(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの光学素子（２）と、該光学素子（２）の目標局所加熱のために電磁加熱放射線（７）を前記光学素子（２）に目標局所照射する少なくとも１つの照射手段とを備える、光学補正構成体を備える、半導体リソグラフィ用の投影露光装置であって、
前記少なくとも１つの照射手段により前記光学素子（２）に導入された熱エネルギーを消散する手段が存在し、前記熱エネルギーを消散する手段は、前記光学素子（２）の表面の少なくとも１つを通る流体流、特にガス流を形成する手段を含み、
前記電磁加熱放射線（７）は、前記光学素子（２）の、前記投影露光装置の投影光の通路として用いられる領域にも届くことを特徴とする、投影露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投影露光装置において、前記光学素子（２）は、隣接して配置され、流体を流すことができる流路が互いの間に形成される、２つの光学部分素子（２１、２２）を備えることを特徴とする、投影露光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の投影露光装置において、前記流路は、特に平行平面板として具現した前記光学部分素子（２１、２２）の平面により境界付けられることを特徴とする、投影露光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の投影露光装置において、前記電磁加熱放射線（７）は、前記流体流を通って進むことを特徴とする、投影露光装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の投影露光装置において、前記電磁加熱放射線（７）を、前記光学部分素子（２１、２２）の２つの流路形成表面に指向させることを特徴とする、投影露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の投影露光装置において、前記流体流の移動方向は、前記光学素子（２）の表面と平行に指向させるか、又は該光学素子（２）の表面に対して垂直な向きの移動方向の成分を有することを特徴とする、投影露光装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の投影露光装置において、前記光学素子（２）は、互いに熱的に接触した少なくとも２つの部分素子（２３、２４）を有し、そのうちの好ましくはＣａＦ２を含む第２部分素子（２４）は、好ましくは石英ガラスを含む第１部分素子（２３）よりも高い熱伝導率を有し、前記第２部分素子（２４）は、該第２部分素子（２４）と熱的に接触したヒートシンク（１５）と共に、前記導入される熱エネルギーを消散する手段を形成することを特徴とする、投影露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の投影露光装置において、前記加熱放射線（７）を、前記第１部分素子（２３）のうち前記第２部分素子（２４）から離れた側に指向させるか、又は前記加熱放射線（７）を、前記第１部分素子（２３）のうち前記第２部分素子（２４）に熱的に連結した表面に指向させることを特徴とする、投影露光装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の投影露光装置において、前記加熱放射線（７）を吸収する吸収層（１７）を、前記光学部分素子（２３、２４）の一方に、好ましくは前記第１光学部分素子（２３）と前記第２光学部分素子（２４）との間に配置したことを特徴とする、投影露光装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の投影露光装置において、前記光学素子（２）は、該投影露光装置のミラーであり、該投影露光装置は好ましくは、ＥＵＶ投影露光装置であることを特徴とする、投影露光装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の投影露光装置において、前記エネルギーを消散する手段は、冷却媒体を流すことができるミラー基板における流路であるか、又は
前記エネルギーを消散する手段は、運動学的素子、軸受素子、又はアクチュエータとして具現されることが好ましい熱伝導固体であるか、又は
前記手段を、付加的な素子、特にファイバ又は熱伝導ストリップ等の付加的な素子として具現するか、又は
