(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子（２０３，６０１）における温度分布に影響を及ぼす方法であって、
前記光学素子（２０３，６０１）に１つ以上の熱源によって局所的に限定して熱を供給するステップと、ヒートシンク（２０４，６０２，６０４）によって前記光学素子（２０３，６０１）から熱を取り出すステップとを含む方法において、
前記光学素子（２０３）の平均温度を数１００ｍＫの範囲内で一定に保持し、
互いに上下に配置した面平行なプレートとして形成した２つの光学素子（６０１）を備え、該光学素子（６０１）の２つの平坦な内面が、冷却媒体の流れ（６０２）のための流路（６０４）を形成し、
前記ヒートシンク（２０４，６０２，６０４）によって前記光学素子から熱を取り出すステップは、前記流路（６０４）を通じて前記冷却媒体の前記流れ（６０２）を通過させるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記ヒートシンク（２０４，６０２，６０４）の一定の平均温度として、前記光学素子（２０３，６０１）の平均温度を約数１００ｍＫ〜数１０Ｋ下回る温度を選択する方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
局所的に限定して熱を供給するために抵抗加熱素子を用いる方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
閉ループまたは開ループ制御部（２１１）によって前記光学素子（２０３，６０１）における温度分布に影響を及ぼす方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法において、
前記閉ループまたは開ループ制御部（２１１）によって前記光学素子（２０３，６０１）の平均温度に影響を及ぼす方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学素子（２０３，６０１）から機械的に分離した状態で、特に振動分離した状態で、前記ヒートシンク（２０４，６０２，６０４）を構成する方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法において、
前記光学素子（２０３，６０１）をレンズとする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子における温度分布に影響を及ぼすための方法、光学補正装置における温度分布に影響を及ぼすための熱アクチュエータを備える光学補正装置、および本発明による光学素子を含む半導体リソグラフィのための投影露光装置または投影対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロリソグラフィのための現在の投影対物レンズでは、光学収差を補正するために多数の波面マニピュレータを用いる。大部分のマニピュレータは、位置変更、変形またはこれら両方を組み合わせることにより、光学素子の機械的マニピュレーションによって波面補正を行う。このようなマニピュレータは、実証されているとおり、いわゆる従来の設定で対物レンズを使用し、約１２０枚／時のウェーハのスループットが得られる場合に概して生じる低いオーダの波面収差に対して優れた補正特性を有する。
【０００３】
しかしながら、スループットに対する要求は絶え間なく増大しており、これにより、対物レンズのさらに高い光強度を必要とし、ひいては光学素子に対する熱負荷は絶えず増大する。このような熱負荷は、レンズの場合には主に温度に依存する屈折率によって、ミラーの場合には主に熱膨張による表面変形の結果として、波面収差を引き起こす。さらに、例えば、レンズの瞳近傍における光学出力密度の強い集束を伴い、したがって極めて局所的な高いオーダの波面収差を引き起こす場合もある双極子照明のような極端な照明設定を用いる動向がある。このような波面収差は、導入部で言及したマニピュレータによっては限られた範囲でしか補償することができない。同じことが、より高い光学出力密度のために多大に生じる圧縮のように、光に誘起される寿命効果についてもいえる。このような波面収差は確立されているマニピュレータによっても効率的に補償することはできない。このため、寿命効果によって生じるこのような波面収差は、現在では特定の補正非球面を適用した交換可能なプレートによって補償される。波面収差を小さく抑えるために、これらの補償プレートは対物レンズの耐用寿命の間に繰り返し交換する必要がある。
【０００４】
本発明の課題は、高いオーダの収差さえもできるだけ柔軟に補償することができる波面マニピュレータを考案することである。理想的な解決方法は、局所的に高いオーダの波面収差を補償するために用いることができる１つ以上の光学素子における制御可能な２次元補正非球面にある。このような波面収差は、従来のマニピュレータによって補償することができず、したがってこのような補正手段なしには残余収差が生じてしまう。
【０００５】
機械的なマニピュレータに関する複数のコンセプトが既に提案されている。このように、例えばドイツ国特許出願公開第１９８２４０３０号明細書は、特定の像収差を減じる適応可能な、すなわち、作動部材によって変形可能なミラーを備える反射屈折性の投影対物レンズについて記載している。
【０００６】
欧州特許第６７８７６８号明細書およびドイツ国特許出願公開第１９８５９６３４号明細書は、レンズまたはミラーが同様に像収差を修正するためのアクチュエータによって変形される投影露出装置を開示している。
【０００７】
しかしながら、光学的なビーム経路内の機械素子は陰影および散乱光を引き起こすので、機械的コンセプトはレンズエッジの操作に限定される。このように、操作がレンズエッジに限定されることで、補正可能なプロファイルに固有の制約、特に、複雑な機構によってさえ回避することができない半径方向のオーダの固有の制約が生じる。
【０００８】
熱マニピュレータは、機械的なマニピュレータに対する代替案として既に提案されている。熱マニピュレータは、例えば米国特許第６１９８５７９号明細書では同様にレンズエッジに配置されている。しかしながら、上述した文献で提案された熱マニピュレータは、半径方向のオーダに機械的マニピュレータと同じ制約を有し、さらにレンズ直径にわたる熱伝導率によって定められる比較的長い時定数を示す。したがって、エッジで作動される熱マニピュレータは主に一時的に定常状態の波面収差を補償するために適している。しかしながら、長い時定数のために、このようなマニピュレータは、極めて限られた範囲でのみ過渡的な波面収差を補償するために適している。
【０００９】
さらにレンズの周縁部に配置したペルティエ素子を有する非回転対称的な像収差を補正するための方法がドイツ国特許出願公開第１９８２７６０２号明細書により公知である。ペルティエ素子は光学素子の温度挙動に影響を及ぼし、素子の非回転対称的な照射時に像収差を補償することができる。
【００１０】
レンズまたはミラーなどの光学素子の非対称的な温度負荷を補正するための装置および方法が、同様にドイツ国特許出願公開第１９８５９６３４号明細書により公知である。この明細書では、光学素子は同様にアクチュエータによって変形される。
【００１１】
国際公開第２００４／０３６３１６号は、ミラーおよびレンズのような光学素子の像収差を補正するための方法を開示しており、この方法では、付加的な照射によって、像収差を減じるように光学素子の温度が変更される。米国特許第６０８１３８８号明細書は、アクチュエータまたは所定の機械的力によりレンズ表面を変形し、これにより像収差に影響を及ぼすことについて開示している。
【００１２】
さらに米国特許第６５２１８７７号明細書は、透明な抵抗層によって光学素子の温度に局所的に影響を及ぼすことについて開示している。代替的な解決方法が、米国特許第６４６６３８２号明細書に開示されており、ここでは有効光の照射領域と相補的な構造を有する吸収特性を備えた層をレンズに塗布することを提案している。
【００１３】
さらに像収差補正のための他のコンセプトが特許文献、欧州特許出願公開第０６６０１６９号明細書、欧州特許出願公開第０８５１３０４号明細書および国際公開第２００８／０３４６３６号に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第１９８２４０３０号
【特許文献２】欧州特許第６７８７６８号
【特許文献３】ドイツ国特許出願公開第１９８５９６３４号
【特許文献４】米国特許第６１９８５７９号
【特許文献５】ドイツ国特許出願公開第１９８２７６０２号
