2004/036316公开了对诸如镜和透镜的光学元件的成像像差进行校正的方法，其中，通过附加辐射，以减少成像像差的方式改变光学元件的温度。US 6081388公开了通过致动器或经限定的机械力对透镜的表面进行变形以影响成像像差。 

此外，US 6521877B1公开了通过透明电阻层来局部影响光学元件的温度；US 6466382B2公开了一种可替代解决方案，其提出对透镜施加具有吸收特性的层，该层具有与有用光的足印(footprint)互补的结构。 

在文件EP 0660169A1，EP 0851304A2和WO2008/034636A2中提出了图像像差校正的另一构思。 

发明内容