前記エネルギーを消散する手段は、放射素子、又はミラーを通る数パスカル、好ましくは３パスカル〜４パスカルの圧力の特に水素又はアルゴンの流体流、特にガス流であることを特徴とする、投影露光装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の投影露光装置において、前記加熱放射線（７）のうち前記光学素子（２）により吸収されない部分をさらに操作する手段が存在し、該手段を、特に前記加熱放射線（７）の波長を有する放射線を吸収するのに適した吸収素子として具現したことを特徴とする、投影露光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の投影露光装置において、前記吸収素子を、該投影露光装置のハウジングの外部に配置し、該ハウジングは、前記加熱放射線（７）の非吸収部分を前記吸収素子の方向に通す窓を有することを特徴とする、投影露光装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の投影露光装置において、前記さらに操作する手段は、前記放射線（７）の非吸収部分を前記光学素子（２）又は該投影露光装置の異なるコンポーネントに指向させることができる反射素子であることを特徴とする、投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投影対物系を含み、投影対物系がさらに光学補正構成体を含む、投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィ用の今日の投影対物系では、光学収差の補正に多数の波面マニピュレータを利用する。これらのマニピュレータの大半は、光学素子の機械的操作により波面補正を行う。これは、光学素子の位置変更及び／又は変形により行われる。これらのマニピュレータは、対物系をいわゆる従来の設定と共に約１２０ウェーハ／時の処理量で用いる場合に通常生じるような、低次波面収差を補正することが可能である。
【０００３】
しかしながら、高まり続ける処理量要件は、対物系でより一層高い光強度を必要とし、したがって光学素子に作用する熱負荷が上昇し続ける。この熱負荷は、レンズの場合は温度依存性屈折率及び表面変形により、ミラーの場合は主にミラー基板の熱膨張に起因した表面変形の結果として、波面収差を引き起こす。さらに、リソグラフィの開発において、例えば双極子設定等の照明設定を用いる傾向があり、これは、特に瞳付近のレンズにおける光パワー密度の強い集束を伴い、したがって局所的に高い熱負荷が生じることに起因して、半径方向及び／又は方位角方向に高次の非常に局所的な波面収差も引き起こし得る。こうした波面収差は、導入部で述べたマニピュレータで限られた程度までしか補償することができない。高い光パワー密度に起因して高度に生じる圧縮等の光誘起による寿命作用が引き起こす波面収差にも、同じことが当てはまる。これらの波面収差も、従来既知のマニピュレータにより効率的に補償することができない。
【０００４】
上記寿命作用により引き起こされる波面収差をより効率的に補償する１つの可能性は、現在のところ、特殊な補正非球面（correction aspheres）を施した交換可能な板の使用である。これらの補償板は、対物系の寿命中の波面収差の変化に適切に対処するために、対物系の寿命内で繰り返し交換することができる。
【０００５】
補正非球面を有する補償板は、収差を補償することができるが、急激に変わりやすい収差の補償にはむしろ不適切である。さらに、補償すべき収差は、補償板の作製前に、したがって特に上記補償板を投影対物系に組み込む前に既知でなければならない。新たな波面収差が補償板の組み込みによりさらに誘起されるため、当然ながら完全な補償はここでは不可能である。
【０００６】
提示される解決すべき課題は、ここでは、波面収差又は同義語として収差、この場合は半径方向及び／又は方位角方向に高次の収差を可能な限り柔軟に補償することができる波面マニピュレータを見出すことにあり、この柔軟性は、高い空間分解能及び高い時間分解能として理解されるものとする。この課題に対する１つの好適な解決手段は、半径方向及び／又は方位角方向に高次の収差を特に補償する制御可能な２次元補正非球面を含む。
【０００７】
すでに述べたように、上記の意味で確立されたマニピュレータは、特に機械タイプである。したがって、例えば特許文献１は、特定の像収差が低減するように作動素子により変形させることができるアダプティブミラーを有する、反射屈折投影対物系を記載している。
【０００８】
特許文献２及び特許文献３も同様に、レンズ又はミラーを像収差補正用のアクチュエータにより変形させる投影露光装置を開示している。
【０００９】