【特許文献６】国際公開第２００４／０３６３１６号
【特許文献７】米国特許第６０８１３８８号
【特許文献８】米国特許第６５２１８７７号
【特許文献９】欧州特許出願公開第０６６０１６９号
【特許文献１０】欧州特許出願公開第０８５１３０４号
【特許文献１１】国際公開第２００８／０３４６３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、可能な像収差に関して光学素子を補正するための代替的な方法を提案することである。本発明の別の課題は、光学素子に入射する電磁光線に、光線パラメータに関して少なくとも局所的に影響を及ぼすことを可能にする光学素子および方法を特定することである。さらに本発明の課題は、可能な像収差に関して動的に補正することのできる、半導体リソグラフィのための投影露光装置または投影対物レンズを特定することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題は、請求項１および請求項６２に特定した特徴を有する方法ならびに請求項９および請求項５６で特定した特徴を有する装置によって解決される。従属請求項は、本発明の有利な変化態様および改良形態に関する。
【００１７】
本発明による光学素子は光学活性領域に分布させて配置した少なくとも１つの電気導体路を有し、導体路の電気的な駆動によって、光学活性領域と光学活性領域に入射する電磁光線との相互作用に影響を及ぼすことができる。
【００１８】
したがって、光学屈折率の温度依存性によって光学素子の光学的厚さを変更することができる。この場合、位相変化Δφは、光学素子における横断方向距離ｓ、光学屈折率の感温性ｄｎ／ｄＴおよび温度変化ΔＴに比例している。
【数１】
0005579063.tif 000002
【００１９】
所定の光学配置では、位相変化は温度変化にほぼ比例している。面平行のプレートを垂直に通過する光学波面は、光学プレートの温度プロファイルに対応する波面変形を受ける。反対に、変形された波面は、適切な逆の温度プロファイルによって補正することができる。概して１Ｋ未満〜数Ｋの極めて小さい温度範囲内では屈折率の感温性は一定であるとみなすことができる。２０ｍｍの厚さを有する溶融シリカプレートの場合、例えば約０.４ｎｍ／１ｍＫの感温性が生じる。すなわち、４００ｎｍの位相効果を１Ｋの温度変動で生成することができる。これは、１９３ｎｍまたは２４８ｎｍの適切な作動波長で駆動した投影対物レンズにおける高いオーダの波面収差の典型的な変動幅よりも著しく大きい。考案した１つの課題は、自由に設定できる温度プロファイルを有する光学素子を実現することである。このためには、素子の任意の位置に熱を供給するか、または素子の任意の位置から熱を取り出す能力が必要となる。しかしながら、投影対物レンズの光学性能に課される必要条件は、ビーム経路に配置される素子に関して極めて厳しい制限を必要とする。瞳近傍の素子では、桁数の観点から最大限に許容できる均一な面積カバー率は数１０００分の幾つかとなり、視野近傍の素子では制限はより厳しい。このようにして、例えば流体機械式ヒートポンプの使用は除外される。
【００２０】
したがって、温度調整のために導体路を使用する場合、少なくとも導体路が光線の入射方向に関して直交する断面内で５０μｍ未満の長さを有する場合、有利である。
【００２１】
システムにおける光学素子を使用する位置に応じて、より小さい寸法が有利な場合もある。半導体リソグラフィのための投影対物レンズの瞳面領域に適用する場合、特に約１μｍの長さが有利である。
【００２２】
この手段では、導体路の直径が比較的小さいため、光学素子に機能障害を与えることをほぼ回避することができ、導体路を空間的に適切に分布させた場合、光学素子の光学活性表面の小さい比率のみが概説した手段によって影響を受けるという利点が得られる。
【００２３】
本発明による光学素子の少なくとも１つの光学活性領域は、例えばミラー素子の場合のように反射性領域を含み、レンズ、ビームスプリッタ、透過格子、プリズム、または一般的な屈折光学素子の場合のように透過領域または透過領域素子を含む。一般に、光学活性領域とは、光学素子において電磁光線と相互作用する領域を意味し、この領域に入射した電磁光線は光学素子によって操作される。
【００２４】
したがって、本発明は、レンズまたは平坦なプレートにおいて光線が透過する領域に適用する場合に特に適している。ミラーの反射面における使用またはミラーの反射面の後方における使用も同様に考えられる。
【００２５】
入射する電磁光線の波長範囲は、好ましくは極紫外線（ＥＵＶ）までの光学領域、すなわち約１０ｎｍ〜約１μｍのスペクトル領域である。しかしながら、本発明の光学素子は、１μｍの波長範囲を上回る電磁光線、例えば、１０μｍまでの赤外線および遠赤外線範囲の電磁光線にも適用できる。
【００２６】
光学活性領域に分配して配置した少なくとも１つの電気伝導性の導体路は、光学素子内の光学活性領域および光学活性領域の下方の双方に配置することができる。本発明による光学素子の電気伝導性の導体路は、さらに導体路を電気的に駆動するための接続素子を備える。プリント配線板作製における極めて微細な導体エッチング法、光学ビームリソグラフィもしくは電子ビームリソグラフィ、またはレーザ微小構造化を用いて、約１０ｎｍの最小長さまでの導体路を作製することが可能である。
【００２７】
半導体リソグラフィのための投影対物レンズで使用する光学素子に本発明を適用する場合、以下の推定を行うことができる。５×０.２５までの気泡等級（bubble class）は、対物レンズにおける光学素子の位置に応じて通常は許容される。これは、１.２５ｍｍ２の総面積に相当する。ＩＳＯ１０１１０-３によれば、クラスタ化が生じない限り、この面積には等価総面積のより多くの気泡が分布していてもよい。１次近似では、１.２５ｍまでの長さおよび１μｍの幅を有する導体路を光学素子にわたって分布させることが可能である。適切であれば、ｘ-ｙ分布の不規則性または導体路の幅および断面形状によって、特定の回折オーダまたは方向性散乱光の影響などの系統的作用が生じないことを確保することができる。
【００２８】
本発明による光学素子は、イオンビームによって形成される補正非球面を使用した場合と同様の空間的解決方法によって電磁光線の波面を監視することを可能にし、従来の手順とは対照的に、数秒以内に設定を動的に変更することができる。
【００２９】
上述した補正非球面の複雑な作製および組込みは、あらかじめ算出した静的加熱プロファイルによって置き換えることができる。あらかじめプログラムされた様々なナノ非球面を同様に動的に「切り換える」ことができ、これは、特定用途における解像度を改善するための役割を果たす。この場合、あらかじめ算出され、適切であれば、測定データから引き出されたプロファイルは、圧縮／希薄（すなわち、光学素子の材料密度の局所的変化）による動作期間中の収差または光学素子の歪んだホルダを補正することができる。しかしながら、本発明による光学素子を使用したシステムの現在の作動モードに関する制御コンピュータからの情報と照らし合わせて、レンズ加熱、すなわち、光学素子の加熱による密度の局所的変化または表面変形を動的に補償することもできる。さらに、必要な加熱プロファイルを引き出すために波面センサからのデータを直接に使用する自動フィードバックループも考えられる。
【００３０】
好ましい実施形態では、光学素子は、少なくとも１つの部分的に透明な、および／または反射性の光学活性領域を有する。この場合、光学素子は、ビームスプリッタ・キューブ、ビームスプリッタ・プレート、面平行なプレート、ウェッジとして、または一般的に屈折性光学素子（ＲＯＥ）として形成することができる。好ましくは、本発明による光学素子は、レンズ、例えば収束レンズ、発散レンズ、フレネルレンズまたはフレネル・ゾーンプレートとして形成される。本発明による光学素子は、少なくとも部分的に反射性素子、例えばビームスプリッタ装置であってもよい。さらに本発明による光学素子は、回折性光学素子、例えば反射または透過格子の形態で実施することもできる。
【００３１】
本発明による光学素子の少なくとも１つの導体路は、少なくとも部分的に＜５０μｍの直径または断面寸法を有していてもよい。好ましくは、直径または横断面寸法は、０.０５μｍ〜１μｍである。
【００３２】
光学活性領域に分布するように配置した本発明による光学素子の少なくとも１つの導電性の導体路によって、有利には電力によって光学素子を活性領域の近傍で局所的に加熱することができ、これにより、熱注入により、形状またはパラメータに関して光学活性領域を制御可能に変更することができる。概して、加熱による温度変化は、数ｍＫである。このようにして、活性領域に入射する光または活性領域に入射する電磁光線の作用を、電気伝導性の導体路によって印加した電力によって制御することが可能である。このことは、有利には、例えば、光学結像システム、例えば投影露光装置でレンズ収差によって生じた結像収差を補正するために利用することができる。
【００３３】
光学素子における温度分布に影響を及ぼすための本発明による代替的な方法では、熱は１つ以上の熱源によって局所的に規定された形式で光学素子に供給され、この熱は１つ以上のヒートシンクによって光学素子から取り出される。この場合、熱の局所的に規定された供給とは、光学素子の特定の容積素子に熱を特定量注入することである。この場合、光学素子の平均温度は、実質的に、すなわち、例えば数１００ｍＫ以内で一定に保持される。この場合、ヒートシンクの（平均的な）温度は、光学素子のために局所的に設定すべき最低温度を下回る。
【００３４】
この場合、熱を局所的に規定された形式で供給するために抵抗加熱素子を使用することができる。必要とされる熱損失に応じて、光学素子の平均温度を約数１００ｍＫ〜数１０Ｋ下回るようにヒートシンクの一定の平均温度を選択した場合、有利であるとわかった。閉ループ制御または開ループ制御によって光学素子における温度分布および平均温度に影響を及ぼすことができる。
【００３５】
ヒートシンクは、水冷素子、蒸気冷却器、ガス膨張冷却器または熱電素子として形成することができる。
【００３６】
さらに、例えばレンズとして形成した光学素子からヒートシンクを機械的に分離することが有意義であることがわかった。特に、振動分離は望ましい。
【００３７】
この場合、開ループ制御または閉ループ制御によって能動的に制御した加熱素子の使用は幾つかの利点を有する。抵抗加熱素子は、加熱のみを行う単極素子なので、抵抗加熱素子は開ループ制御または閉ループ制御によって容易に制御することができる。換言すれば、加熱素子は、光学素子の受動的な冷却に対して連続的に加熱を行う。冷却は、特に十分に低い温度を有するヒートシンクに光学素子を連結することにより、適宜に寸法決めした熱抵抗器によって行うことができる。この場合、ヒートシンクの温度は、理想的には光学素子における熱分布の最小所望温度を下回る。この装置は、抵抗加熱素子からの熱注入が、例えば、熱抵抗器によって生じる熱損失に反作用するという効果を有する。抵抗加熱素子の設定加熱電力に応じて、光学素子における加熱素子の連結点で、熱抵抗器によって生じた熱損失の過小補償、補償または過大補償が生じる。これらは光学素子の連結点における負、中間または正の熱出力バランスに相当する。換言すれば、本発明の教示による光学素子の局所的な冷却または加熱は、低温に保持したヒートシンクに対して熱損失の過小補償または過大補償によって確保される。
【００３８】
数１００ｎｍの範囲の光学効果を得るために必要な数ケルビン以下の極めて小さい温度変化の範囲内では、使用する材料の熱定数が一定であると仮定することができ、したがって、熱伝導方程式は温度に関して線形であると仮定することができる。熱流および温度差のための比例定数は、有効熱コンダクタンス（Ｉ／熱抵抗）によって得られる。使用する抵抗加熱素子により、線形に極めて正確に短い反応時間で印加された電流による開ループ制御または閉ループ制御によって熱注入を制御することが可能となる。供給される総出力が抵抗加熱素子で熱に変換されるので、供給された熱量に関してこのような抵抗加熱素子を容易に監視することができる。
【００３９】
概説した抵抗加熱素子の有利な挙動は、閉ループ制御によってではなく開ループ制御によって光学素子の温度分布を設定する可能性をもたらす。同様に光学素子の平均温度は開ループ制御によって設定することができる。この場合、ヒートシンクの温度を超える定常状態温度オフセットは、供給された総出力の合計と結合した抵抗器の熱コンダクタンスの合計との比率によって正確に決定することができる。このようにして、温度センサの使用は不要となるか、または比較的少ない温度センサを使用する可能性が生じる。
【００４０】
さらに有利には、光学素子の一定の平均温度で、熱抵抗器によるヒートシンクへの熱出力が、光学素子における温度分布の変動幅とは無関係に、数１０００分の幾つかの範囲内で常に一定である。これは、かなりヒートシンクの温度の安定化を容易にする。さらに外部への熱流は温度分布状態の変動幅とは無関係なので、ヒートシンクへの出力損失が一定であることは、他の構成要素へ副次的な作用を回避するためにも貢献する。さらに抵抗加熱素子は小型であり、局所的に作用し、これにより、アレイを形成する可能性をもたらし、信頼性が高い。さらに抵抗加熱素子は、コスト効率が良く、寿命が長い。
【００４１】
必要に応じてリングまたはプレートとして実施される水冷式素子は、ヒートシンクとしての役割を果たすことができる。しかしながら、ガス膨張冷却、密封容積内の蒸発冷却またはヒートシンクのための熱電素子の使用も考えられる。冷却によってシステム全体に機械的障害が生じないように、ヒートシンクの低振動冷却が確実に実施されるように注意すべきである。このために、ヒートシンクを例えば機械的に残りの構造体から分離することができ、これにより、振動発生も可能な限り最小化される。
【００４２】
上述の解決方法に対して代替的に、本発明による光学素子は、熱伝導率に関して異なる少なくとも２つの部分素子から構成されている。この場合、２つの部分素子のいずれか一方、特に低い熱伝導率を有する部分素子に熱アクチュエータ、特に加熱素子を設けることができる。
【００４３】
部分素子は、特に、プレート状またはレンズ状の素子であってもよい。
【００４４】
光学素子のエッジ領域には、熱アクチュエータによって生じた温度差を補償するために、特に熱アクチュエータによって注入された熱を放出するために、例えばヒートシンクとして形成された蓄熱器を配置することができる。
【００４５】
より高い熱伝導率を有する部分素子が、より低い熱伝導率を有する部分素子に対して、より低い、特に反対の屈折率の温度依存性を有する場合、有意義であることがわかった。このことは、特に石英を含む第１部分素子とＣａＦ２を含む第２部分素子によって達成することができる。
【００４６】
光学素子における定常の平衡状態の設定を加速するために、部分素子のエッジ領域に配置した熱アクチュエータが、光学素子の内部領域に配置したアクチュエータよりも早く、かつ強度に駆動されることは有利である。
【００４７】
本発明は、幾つかの例示的な実施形態に基づき、以下に本発明をさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】２つの部分から構成した光学素子を示す図である。
【図２】本発明の第１変化態様を示す図である。
【図３】導体路を基板の研磨済み表面に取り付けた本発明の実施例を示す図である。
【図４】導体路の横断面形状の別の変化態様を示す図である。
【図５】高いエネルギー密度勾配を有する領域をシミュレーションした本発明の実施形態を示す図である。
【図６】マトリクス構造体の導体路の配置を示す図である。
【図７】非等距離の導体路を有するマトリクス構造体を示す図である。
【図８】導体路の星型の配置を示す図である。
【図９】図９ａおよび図９ｂは、導体路の回転対称的な配置を示す図である。
【図１０】導体路を抵抗器によって交差点で接続した本発明の変化態様を示す図である。
【図１１】図１０に示した実施形態の変更態様を示す図である。
【図１２】図１０に示した実施形態の別の変更態様を示す図である。
【図１３】光学素子の両側に導体路を配置する場合の１つの可能性を示す図である。
【図１４】マトリクス構造体の規則性をなくすための多様な可能性を示す図である。
【図１５】抵抗層または絶縁層が余剰となる本発明の変化態様を示す図である。
【図１６】光学素子の異なる表面領域における空間的に高解像度の熱駆動の可能性を示す図である。
【図１７】給電線、蛇行する加熱線、および遷移領域の有利な実施形態を示す図である。
【図１８】局所的欠陥に関して堅牢となるように加熱線を配置するための１つの可能性を示す図である。
【図１９】導体路の接触-接続の基本的な実施例を示す図である。
【図２０】電気的な連結のための可撓性導体膜の使用を示す図である。
【図２１】上下に重なり合う２つのプレート状の本発明による光学素子の場合に、モワレ効果を回避し、同時に散乱光に関して好適な方向から利益を得るための１つの可能性を示す図である。
【図２２】本発明による光学素子を示す別の概略図である。
【図２３】２つの部分素子を有する本発明による代替的な光学素子を示す概略図である。
【図２４】部分素子における局所的な軸線方向温度分布を示すグラフである。