しかしながら、光学ビーム経路内の機械素子は、陰影（Shading）及び散乱光を引き起こすため、操作対象がレンズである場合、機械的概念はレンズ縁部の操作に制限される。レンズ縁部へのこの制限は、可能な補正プロファイルの、及び特に複雑な機構によってさえも回避することができない半径方向次数の本質的限界を生む。
【００１０】
機械マニピュレータの代替として、熱マニピュレータが既知であり、例えば特許文献４におけるような熱マニピュレータも同様にレンズ縁部に配置される。しかしながら、この引用文献で提案されている熱マニピュレータは、機械マニピュレータと同じ半径方向次数の限界を示し、レンズ直径にわたる熱の伝播速度により与えられる時定数が比較的長いことをさらに暗示する。したがって、縁部作動式の熱アクチュエータは、一時的に定常状態にある波面収差の補償に主に適している。しかしながら、長い時定数に起因して、このようなマニピュレータは、過渡的な波面収差の補償には非常に限られた程度しか適していない。
【００１１】
さらに、レンズの周囲に配置したペルチェ素子を用いて非回転対称像収差を補償する方法が、特許文献５から既知であり、ペルチェ素子は、光学素子を通る放射線が非回転対称に通過する場合に生じる像収差を補正できるように、この素子の熱的挙動に影響を及ぼす。
【００１２】
レンズ又はミラー等の光学素子の非対称熱負荷を補正するデバイス及び方法も同様に、特許文献３から既知であり、光学素子を同様にアクチュエータにより変形させる。結像収差に影響を及ぼすようにアクチュエータ又は規定の機械力によりレンズの表面を変形させることが、特許文献６から同様に既知である。
【００１３】
さらに、透明抵抗層により局所的に光学素子の温度に影響を及ぼすことが、特許文献７から既知であり、特許文献８には、有効光の照射領域（footprint）と相補的な構造を有する吸収特性を有する層をレンズに施すことを提案する代替的な解決手段が開示されている。
【００１４】
特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４、及び特許文献１５は、例えば半導体リソグラフィ用の投影対物系等の光学系の結像特性を改善するためのさらに他の概念を開示している。
【００１５】
特許文献１６は、ミラー及びレンズ等の光学素子の結像収差を補正する方法を開示しており、この場合、付加的な照射により、結御像収差が低減するように光学素子の温度を変化させる。しかしながら、この場合に問題となるのは、光学素子の温度が付加的な照射の結果として全体的に上昇することで、この引用文献に開示されている概念を用いる可能性に悪影響を及ぼす、特に隣接するレンズ及び構造（マウント、マニピュレータ等）の乱れをもたらすことである。その影響から、結像収差／波面収差が著しく大きくなる。
【００１６】
レンズに熱的に影響を及ぼすことによりレンズの屈折率及び／又は形状を実現するさらに別の文献は、特許文献１７であり、この場合、熱的に影響を及ぼすべきレンズに対して横方向に赤外線を放射する。ここでも同様に不利なのは、レンズの光学的利用領域外の光導波路の配置に制約があり、したがって操作すべきレンズからのマニピュレータの距離も先験的に遠くなることである。特に、このように操作されるレンズの不明確な放熱は不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８  ２４  ０３０号明細書
【特許文献２】欧州特許第６７８  ７６８号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９８  ５９  ６３４号明細書
【特許文献４】米国特許第６，１９８，５７９号明細書
【特許文献５】独国特許出願公開第１９８  ２７  ６０２号明細書
【特許文献６】米国特許第６，０８１，３８８号明細書
【特許文献７】米国特許第６，５２１，８７７号明細書
【特許文献８】米国特許第６，４６６，３８２号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００７／００１９３０５号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００３／００２１０４０号明細書
【特許文献１１】国際公開第２００６／１２８６１３号パンフレット
【特許文献１２】特開２００４−２４６３４３号公報
【特許文献１３】欧州特許第０６７８７６８号明細書
【特許文献１４】米国特許第６，１９８，５７９号明細書
【特許文献１５】独国特許出願公開第１０  ２００５  ０６２４０１号明細書
【特許文献１６】国際公開第２００４／０３６３１６号パンフレット