【図２５】両部分素子における半径方向温度分布を示すグラフである。
【図２６】一方の部分素子の光路長への影響を示すグラフである。
【図２７】他方の部分素子の光路長への影響を示すグラフである。
【図２８】本発明による光学素子の光学作用を示すグラフである。
【図２９】加熱された領域のエッジにおける温度の正規化されたステップ応答を示すグラフである。
【図３０】水の層により第２部分素子を形成した本発明による実施形態を示す図である。
【図３１】熱マニピュレータの例示的な分布を示す概略図である。
【図３２】光学素子の温度プロファイルを変更するための別の可能性を示す図である。
【図３３】光学素子における熱アクチュエータの例示的な配置を示す図である。
【図３４】光学素子における熱アクチュエータの別の例示的な配置を示す図である。
【図３５】図３５ａおよび図３５ｂは、マニピュレータの代替的な設計を示す図である。
【図３６】図３５に示した解決方法と比較してさらに改善された本発明によるマニピュレータの変化態様を示す図である。
【図３７】熱領域全体を横断する接触面の２つの光学素子における冷却ガス流によって永久的に取り出される熱によって制御可能な熱源および／またはヒートシンクの光学的に透過性の２次元アレイを実施した本発明による別の例示的な装置を示す図である。
【図３８】ガス流の案内に関して図３７に示す装置の代替的な実施形態を示す図である。
【図３９】ガス流の案内に関して図３７に示す装置の別の代替的な実施形態を示す図である。
【図４０】２つに分割されたガス流を有する変化態様を示す図である。
【図４１】上述の例示的な実施形態で説明した光学素子を組み込んだ半導体リソグラフィのための投影露光装置を示す図である。
【図４２】熱当量の回路図をベースとした本発明の原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
図１は、第１の基板１ａおよび第２の基板１ｂの２つの部分から構成した光学素子１を示す。この場合、導体路３が第１の基板１ａに配置されている。第２の基板１ｂは薄いセメント層４によって第１の基板１ｂに接続されている。この場合、セメント層４は第１の基板１ａの表面で導体路３によって生じる高さの差を補償するための役割も果たす。特に光学素子１は、回析構造を有するレンズ、ミラー、ビームスプリッタ装置または他に光学素子であってよい。
【００５０】
図２は、導体路３を切欠き５に配置した変化態様を示す。この場合、特に、切欠き５はエッチング方法によって作製されていてもよい。この変化態様は、セメント層を使用することなしに第１の基板１ａを第２の基板１ｂに結合することができるという利点を有する。このように、例えば、ワイヤによって、第２の基板１ｂを第１の基板１aに結合することができる。
【００５１】
図３は、実施にわずかな経費しかかからない本発明の実施形態を示す。この場合、導体路３は基板１aの研磨された表面に配置されている。基板１ａおよび導体路３は、光学層６によってカバーされている。光学層６は、例えば、反射防止層であってもよいし、または、光学素子１としてミラーを使用する場合には、高反射性の層であってよい。図３の実施形態を実施するためには、既に導体路３を備えている基板１aに光学層６が塗布される。すなわち、光学層６は、基板１aと導体路３の光学面とをカバーする。
【００５２】
導体路３の構成にはさまざまな可能性がある。これらの可能性の幾つかを図４に示す。図４ａに示すように、エッチングまたは蒸着された導体路３は、通常は平坦である。しかしながら、光学断面積を減じるために、所定の抵抗値において導体路の高さが幅よりも大きい導体路３の断面を選択することができる。このような場合を、図４ｂに示す。光路が光学素子１の関連位置で発散する場合には、図４ｃに概略的に示すよう、導体路３の台形の横断面を選択することもできる。光線が主に斜めに入射する光学素子１のエッジ領域では、図４ｄに示すように、導体路３の断面を、光学素子１の中心に向けて傾斜させて形成することができる。さらに、導体路３の断面のエッジおよびコーナーは丸みを付けるか、または不規則に構成することも考えられ、これにより、散乱を低減するか、または広い角度範囲にわたって不鮮明にすることができる。
【００５３】
図５は、高いエネルギー密度勾配の領域を結像する場合を示す。図５ａの場合は、光学素子１を半導体リソグラフィ用の投影露出装置で用いる場合の双極子型の照明設定に関する。図５ａに示した場合では、導体路３は特に双極子設定の場合に光線が入射する領域に集中している。図５ａは、同様に光学素子１に配置された導体路３と接触させるために使用する接続ワイヤ７を示す。図５ｂは、光学素子の位置のための変化態様を示す。この変化態様では、照明設定とは無関係にスキャナスロットが良好な結像を行う。光学素子１の導体路３および接続ワイヤ７も示されている。導体路３を加熱線とし使用する場合には、図５ａおよび図５ｂに示すように、導体路３の分割または導体路３の巻き方を変化させることにより光学素子１の加熱密度を変化させることができる。この場合、巻き方は、導体路３の横方向のジグザグにおける側方変化であってもよい。さらに、コイルを３次元的に、例えばつる巻きばねの形態で形成することも考えられる。
【００５４】
図６は、導体路３をマトリックス状に配置した光学素子１を示す。本発明のこの変化態様は、いずれの場合にも導体路３が別々に接触-接続していることによって、個々の導体路３に沿った加熱の可能性が得られる。この可能性は、非点収差を補償するためには特に魅力的である。この場合、加熱電力の密度は２本の導体路３の交差位置の領域において局所的に増大する。なぜなら、個々の導体路の周囲と比較してこの領域にはほぼ２倍の加熱電力が提供されているからである。図６に示す導体路の配置により、光学素子のために使用する材料の構成において個々の製造業者が実施する場合があるようなストリップタイプの変化態様を補償する可能性が生じる。
【００５５】
図７は、光学素子１にわたって導体路３をマトリックスパターンに等間隔で配置していない場合を示す。本発明のこの実施形態は、半導体リソグラフィのための投影露出装置で光学素子１を使用する場合に、特に４極子照明設定の効果を補償するために適している。
【００５６】
導体路または熱アクチュエータで回折される光、および、必要電力供給を最小化するために、給電線の長さを最小化することが適切である。例えばほぼ円形の光学的に有効な領域の前の所定領域、例えば典型的には瞳の近傍領域にわたって補正素子を一様に駆動するために、半径方向のアプローチが考えられる。この場合、導体路または熱アクチュエータの配置は、光軸を中心として少なくともほぼ回転対称をなしていてもよい。この場合、対称のオーダは２（３６０°の回転により、対称のオーダはもとの配置に戻る）またはこれよりも大きい。
【００５７】
図８は、特に、多重リップルを補償するために適したこのような可能性を示す。この場合、導体路３は光学素子１に星形に配置される。導体路３を回転対称の格子として実施した変化態様を図９ａに示す。さらなる回転対称的な変化態様を図９ｂに示す。
【００５８】
図１０は、本発明の別の変化態様を示す。この場合、導体路３ａおよび３ｂは抵抗器８を介して交差点で接続される。次いで電圧パルスが同時に図示の導体路３ａおよび３ｂに印加された場合、抵抗器８は導体路３ａおよび３ｂの交差点で選択的に加熱される。この場合、抵抗器８の抵抗に対して導体路３ａおよび３ｂの抵抗を低く保持ことにより、導体路３ａおよび３ｂに沿った加熱を小さく抑えることができる。導体路３を等間隔または非等間隔に配置する可能性がある。導体路３ａおよび３ｂが別個に接触-接続している場合、導体路３ａおよび３ｂに別個に電圧パルスを印加する可能性が生じる。このようにして抵抗器８に、そして導体路３ａおよび３ｂに沿って加熱電力を設定することがある程度まで可能である。これにより、抵抗器８によって点により収差を補正し、また、導体路３ａおよび３ｂを使用して線形に延在する収差を補正する可能性が生じる。２つの導体３ａおよび３ｂを図１０に例示的にのみ示す。光学素子１に加熱電力を効率的に分布させるためには多数の導体路３を光学素子１に配置しなければならないことはいうまでもない。
【００５９】
図１１は、図１０に示した実施形態を図２のコンセプトと組み合わせた変化態様を示す。この場合、１組の導体路３ａが、切欠き５に埋設して基板１ａに配置されている。別の一組の導体路３ｂが、第２の基板１ｂの表面に配置されている。２組の導体路３のうちの少なくとも１組の表面にエッチングを施し、続いて抵抗層９を塗布することによって、またはスポット溶接によって、導体路３ａおよび３ｂの交差点における接触領域が導体路３ａおよび３ｂ自体よりも高い抵抗性を有することが確保される。図１０で選択した実施例において、上部の１組の導体路３ｂは同様に埋設して図面の平面に対して平行に第２の基板１ｂに配置されており、これにより、２つの基板の結合を省略することができる。これに対して代替案では、セメント層（図示しない）が設けられる。この場合、それぞれの基板１ａおよび１ｂにおける導体路３ａおよび３ｂの埋設を省略することができる。
【００６０】
図１２は、図１０に示した手順を光学素子１の表面に用いた本発明の変化態様を示す。この場合、導体路３ａは光学素子１の表面に配置され、その上部に延在する第２の導体路３ｂとの交差点の領域で抵抗層９によって覆われる。装置は、反射防止層としての光学層６によって覆われる。
【００６１】
１つの代替案は、より小さい横断面を有する別の導体路によって２つの導体路３ａおよび３ｂを接続することである。このために、図１１および図１２に示すような手順を採用する必要があり、この場合、抵抗層９の代わりに絶縁層が必要となるという相違点がある。この場合、絶縁層をスポット溶接、レーザ溶接またはスパーク・フラッシュオーバーによって局所的に穿孔することによって別の導体路を作製することができ、これにより、交差点に、導体路３ａおよび３ｂの間に、有限であるが、導体路の抵抗よりも著しく高い抵抗を有する領域が形成される。
【００６２】
図１３は、導体路３を両側および内側領域に配置した光学素子１を示す。この場合、導体路３は、平坦に形成するか、または入射波面に適合するように形成することができる。これにより、例えば加熱により、光学素子１の材料密度、ひいては屈折率に３次元的に影響を及ぼす可能性が生じる。これにより、大きい角度で光線を透過させる光学素子１の場合でさえも、均質性異常または電圧異常の補正が可能となる。
【００６３】
図１４は、導体路３のマトリックス構造をどのように局所的に可変に構成できるかについて、さまざまな変化態様を示しており、導体路３の光学作用はより大きい角度空間にわたって分布している。このように、例えば、導体路３の密度を変化させることができ、さもなければ、局所的な加熱電力密度を最適化するために、導体路３の巻き具合の繰り返し頻度および振幅を変化させることが可能である。この場合、導体路３を巻きつける形状を、例えば正弦曲線状、または鋸歯状、三角形状、または他の関数状に選択することができる。導体路３のプロファイルを変化させる可能性もあることはいうまでもない。
【００６４】
図１５は、抵抗層または絶縁層を省略できる変化態様を示す。この場合、導体路は３ａおよび３ｂは、交差点の近傍で断面積が小さくなるように形成されている。交差点自体は、導電的に接続されている。これは一方の導体路を他方の導体路に蒸着させることにより、またはスポット溶接により実施することができる。代替的に、例えば蒸着法によって部分的に金属めっき層を塗布し、次いでこの層から、例えばエッチング処理によってパターンを形成することによって所望のパターンを形成することができる。導体路の幅のみを変化させ、光学素子１の全領域で同一の厚さを有する導体路を特に簡単に設けることができる。この変化態様の不利な点は、電流を伝搬する導体路３ａおよび３ｂのテーパー部分１７および１８が、それぞれ同程度まで加熱されることである。それぞれの場合に同時に導体路３ａおよび３ｂに電圧を印加するのではなく、それぞれの場合に導体路３ａおよび３ｂのいずれか一方の端部にのみ電圧を印加するという手段による選択肢が得られる。換言すれば、第１パルスで所定の電圧が点１０と点１１との間に印加され、第２のパルスで所定の電圧が点１２と点１３の間に印加される。電流は、第１のパルスの間には矢印１５により示す方向に流れ、第２のパルスの間には矢印１６の方向に流れる。このような手段により、経時的に平均してテーパーした部分１７および１８の２倍の出力が交差点１９に作用する。
【００６５】
図１６を参照して、個々に駆動可能な加熱ゾーン１０１の２次元アレイを実施するための１つの可能性を以下に説明する。加熱ゾーン１０１は、最大面積カバー率、すなわち、導体路３によって覆われる光学素子１の表面の比率、面積カバー率の均一性、温度分布の均一性、および相互クロストーク、すなわち、駆動されていない加熱ゾーン１０１における不都合な加熱電力の放出に関して、極めて厳しい必要条件を満たす。
【００６６】
例えば投影対物レンズの瞳平面における導体路３の規則的な格子状パターンでは、アレイに生じる散乱光成分は、第１近似によれば面積カバー率にほぼ比例している。１％よりも著しく少ない現在の対物レンズの典型的な散乱光線レベルは、数１０００分の幾つかの最大面積カバー率のみが許容される。さらに面積カバー率は、できるだけ均一でなければならない。比喩的にいえば、導体路３による面積カバー率は瞳の光分布によってスキャンされる。照明設定および結像されるべきパターンに応じて、瞳平面の光度は、特に双極子照明設定の場合に比較的大きく異なって集束される。面積カバー率が全ての回折オーダに一様に影響を及ぼすようにするためには、双極子点の典型的寸法にわたる平均的な面積カバー率は、全ての光学的に空いている領域、すなわち光学的に有効な光線が通過する領域全体にわたって数パーセントの範囲内で一様でなければならない。
【００６７】
導体路３は光学素子１（図１６には示していない）の材料への局所的な熱の注入を引き起こすので、いわゆる温度リップル、すなわち局所的温度変化が光学素子の表面に生じる。この場合、光学素子１への温度リップルの浸透深さは導体路３の間隔にほぼ対応する。したがって、光学波面における温度リップルの影響を小さく保つために、導体路３の間隔を十分に密に選択する必要がある。同じ理由で、できるだけ規則的な導体路３の配置が有利である。
【００６８】
概説した課題は、本発明によれば、３×３の加熱ゾーン１０１を備える加熱アレイ１００を基礎として図１６に例示的に示すように、給電線３０１および加熱線３０２の部分を交互に配置して導体路３を形成することによって解決される。この場合、低いインピーダンスを有するように給電線３０１を選択し、駆動されない加熱ゾーン１０１にできるだけわずかな熱しか注入されないようにする。これとは対照的に、加熱線３０２は、例えば図１６に示すように、断面積の低減によって高いインピーダンスを有するように選択されており、これにより、割り当てられた加熱ゾーン１０１で局所的に所望の熱出力を発生させ、この熱出力を、図１６に示していない光学素子１の内部に伝搬する。給電線３０１および加熱線３０２として区画して形成した導体路３の個々の部分的な区画は、それぞれの場合に加熱ゾーン１０１のためにここではブリッジ３０３によって電気的に接触-接続されており、ブリッジは、接続パッド３０４を介して電圧供給源（図示しない）に接続することができる。反対側で、導体路３の接触-接続を共通の母線３０５によって行い、この母線３０５を全ての導体路３のために共同で使用することができる。
【００６９】
給電線３０１が横断する領域のクロストークを最小化するために、給電線３０１の抵抗と加熱線３０２の抵抗との比率をできるだけ小さく選択することは有利である。この加熱線コンセプトに関しては、給電線３０１の断面積の制限のために完全に除去することはできないクロストークが、導体路３の方向、いわゆる列の方向に前後に位置する加熱ゾーン１０１に制限されており、加熱ゾーン１０１の内部では均一であることは有利である。これにより、単純な分離変換によって駆動側の寄生加熱電力成分を分離することが可能である。換言すれば、閉ループ制御は、所望の加熱ゾーン１０１の駆動を認識し、同列の加熱ゾーン１０１の寄生効果（クロストーク）を補償することができる。
【００７０】
この場合、加熱ゾーン１０１の内部における最大寄生加熱電力成分は、所望の加熱電力の１０％〜２０％より大きくてはならない。より高い寄生的加熱電力値、ひいては関連したより高いクロストークを有する設計も同様に考えられる。しかしながら、クロストークが増大するにつれて、分離変換の精度に対する必要条件はますます厳しくなり、これにより、増加した較正経費が必要となる。さらに、分離変換のために必要な付加的な出力範囲も著しく増大する。
【００７１】
寄生加熱電力成分は、列における加熱ゾーン１０１の数マイナス１、ならびにゾーンに沿った給電抵抗および加熱抵抗に比例している。列につき１０個の加熱ゾーン１０１を含む加熱アレイで検出されたクロストークが１０％の場合、Ｒ給電（給電線３０１の抵抗）／Ｒ加熱（加熱線３０２の抵抗）＝１／９０となり、列につき１５個の加熱ゾーン１０１を備える加熱アレイの場合、Ｒ給電／Ｒ加熱＝１／１４０となる。給電線３０１および加熱線３０２の抵抗は、ワイヤ幅、層厚さ、材料選択および有効ワイヤ長さによって設定することができる。