【特許文献１７】米国特許出願公開第２００６／０２４４９４０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、補正特性の選択の制御又は調整が、高い柔軟性で、且つ投影露光装置の光学性能に対する作用を最低限に抑えたまま可能である、半導体リソグラフィ用の投影露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的は、請求項１に記載の特徴を備える半導体リソグラフィ用の投影露光装置により達成される。従属請求項は、本発明の有利な変形形態及び実施形態に関する。
【００２０】
本発明による投影露光装置は、少なくとも１つの光学素子と、光学素子の目標局所加熱のために電磁放射線を光学素子に目標局所照射する少なくとも１つの照射手段とを備える構成体を示す。光学素子を加熱するためのこの電磁放射線は、投影露光装置において結像の役割を果たす電磁放射線と区別するために、以下では加熱放射線とも称する。結像用の放射線は、有効放射線とも称する。本発明によれば、この場合、少なくとも１つの照射手段により光学素子に導入された熱エネルギーを消散する手段が存在する。
【００２１】
この場合、熱エネルギーを消散する手段は、光学素子の少なくとも１つの表面を通る流体流を形成する手段を特に含み得る。
【００２２】
この目的で、光学素子は、２つの光学部分素子、特に２つの平行平面板を有することができ、これらは隣接して配置され、流体流を流すことができる流路が互いの間に形成される。
【００２３】
この場合、流体流は、光学素子の表面と平行な向きにすることができ、又は代替的に、光学素子の表面に対して垂直な向きの方向成分を有することができる。
【００２４】
電磁加熱放射線は、流体流を通って進むことができる。
【００２５】
さらに、電磁加熱放射線は、光学部分素子の２つの流路形成面に指向させることができる。
【００２６】
本発明の代替的な実施形態では、光学素子は、互いに熱的に接触した少なくとも２つの部分素子を有し、そのうちの第２部分素子は、第１部分素子よりも高い熱伝導率を有する。この場合、第２部分素子はヒートシンクと熱的に接触し、これは導入される熱エネルギーを消散する手段を最終的に形成する。この場合、第１部分素子は石英ガラスを含むことができ、第２部分素子はＣａＦ２を含むことができる。
【００２７】
この場合、加熱放射線は、第１部分素子のうち第２部分素子から離れた（removed）側に、又は第１部分素子のうち第２部分素子に熱的に連結した表面に指向させることができる。
【００２８】
さらに、加熱放射線を吸収する吸収層を光学部分素子の一方に配置することができる。特に、吸収層は、第１光学部分素子と第２光学部分素子との間に配置することができる。
【００２９】
本発明のさらに別の実施形態では、投影露光装置は、ＥＵＶ投影露光装置であり得る。この場合、光学素子を、投影露光装置のミラーとして具現する。この場合、所望の補正効果は、加熱放射線によりミラーにおいて誘起されるミラー表面の付加的な熱変形により得られる。
【００３０】
熱エネルギーを消散するために、例えば、冷却媒体を流すことができ且つミラーのミラー基板に加工される流路を含むことができる。
【００３１】
さらに、熱エネルギーを消散する手段が、例えばファイバ又は熱伝導ストリップ等の付加的な素子として具現することができる熱伝導固体であることも考えられる。さらに、ミラーに連結されてすでに存在している固体コンポーネント、例えば運動学的素子、軸受素子、又はアクチュエータ等を、さらに別の放熱機能で補うこと、又は熱エネルギーの消散にそれらの熱伝導特性を利用することも考えられる。
【００３２】
さらに、エネルギーは、放射素子により、又は例えば数パスカル、特に３パスカル〜４パスカルの圧力のアルゴン又は水素により形成されミラーを通る流体流により、消散することもできる。
【００３３】
熱エネルギーを消散するための可能な実施形態は、独国特許出願第１０  ２００８０４９５５６．５号の、特に図１〜図９及びそれらに関連する説明において開示されており、その開示内容を参照により本出願に援用する。本出願の開示と上記出願の開示との間に相違がある場合、本出願の開示が適用される。
【００３４】
本発明のさらに別の変形形態では、加熱放射線のうち光学素子により吸収されない部分をさらに操作する手段が存在する。この場合、さらに操作する手段は、例えば吸収素子として具現することができ、吸収素子は、一例では投影露光装置のハウジングの内部に配置することができる。さらに、投影露光装置のハウジングの外部に吸収素子を配置する可能性がある。この場合、非吸収加熱放射線を吸収素子の方向に通すことができる窓を投影露光装置のハウジングに設けることが有利である。