【００７２】
給電線３０１および加熱線３０２の抵抗比があらかじめ規定されている場合、絶対抵抗値は、あらかじめ規定された加熱電力を実施するために必要電圧によって上方に制限されている。２００Ｖの以下の最大作動電圧が得られるようにすると有利である。なぜなら、電子構成要素および接続構成要素はこの電圧範囲ではまだ小型に実施することができるからである。より高い作動電圧も考えられるが、そのような高い電圧は、電気的なフラッシュオーバーを回避し、電子構成要素の絶縁耐力を確実にするためにより高い経費を必要とする。
【００７３】
最小可能給電抵抗は最大許容ワイヤ断面積によって下方に制限され、最大許容ワイヤ断面積は、許容面積カバー率によって、また適切な導電材料の抵抗性によって制限される。この場合、純元素は、最小可能抵抗率を有する。一般に、合金の抵抗率は元素の抵抗率よりも高い。加熱ゾーン１０１の長さがあらかじめ規定されており、断面積があらかじめ定められた制限を有する場合、最小可能抵抗は、利用可能な導電材料の抵抗率によって制限されており、ひいては物理的な制限をなす。
【００７４】
上記のような理由で、加熱線３０２の設計において、給電線３０１から始めて、許容される断面積および利用できる導体材料の制限範囲内で最小可能給電抵抗が得られるようにすることは有利である。所望の抵抗比を得るために、加熱線３０２の抵抗は給電抵抗に適合されている。このために、処理能力の範囲内で給電線３０１の断面積に対して加熱線３０２の断面積をできるだけ小さくすることが可能である。これにより、例えば０.５〜 ０.１の断面積比を実施することが可能である。しかしながら、１０のうちの約２の出力の抵抗比を得るためには、一般に断面積の低減では不十分である。したがって、給電線３０１よりも抵抗率が高い第２の導体材料を使用すると有利である。さらに、蛇行した構成によって加熱線３０２の有効長さを増大し、これにより加熱線３０２の総抵抗率を高めることが有利な場合もある。理論的には、加熱線抵抗は有効長さによって任意に増大させることができるが、しかしながら、このことは面積カバー率の面からは不利なので、１〜５０の長さの因数が有利である。
【００７５】
給電線３０１、蛇行した加熱線３０２、および個々の区画の間の遷移領域３０６の有利な実施形態を図１７に示す。加熱線３０２の内側角隅における高い電流密度を回避するために、内側角隅は丸みを付けられている。代替的に、斜面を設けることもできる。さらに、この領域の電流密度を減じるために２つの材料の遷移領域３０６をより大きいオーバーラップ領域を有する遷移領域とし、これにより、境界層で電気機械的劣化の危険性を除去することが有利な場合もある。さらに、拡大したオーバーラップ領域は、給電線３０１および加熱線３０２を２つの別個のリソグラフィ工程でパターン化する場合、重ね合わせ必要条件を高めるために有利な場合もある。
【００７６】
加熱線３０２の場合、必要に応じて、電気抵抗を所望のレベルに設定するために、最小可能層厚さを有する極めて薄い線が求められるので、収縮、材料薄化、層欠陥、レジスト欠陥、粒子および縫合欠陥の結果として欠陥が増大する危険性がある。したがって、局所的欠陥に関して堅牢となるように加熱線３０２を配置することは有利である。
【００７７】
これに関して基本的な思想を図１８に示す。個々の蛇行の代わりに、複数の蛇行区画を平行に配置し、規則的な間隔でバイパス３０７によって横断方向に接続している。局所的な欠陥がこれらの区画のいずれかに生じた場合、電流はこの箇所を迂回してバイパス３０７および隣接した蛇行区画を通過する。
【００７８】
好ましくは、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、ＳｎまたはＮｉなどの低い抵抗率を有する金属を給電線３０１のための材料として選択する。
【００７９】
好ましくは、Ｎｉ、ＰｔもしくはＣｒなどの比較的高い抵抗率を有する金属、またはＳｉもしくはＧｅなどの半導体を加熱線３０２のための材料として選択する。この場合、不純物元素をドーピングすることによって使用する材料の抵抗率を必要条件に最適に適合させると有利である。金属の場合、合金成分をドーピングまたは導入することによって、抵抗率を人為的に高めることができる。半導体の場合、ドーピング元素の導入によって抵抗率を人為的に低減することができる。
【００８０】
光学素子１毎の加熱ゾーン１０１の数および加熱ゾーン１０１毎の加熱線３０２の数に応じて、数１００個から数１０００個までのワイヤを電気的に接触-接続する必要がある。それ故、加熱ゾーン１０１の接続の複雑さできるだけ少なく保つために、ワイヤをあらかじめ光学素子１に結合しておくと有利である。図１６に示すように、加熱アレイ１００の一方側で、共通の母線３０５によって全ての給電線を結合することが可能である。反対側で、同じ加熱ゾーン１０１に割り当てられた全ての導体路３をブリッジ３０３によって結合することができる。これにより、接続ラインの数を、能動的に駆動される加熱ゾーン１０１の数まで低減する。
【００８１】
好ましい実施形態では、ブリッジ３０３は導体構造を備える第２レベルによって実施されており、第２レベルは、適切な誘電体によって導体路３を備える第１レベルから電気絶縁されている。接触接続孔（いわゆる相互接続部）によって、加熱ゾーン１０１に関連した全ての給電線３０１はブリッジ３０３に接続している。この場合、駆動電子機構に向けた電気接続は、第２レベルの接触領域または第１レベルのカバーされていない接触領域によって行うことができる。この解決方法の基本的な実施例を図１９に示す。
【００８２】
代替的な実施形態では、ブリッジ３０３をボンディングワイヤによって実施し、これにより、第２レベルのパターン構成を除去することができる。
【００８３】
別の代替的な実施例では、ブリッジ３０３を接続ボードで実施している。この場合、接触-接続点の数は導体路３の数に対応しているが、引き出されるラインの数は加熱ゾーン１０１の数まで減じられる。
【００８４】
以上に概説した手段によるラインの低減にもかかわらず、典型的には１００個から数１０００個という引き出されるラインの数は問題である。なぜなら、導入された力およびモーメントは光学素子１の変形、傾斜、位置変化を引き起こす場合があり、これにより、光学収差が生じるからである。したがって、課題は、できるだけ力がかからないように多数の接続ラインを本発明による光学素子１に電気的に連結することである。
【００８５】
好ましい第一実施形態では、トランスファボードへのワイヤボンディングによって電気接続を行い、トランスファボードを光学素子１０１から機械的に分離する。ボンディングワイヤは極めて薄く選択することができ、機械的剛性の最小化に関して円弧状幾何学配置が有利なので、ボンディングブリッジは最小限の機械的剛性を有する電気接続部を構成し、ひいては最適な機械的分離をもたらす。
【００８６】
代替的に、図２０に示すように、電気的連結のために可撓性の導体膜３５０を使用することもできる。有利には、この場合、加熱ゾーン１０１に割り当てられた全ての給電線３０１を、可撓性の導体膜上の同じ接触-接続路３５１に前後に整列して配置することもでき、これにより、接触-接続の複雑さが減じられる。さらに、同じ導体膜３５０の同じ列に関連した接触-接続路を配置すると有利である。可撓性の導体膜３５０の領域の剛性を減じるために、Ｓ字形状またはベローズに類似した複数の波状起伏を設けることもできる。さらに、可撓性導体膜３５０に、直列した接触-接続部に沿ってスリットを設けて区画を形成し、光学素子に変形をもたらすこともある剪断応力が可撓性の導体膜３５０の剛性によって形成されることを防止すると有利である。可撓性の導体膜３５０を本発明による光学素子の接触点に電気的に接触-接続させるための適切な方法は、電気伝導性接着剤、異方導電性接着剤、粘着テープ、ならびに異方導電性テープ、スタンプハンダ付け、炉内ハンダ付け、温風ハンダ付けまたはレーザハンダ付けによるハンダ付け接続、およびワイヤボンディングである。
【００８７】
漏れ電流およびフラッシュオーバーを回避するために、光学素子上の導体路をＳｉＯ２層または光学的に透明な誘電体の層に埋設すると有利である。このような層は、パターン構成工程で生じる可能性のある表面欠陥および粗さをカバーし、必要な嵌合許容差を得るために研磨することができるので有利である。
【００８８】
投影露出装置のウェーハ平面に導体路によって生じる散乱光成分は、面積カバー率の他に、走査方向に対する導体路の配向に関係している場合もある。本発明による光学素子の下流側における視野位置の視野絞りは、導体路によって生じた散乱光の相当な部分を、散乱光が露出するウェーハに入射しないように吸収することができる。この場合、視野絞りの好ましい形態は、スキャナ視野の画像に対応する。スキャナスロットは、スキャン方向に対して垂直な方向においてよりもスキャン方向において著しく狭いので、ワイヤをスキャン方向に対して垂直方向に配置することは有利である。これにより、散乱光はスキャン方向に回折され、この場合この方向により狭くなっている視野開口によってこの方向に対して垂直な方向においてよりも著しく多くの部分が吸収される。
【００８９】
本発明による上下に位置する２プレートタイプの光学素子の場合にモアレ効果を回避するために、光学素子を相互に９０°だけ回転させて配置することが有利な場合がある。これにより、各点における面積カバー率は、入射角とは無関係となる。しかしながら、散乱光に対して好ましい方向から同時に利益を得るために、好ましい一実施形態では、図２１に示すように、わずか数度の回転角度が選択される。これらの小さい角度はモアレ効果が最小可能光強度点の広がりにわたって平均となる（サイン効果）ことを確実にするために最初に十分であり、同時に、散乱光抑制に関して好ましい方向はこれにより実質的に影響を受けないままである（コサイン効果）。
【００９０】
図２２は、本発明の別の実施形態として、一つの表面に加熱素子２１０を設けたレンズとして形成された光学素子２０３を示す。加熱素子２１０は、開ループまたは閉ループ制御器２１１によって駆動される。開ループまたは閉ループ制御器２１１は、さらにヒートシンク２０９を駆動する。ヒートシンク２０９はリング状素子であり、レンズとして形成された光学素子２０３を囲む。ヒートシンク２０９から光学素子２０３の内部への振動伝達を機械的に分離するか、または防止するために、弾性質量体２１２がヒートシンク２０９と光学素子２０３との間に配置されており、弾性質量体２１２は、一方では良好な熱伝導率を示し、他方では弾性により、光学素子２０３からのヒートシンク２０９の十分な機械的分離を確保する。代替的に、熱伝導ペースト、液体またはガスを、光学素子２０３とヒートシンク２０９との間のギャップに配置することもできる。
【００９１】
図２３は、本発明の変化態様において、第１部分素子２０１および第２部分素子２０２から形成された代替的な光学素子２０８を示す。本実施例では、２つの部分素子２０１および２０２は、約１６０ｍｍの直径および約２０ｍｍの総厚さを有する面平行なプレートとして実施されている。この場合、第１部分素子２０１は溶融シリカからなり、第２部分素子２０２はＣａＦ２からなる。この場合、２つの部分素子２０１および２０２の厚さは、溶融シリカおよびＣａＦ２の屈折率の温度依存と同様に、互いに関連付けられている。溶融シリカがＣａＦ２よりも大きさに関して６．７倍高い温度に対する屈折率の依存性を示すと仮定した場合、溶融シリカからなる第１部分素子２０１の厚さは約２．６ｍｍとなり、ＣａＦ２からなる第２部分素子２０２の厚さは約１７.４ｍｍとなる。モデル計算のためのベースとして適用できることを目的として示した実施例では、個々の加熱素子２０５は第１部分素子２０１の自由な表面に配置されており、加熱素子は、直径１０ｍｍで回転対称的に形成されている。いうまでもなく本発明の他の実施形態で、特にアレイとして配列される多数の加熱素子または一般に熱アクチュエータも考えられる。さらにまた、＞１９３ナノメートル波長では、熱伝導率および屈折率の感温性に関して充分な違いを有する材料も考えられる。
【００９２】
発熱素子２０５は、矢印２０６によって示すように、第２の部分素子２０２に向けて軸線方向に第１部分素子２０１を通って流れる熱流を局所的に生じさせる。このようにして、急激な温度上昇が低い熱伝導率のために第１部分素子２０１で局所的に生じる。第２部分素子２０２は高い熱伝導率を有する（ＣａＦ２は、石英よりも７倍高い熱伝導率を示す）ので、光学素子２０８のエッジのヒートシンク２０４に向けて矢印２０７に従う半径方向に注入熱流を伝導して放熱する。この場合、部分素子２０２に生じる温度上昇は、部分要素２０１における温度上昇よりも著しく小さい。
【００９３】
部分素子２０１（低い熱伝導率）における局所的な温度上昇により、屈折率の局所的変化が生じる。この効果は第２部分素子２０２にも現れる。しかしながら、この効果はかなり小さくなる。なぜなら、第２部分素子は遙かにわずかな程度しか加熱されず、温度上昇による屈折率の変化は少ないからである。
【００９４】
この実施形態では、例えば抵抗加熱素子として形成された加熱素子２０５は第１部分素子２０１を加熱し、これにより、加熱素子２０５からから第１部分素子２０１への約５００Ｗ／ｑｍの熱流を想定することができる。これに対し、加熱素子２０５の領域にほぼ４０ｍＷの出力が生じる。部分素子２０１の自由表面全体の加熱により、約１０Ｗの出力伝達が生じる。加熱素子２０５は部分素子２０１の自由表面の中央に配置されている。光学素子２０８のエッジのヒートシンク２０４は一定温度に保持されると仮定される。
【００９５】
この実施形態では、第１部分素子２０１の熱流の方向は、軸線方向にのみ、すなわち第２部分素子２０２の方向にのみ生じると仮定することができる。一方では、第１部分素子２０１は第２部分素子２０２よりも著しく薄く、他方では、第１部分素子２０１の熱伝導率は第２部分素子２０２の熱伝導率よりも著しく低いので、このことは妥当であるといえる。同様の検討により、ヒートシンク２０４の方向の半径方向の熱流のみを第２部分素子２０２において仮定することができる。さらに、この実施形態では、両方の部分素子２０１および２０２は、熱源２０５の外縁部から部分素子２０１および２０２の外縁部まで同じ半径方向温度分布を示すと仮定される。
【００９６】
図２４は、第１部分素子２０１の局所的な軸線方向温度分布を示す。図２５は、部分素子２０１および２０２の半径方向温度分布を示す。予想されるように、第１部分素子の軸線方向温度勾配は半径方向温度勾配よりも高ことが図面から明らかである。
【００９７】
図２６は、加熱素子２０５によって注入され、ヒートシンク２０４によって放散される熱の作用を示す。光路長は、部分素子２０１の加熱されていないエッジに相対的に、加熱素子２０５の領域で約２４ｎｍだけ局所的に増大する。この効果は、第１部分素子２０１の厚さに２次的に関係している。
【００９８】
図２７は、加熱ゾーンの外部における２つの部分素子２０１および２０２の関係を示す。図面から明らかにわかるように、部分素子２０１および２０２の寸法と合わせて材料を選択することによって、加熱素子２０５の領域の外部では光路長の変化が互いに正確に補償しあうという効果が得られる。
【００９９】
図２８は、加熱素子２０５の領域を含む装置の全体的な効果を示す。加熱素子２０５の領域における第１部分素子２０１のより高い温度により、加熱素子２０５の領域において、約２４ｎｍの光路長の変化が結果として得られるという効果が生じる。被加熱領域の外部では、反対の効果が互いをほぼ完全に相殺する。このようにして、加えられた熱出力による寄生効果なしに、光学素子の光路長を局所的に極めて正確に設定できる。
【０１００】
図２９は、上に概説した温度調整動作の動的応答を検討した図を示す。半径方向のエッジ効果の相殺により、定常状態条件が達成され、両方の部分素子が同じ半径方向の温度プロファイルを有することを前提とする。熱は、まずより高い熱伝導率を有する部分素子内を伝搬し、後にようやくより低い熱伝導率を有する部分素子に到達する。したがって、熱平衡状態を設定する間、部分素子の光学的効果は互いに相殺されず、過渡的な半径方向のエッジの効果は、最大で、個々の部分素子の効果のオーダで生じる。このために、温度分布の半径方向伝搬の時定数を調べる必要がある。これは、所望の「エッジ効果のない」状態を設定するためにどのくらいの時間が必要であるかを示すことを目的としている。
【０１０１】
図２９は、温度調整ゾーンのエッジにおける温度の正規化されたステップ応答を示す。最終値の９０%を達成するために、直径が８０ｍｍの場合には２分未満、直径が１６０ｍｍの場合には約７分の時間を考慮に入れる必要がある。均一な平均加熱電力密度が光学素子にわたって得られるように、マニピュレータのニュートラル状態を選択した場合、この時定数はマニピュレータの開始時にのみ生じる。補正分布を設定するために、基本的に、例えば溶融シリカプレートとして形成した第１部分素子の軸線方向加熱は、約８秒の極めて短い設定時間を有する。このことも、ニュートラル状態に先行して、局所的な加熱電力を増大または低減することにより、素子の光学厚さを両方向に局所的に変化させることができる。モデルに基づいたエッジ領域における加熱ゾーンの駆動または適切なパイロット制御によって時定数を部分的に減少させることができる。加熱ゾーンは、例えば溶融シリカプレートとＣａＦ２プレートとの温度平行がより迅速に得られるように、時間および場所に関係して溶融シリカのエッジ領域を加熱する。