【００３５】
非吸収加熱放射線は、付加的又は代替的に反射により操作することもできる。これは、例えば、加熱放射線の非吸収部分を光学素子へ反射するか又はさらに他の光学素子へ指向させる反射素子が存在することにより、行うことができる。
【００３６】
本発明による投影対物系の補正効果を最適化するために、画像センサに接続した制御ユニットをさらに設けることができ、これを用いて、例えば方向及び／又は強度等の加熱放射線のパラメータに、又は導入されたエネルギーを消散する手段の特性に影響を及ぼすことができ、それにより、補正効果を状況依存的に適合及び改善させることができる。
【００３７】
本発明を、いくつかの例示的な実施形態に基づきより詳細に後述する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態を示す。
【図２】特にガス状流体を用いた場合に適している本発明の変形形態を示す。
【図３】流体流が光学部分素子の表面に向かう移動方向の成分を有する、本発明の実施形態を示す。
【図４】加熱放射線が流体流を通して一方の光学部分素子の流体流に面する表面に衝突する、本発明の変形形態を示す。
【図５】加熱放射線が両方の部分素子の流体流に面する表面に衝突する、図４に関連する変更形態を示す。
【図６】光学素子が互いに熱的に接触した２つの部分素子を有する、本発明のさらに別の実施形態を示す。
【図７】加熱放射線を第１部分素子のうち第２部分素子に熱的に連結した表面に指向させた、図６に関連する変更形態を示す。
【図８】加熱放射線を吸収する吸収層を第１部分素子と第２部分素子との間に配置した、本発明のさらに別の実施形態を示す。
【図９】記載の補正構成体を組み込んだ半導体リソグラフィ用の投影露光装置を示す。
【図１０】加熱放射線のうち光学素子により吸収されない部分をさらに操作する第１可能性を実現する、本発明の実施形態を示す。
【図１１】吸収器の代わりに反射器を用いてそれ以外の構成を変えた、本発明のさらに別の変形形態を示す。
【図１２】図１１に示す解決手段の変形形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、光学素子２を２つの部分素子２１及び２２から形成した、本発明の第１実施形態を示す。本例では、２つの部分素子２１及び２２を、石英ガラスからなる平行平面板として形成する。
【００４０】
冷却流体５の流体流を流すことができる流路６を、２つの部分素子２１及び２２間に形成する。この場合、流体流の方向を矢印４で示す。
【００４１】
この代替として、図１には示さない方法で、流路６が２つの平面により境界付けられるだけであるように２つの部分素子２１及び２２を具現することもできる。これには、２つの光学部分素子２１及び２２の光学効果をある程度自由に選択可能であるという利点がある。したがって、このような場合には、特に光学部分素子の屈折力を自由に選択することができる。
【００４２】
本例の場合、加熱放射線７を、第１部分素子２１のうち第２部分素子２２から離れた側に指向させる。加熱放射線７は、第１部分素子２１のうち第２部分素子２２から離れた表面に（表面に対して）浅い角度で入射するため、第１部分素子２１に隣接する光学素子３には衝突しない。図１から明らかとなるのは、放射線７の反射部分（図１には図示せず）が、反射角と同じ浅い角度をもたらす浅い入射角に起因して、隣接する光学素子３には入射せず、したがって同じく光学素子３に偶発的な熱的影響を及ぼすことがないことである。部分素子２１の表面における加熱放射線７の局所的吸収により、冷却流体５の方向に第１温度勾配が生じ、この温度勾配を矢印８で示す。さらに、加熱放射線を局所分解的に加える場合、第２温度勾配が生じる。これらの第２勾配は、上記温度勾配に直交する非ゼロの（non-vanishing）成分を有する。上記第１温度勾配によれば、矢印８の方向に熱流が生じ、冷却流体５の方向に導かれる熱は、冷却流体に取り込まれて流体流と共に運び去られる。これにより、温度勾配が部分素子２１に局所的に導入される可能性が得られることで、平行平面板２１の光学補正効果を得ることができる。さらに、消散したエネルギーが運び去られるため、非ゼロの勾配の定常状態を得ることができる。熱エネルギーは、有効放射線のビーム経路内に配置した加熱素子によってではなく、加熱放射線により投影露光装置のビーム経路に導入されるため、加熱放射線の吸収により生じない加熱に起因した投影露光装置の光学性能の低下は、事実上無視できる程度であると考えることができる。
【００４３】
温度勾配により生じる屈折率勾配は、光路長又は部分素子２１の位相に影響を及ぼす。光学素子２の光学補正効果は、これにより得られる。
【００４４】
例として、用いる冷却流体５は、投影対物系ですでに用いられており対物系の残りのコンポーネントも冷却するパージガスであり得る。Ｈ２、Ｎ２、ヘリウム、又は乾燥高純度空気を、ここでは例として挙げることができる。言うまでもなく、他のガス、又は代替的に特に水等の液体もこれに適している。
【００４５】
本例の場合、２μｍを超える、特に４μｍを超える波長を有する放射線を、加熱放射線７に用いることができる。例として、約１０．６μｍ程度の放射波長を有するＣＯ２レーザが、放射線源としてここでは適している。さらに、石英ガラスからなる光学部分素子を用いる場合、石英ガラスは約１８０ｎｍ未満の波長範囲でも吸収特性を有するため、加熱放射線７にこの波長範囲の波長を選択することも可能である。部分素子２１に石英ガラスを用いる場合の光学有効放射線は、１９０ｎｍを超える波長を有することができる。光学部分素子２１に用いるガラスが５００ｐｐｍを超えるＯＨ濃度を有する場合、ＯＨ吸収ピークが約２．６５μｍ〜２．８５ｍｍの範囲にあるため、この範囲内の波長を有する加熱放射線７を用いることもできる。
【００４６】
加熱放射線を吸収する光学素子にＣａＦ２を用いる場合、約１６０ｎｍ未満の又は９μｍを超える波長を有する電磁放射線を加熱放射線に用いることを推奨する。
【００４７】
さらに、３５０ｎｍ未満の又は２μｍを超える、特に２．５μｍを超える波長を有する加熱放射線は、３５０ｎｍを超える投影露光装置の有効波長（すなわち、ウェーハの露光に用いる波長）のための光学ガラスからなる光学素子に有利に用いることができる。
【００４８】
図２は、特にガス状流体を冷却流体５として用いる場合に適している本発明の変形形態を示す。
【００４９】
本例の場合、光学素子２は、第１光学部分素子２１のみを有し、これを通して流体流としてのガス流（再度矢印４で示す）がこの部分素子の表面と実質的に平行に導かれる。この構成体は、他の点では図１に示す実施形態と変わらない。図２に示す場合では、投影対物系のすでに用いられているパージガスを用いることができ、このガスは、好ましくは質量流量を増加させて光学部分素子２１の表面とほぼ平行に光学部分素子２１を通して導かれる。
【００５０】
例示的な第１実施形態と比較して単純なこの構成体の構成は、この場合に有利である。
【００５１】
図２に示す実施形態の変形形態では、流体流は、図３に矢印４で示すように、部分素子２１の表面に直交する移動方向の成分を有し得る。図３は、流体流４が部分素子２１のうち加熱放射線７から離れた側全体に衝突することを示しているが、流体流４が部分素子２１の表面に局所的にしか衝突しないことも同じく可能である（図示せず）。この局所性を、例えば流体流４としてのガスを局所的に流すことにより可変に構成すれば、これにより、部分素子２１における温度勾配の形成に関してさらなる自由度が得られ得る。
【００５２】
図４は、電磁加熱放射線７が流体流を通して部分素子２１のうち流体流に面する表面に衝突する、本発明の実施形態を示す。
【００５３】
この措置には、光学加熱放射線により誘起される温度勾配であって、同様に図４に矢印８で示す温度勾配が、部分素子２１のうち流体流４から離れた側に必ずしも届かないという効果がある。換言すれば、温度分布は、部分素子２１のうち流体流路から離れた側では均一であり得るが、部分素子２１のうち流体流４に面する表面では所望の勾配を有する。したがって、光学補正構成体１は、外側に向かって熱的に中立であり、これにより投影対物系におけるこうしたコンポーネントの擾乱ポテンシャルが大幅に低減する。
【００５４】
この場合、冷却流体５が加熱放射線７の波長に対して最大限の透過率を有すれば有利である。これは、投影対物系で用いる上記パージガスに概して当てはまる。
【００５５】
図５は、加熱放射線７が部分素子２１及び２２のうち流体流に面する両方の表面に衝突する、図４に関連する変形形態を示す。
【００５６】
これにより、同様に外側に向かって熱的に中立である光学補正構成体を実現する可能性が開ける。この目的で、例として、一定の冷却を流体流により行うことができ、加熱放射線７を用いて２つの光学部分素子２１及び２２を目標温度に加熱することができる。したがって、２つの部分素子２１及び２２は、外側に向かって熱的に中立に見える。両方の部分素子がここで加熱されるため、第１に、より多数の操作自由度を得ることが可能であり、第２に、マニピュレータ範囲の拡大を達成することも可能であり、これに伴って全体的に入力できる加熱放射線のエネルギーが増す。
【００５７】
図６は、光学素子２が互いに熱的に接触した２つの部分素子２３及び２４を有する、本発明のさらに別の実施形態を示す。
【００５８】
本例では、第１部分素子２３を、例えば石英ガラス等の加熱放射線７を吸収する光学材料から形成し、第２光学部分素子２４を、例えばＣａＦ２等の上記石英ガラスよりも高い熱伝導率を有する光学材料から形成する。この材料の組み合わせは、≧１９３ｎｍの有効波長を有する対物系に特に適している。この場合も、温度勾配が第１部分素子２３に生じて屈折率勾配を引き起こし、これがさらに有効光の光路長又は位相に影響を及ぼす。
【００５９】
この場合、温度勾配を再度矢印８で示す。この温度勾配と、それに伴う熱流とは、第１部分素子２３から第２部分素子２４を通してマウント１５に進み、これがヒートシンクとしての役割を果たす。この場合、マウント１５に付加的な冷却デバイス／熱シンク（図示せず）を設けることができる。
【００６０】
加熱放射線７は、矢印８で示すように第１部分素子２３を通して軸方向に第２部分素子２４の方向に流れる非ゼロの成分を有する熱流を局所的に加える。このように、第１部分素子２３の低い熱伝導率に起因して、大幅な温度上昇が第１部分素子２３に局所的に生じる。第２部分素子２４は、高い熱伝導率を有するため（ＣａＦ２は、石英よりも７倍高い熱伝導率を有する）、加えられた熱流を光学素子２の縁部においてヒートシンク１５に対して半径方向の矢印８の方向に導く。この場合、部分素子２４で生じる温度上昇は、部分素子２３で生じる温度上昇よりも大幅に小さい。
【００６１】
部分素子２３における局所的温度上昇（低い熱伝導率）は、そこでの屈折率の局所的変化につながる。この効果は、第２部分素子２４でも見られるが、これが見られる程度は、この部分素子が加熱される程度の方が大幅に小さいことに起因して大幅に低い。
【００６２】
図７は、加熱放射線７を第１部分素子２３のうち第２部分素子に熱的に連結した表面に指向させる、換言すれば、加熱放射線７を第２部分素子２４に照射する、本発明の変形形態を示す。この目的で、加熱放射線７の波長を＞２μｍ、特に＞４μｍ及び＜９μｍの範囲で選択することが有利である。
【００６３】
したがって、５．３μｍの放射波長を有するＣＯレーザが、加熱放射線７の供給源として特に適している。
【００６４】
図８は、加熱放射線７を吸収する吸収層１７を第１部分素子２３と第２部分素子２４との間に配置した、本発明のさらに別の実施形態を示す。
【００６５】
吸収層１７は、石英ガラスの屈折率の大幅な変化が生じるような、石英ガラスでは十分に吸収されない波長範囲の加熱放射線に、又は２つの光学部分素子２３及び２４に同じ材料を用いる場合に、特に用いることができる。しかしながら、吸収層１７に関して課される１つの要件として、吸収層１７が投影露光装置の有効波長に対して十分に良好な透過率を有さなければならない。
【００６６】
有効波長が１９３ｎｍ程度である場合、１８０ｎｍ未満の波長を加熱放射線に選択すべきである。したがって、例えば、ＣａＦ２及び石英ガラスからなる２つの部分素子間に配置した吸収層１７の場合、加熱波長は、約１５５ｎｍ〜約１８０ｎｍの範囲内で選択すべきである。
【００６７】
さらに、加熱放射線の波長を有効放射線の波長の範囲内で選択することも考えられる。
【００６８】
しかしながら、この場合、光学補正構成体における吸収が比較的少ないという制限がある。
【００６９】
図９は、光学素子２を有する上記補正構成体を組み込んだ半導体リソグラフィ用の投影露光装置３１を示す。これは、感光材料で被覆した基板上に構造を露光する役割を果たし、この基板は概して、主にシリコンからなり、ウェーハ３２と称し、例えばコンピュータチップ等の半導体部品の製造用である。
【００７０】
この場合、投影露光装置３１は、本質的に、照明デバイス３３と、ウェーハ３２上のその後の構造の決定に用いる構造を設けたマスク、いわゆるレチクル３５を受け取り正確に位置決めするデバイス３４と、上記ウェーハ３２を保持、移動、及び正確且つ精密に位置決めするデバイス３６と、複数の光学素子３８を有する結像デバイス、すなわち投影対物系３７とを備え、光学素子３８は、投影対物系３７の対物系ハウジング４０内にマウント３９により支持される。この場合、図示のような光学素子を有する本発明による補正構成体を、投影対物系３７又は代替的に照明デバイス３３における任意の所望の場所に配置することが可能である。投影対物系３７における２つの場所は、補正デバイスを瞳平面に近い場所及び視野平面に近い場所にそれぞれ配置することが好ましい。ここで、光学デバイスは、投影対物系３７の瞳平面又は視野平面のさらに近くに他の光学デバイスがない場合、その瞳平面又は視野平面の近くにあると理解される。
【００７１】
この場合、基本的な機能原理は、レチクル３５に導入した構造をウェーハ３２に結像し、結像を概して縮小して行うというものである。
【００７２】
露光後、ウェーハ３２を矢印方向にさらに移動させる結果として、レチクル３５により定められた構造をそれぞれが有する複数の個別視野を同じウェーハ３２に露光させる。投影露光装置３１においてウェーハ３２が段階的に前進移動するため、投影露光装置３１は多くの場合にステッパとも称する。さらに、レチクル３５をウェーハ３２との連動時に走査式にウェーハ３２に結像する、いわゆるスキャナシステムも広く用いられている。
【００７３】
照明デバイス３３は、ウェーハ３２へのレチクル３５の結像に必要な投影ビーム４１、例えば光又は同様の電磁放射線を提供する。レーザ等をこの放射線の供給源として用いることができる。放射線は、投影ビーム４１がレチクル３５への衝突時に直径、偏光、波面の形状等に関して所望の特性を有するように、照明デバイス３３において光学素子により整形される。
【００７４】
ビーム４１により、すでに上述したように、レチクル３５の像が生成され、投影対物系３７により適宜縮小してウェーハ３２に転写される。投影対物系３７は、複数の個別の屈折、回折、及び／又は反射光学素子３８、例えばレンズ、ミラー、プリズム、終端板等を有する。
【００７５】
図１０は、放射線７のうち光学素子２により吸収されない部分をさらに操作する第１可能性を実現する、本発明の実施形態を示す。この場合、入射放射線７は、光学素子２の領域３０２に衝突する。放射線７の特定の部分が、領域３０２で吸収されることで、領域３０２の加熱に寄与する。光学素子２の所望の補正効果がこれにより得られる。しかしながら、入射放射線７が領域３０２で完全に吸収されるのではなく、放射線７の特定の部分が散乱又は反射するのが普通である。吸収された放射線の部分に対する反射された放射線の部分の比は、この場合は特に、入射角と、入射放射線の偏光と、光学素子２の表面構成及び材料の選択とに応じて変わる。入射放射線７の非吸収部分を、他の場所における望ましくない擾乱につながらないよう操作することが望ましい。この目的で、放射線７の非吸収部分を吸収器３０１により吸収することができ、これは、さらなる反射又は散乱がシステムで生じて光学素子２で吸収されない部分が制御されずに光学系の他のコンポーネントにより吸収されるという状況を防止する。この場合、吸収器３０１は、尖端を有するバッフルとして、又は構造化表面を有する材料として、又は吸収層を有する本体として具現することができる。放射線７のうち光学素子２で吸収されない部分の吸収制御には、放射線７を比較的浅い角度で光学素子２に入射させることができるという効果がある。この場合、加熱放射線の非吸収部分は、概して加熱放射線の吸収部分を延長し、吸収器３０１により効果的に相殺されることができるため、光学素子２とは異なる光学デバイスによる吸収等の望ましくない作用を招かない。このようにして実現できる浅い入射角は、対物系において有効放射線の方向に必要な追加の構造空間を大幅に減らすことを可能にする。
【００７６】
図１１は、反射器３０４を吸収器の代わりに用いてそれ以外の構造は変えない、本発明のさらに別の変形形態を示す。反射器３０４は、放射線７のうち光学素子２で吸収されない部分を領域３０２へ反射し、その結果として、光学素子２は、反射器を用いない解決手段と比較して高い効率で放射線７により加熱される。
【００７７】
非吸収放射線は、必ずしも反射器３０４により光学素子２の加熱領域３０２へ反射させる必要はない。図１２に示すように、反射器３０４を適宜傾斜させることにより、光学素子２のさらに別の領域３０５を加熱することも同様に可能である。この場合、領域３０２及び３０５は、互いに空間的に離れていてもよく、互いに隣接していてもよく、又は重なっていてもよい。異なる加熱領域３０２及び３０５における熱入力は、システムの設計において光学素子２の角度依存的な吸収特性を考慮することにより目標通りに影響を及ぼすことができる。
【００７８】
原理上、放射線７の非吸収部分をさらに操作することで示される可能性は、放射線７の浅い入射角に制限されない。正確には、図１０〜図１２に記載の解決手段を考えられる事実上全ての入射角で有利に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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