【０１０２】
図３０は、第１部分素子２０１をＳｉＯ２から成る面平行なプレートとして形成し、第２部分素子２０２を液体層によって形成した本発明の実施形態を示す。抵抗加熱素子として形成した熱マニピュレータ２０５は、第１部分素子２０１と第２の部分素子２０２との間の接触面に向いていない第１部分素子２０１の反対側に配置される。図３１は、光学素子２０８にわたるマニピュレータ２０５の例示的な分布の概観を示す。
【０１０３】
光学的に透明な液体、例えば水の流体層によって、反対側で加熱素子によって注入された熱とは概して無関係に、接触面を基準温度に調整する蓄熱器を実現することが可能である。加熱素子によって、加熱電力、ひいては基準温度に対する温度プロファイルを第１部分素子２０１に付与することができる。この場合、付与された温度プロファイルおよび対応した光学効果の変動幅は、付与された熱出力に比例しており、このため、付与された熱流によってこのような光学素子２０８の補正効果を容易に制御することができる。さらに、図示の装置は基本的に垂直な温度勾配の極めて短い熱伝導路から恩恵を受け、これにより、速い応答時間が可能となる。このことは制御工学の観点では極めて有利である。第１光学素子２０１の典型的な厚さ５〜３０ｍｍに対して、数秒から約１／２分の範囲の応答時間が得られる。
【０１０４】
図３２は、例えばレンズとして形成された光学素子２０３の一方または両方の表面における局所的な加熱によって光学素子２０３の温度プロファイルを変更するための別の可能性を断面図で示している。加熱は、光学素子２０３の表面の導体装置２１３および２１４に電圧を印加することによって実施する。基礎となる物理的原理は、導体装置２１３および２１４におけるオーム抵抗により生成される熱による抵抗加熱である。
【０１０５】
適切な形状を有する導体配列２１４が光学素子２０３に取り付けられる。別の導電材料が光学素子２０３に別の導体配列２１３として取り付けられる。抵抗、電気的接点および／または機械的粘着力の機能を有する機能層２１５を２つの導体配列２１３および２１４の間に配置することができる。２つの導体配列２１３および２１４を重畳することによって、光学素子２０３の表面に接触位置２１７のパターンが生じる。電圧源２１６によって所定の電圧を印加することによって、接触位置２１７の抵抗によって管理された態様で局所的に熱を発生させることができる。この場合、接触位置の指定は、適切な時分割多重技術と併せて、特にダイオード回路によって実施することができる。特に機能層２１５の材料に関連して電気化学的系列の範囲内で導体配列２１３および２１４の材料を適宜に選択した場合、接触位置２１７にペルティエ素子を設け、これにより、局所的に管理された態様で熱を生成または放散することができる。逆にいえば、電圧測定によって接触位置２１７の温度を決定することができる。
【０１０６】
図３３および図３４は、光学素子２０３の導体配列２１３および２１４の異なる配置の可能性を示す。
【０１０７】
図３５ａは、特に投影対物レンズにおける波面収差を補正するために使用することができるマニピュレータ４００の代替的な設計を断面図で示す。この場合、マニピュレータ４００は、本実施例の面平行なＳｉＯ２プレートとして形成された光学補正素子４０１を備える。いうまでもなく、補正素子４０１の別の実施形態も同様に考えられる。高い精度で作動するゼロデュアミラーとして補正素子４０１を形成することもできる。補正素子４０１には温度調整媒体４０３が隣接している。本実施例ではそれは高温蓄積器または低温蓄積器としての役割を果たす水の層として形成される。
【０１０８】
熱輸送素子４０２が、補正素子４０１と温度調整媒体４０３との間の接触面に配置されている。以下において、熱輸送素子は、通常は補正素子４０１と温度調整媒体４０３との間の接触面に対して相対的な温度勾配によって補正素子４０１から温度調整媒体へ４０２、またはその逆に熱を輸送することができる全ての素子を意味する。本実施例では、熱輸送部材４０２はペルティエ素子として形成される。いうまでもなく、別の設計も考えられる。特に、熱輸送部材４０２として、例えば補正素子４０１および／または温度調整媒体４０３よりも著しく高い熱伝導率を有する場合もある受動的な素子を使用することもできる。これにより、温度調整媒体４０３の温度の変化のみによって少なくとも一時的に補正素子４０１において所望の温度分布を設定することが可能となる。
【０１０９】
温度調整媒体４０３の機能を確実にするために、温度調整媒体４０３が特に層流として補正素子４０１を貫流することは有利である。熱輸送素子４０２がペルティエ素子として形成される場合には、極性に応じて局所的に制御して補正素子４０１を冷却または加熱することが可能である。この場合、流れ去った温度調整媒体４０３は、熱を効率的に供給および放散するために用いられる。
【０１１０】
図３５ｂは、熱輸送素子４０２を例示的に分布させた本発明によるマニピュレータ４００の平面図を示す。
【０１１１】
図３５に例示した本発明の変化態様は、特別な利点として、特に冷却動作から加熱動作への単純な切換能力により高い柔軟性を示す。さらに、熱輸送素子４０２の寸法は、特にこれらをペルティエ素子として形成した場合には効果的に制限することができる。０．７２ｍｍ×１．４７ｍｍ×０．４３ｍｍのサイズを有する微小ペルティエ素子は、現在、既に市販されており、特にこれらの構成要素の４２８μｍというわずかな高さは有利である。特に圧電アクチュエータを使用した機械的な解決方法と比較して、小さいｚ方向長さ（ペルティエ素子の高さ）は、まさに準最適に補正された瞳の場合には有利である。
【０１１２】
さらに、補正素子４０１としてペルティエ素子を使用することにより、原則的に、ペルティエ素子における温度によって誘起された電圧にしたがって温度設定の自動サーボ制御ができるようになる。すなわち、ペルティエ素子をときにはセンサとして使用し、またときには熱アクチュエータとして使用することができる。瞳素子の局所的温度とシステム全体の像収差を関連づける変換行列によって、本発明によるマニピュレータ４００を備える投影対物レンズを補正することも考えられる。
【０１１３】
ペルティエ素子を一方向に使用する場合、すなわち、加熱動作または冷却動作のみで使用する場合、この動作モードにおけるペルティエ素子のより良好な線形性により、より効果的な閉ループ制御が可能である。
【０１１４】
図３６は、図３５に示した解決方法に関してさらに改善した本発明によるマニピュレータ４００の変化態様を示す。図３５に示したコンセプトとの本質的な違いは、補正素子４０１と温度調整媒体４０３との間にギャップ４０６を設けたことであり、ここで温度調整媒体４０３は、本実施例では第１案内素子４０４と第２案内素子４０５とによって区切られている。この例示的な実施形態においてもペルティエ素子として実施することができる熱輸送素子４０２は、補正素子４０１と温度調整媒体４０３との間のギャップ４０６に配置される。この場合、ギャップ４０６は、例えば真空であってもまたは空気などのガスを充填されていてもよく、熱輸送素子４０２を配置していない領域における補正素子４０１と温度調整媒体４０３との間の分離を確保するという効果を有する。
【０１１５】
温度調整媒体４０３を案内し、区切る案内素子４０４および４０５は、温度調整媒体４０３との密な熱結合を示すので、案内素子は実質的に均一な温度分布を有し、これにより、補正すべき波面に対する寄生的な影響は案内素子４０４および４０５によって小さく抑えられる。これは、例えば、第１案内素子４０４に適当に寸法決めした開口を通って案内され、温度調整媒体４０３と直接に熱接触するように熱輸送素子４０２を形成することによって補強することができ、したがって、補正素子４０１の温度調整のために使用する熱流に対する第１案内素子４０４の露出は最小限となる。適切であれば、第１案内素子４０４から熱輸送素子４０２を断熱するためにさらに別の予防措置を講じることもできる。水の他に、投影対物レンズで使用する光線に対して透過性の他の多数の液体またはガスも温度調整媒体４０３として適切である。もちろん、最も単純な代表例は、水および空気である。
【０１１６】
図３７は、本発明による別の例示的な装置６００を示す。この装置では、熱的に作動される領域全体にわたる接触面で、冷却ガス流６０２によって２つの光学素子６０１から熱を恒久的に奪うことよって、制御可能な熱源およびヒートシンクの光学的に透過性の２次元アレイを実施している。いうまでもなく、１つだけ、または２つ以上の光学素子の配置も考えられる。さらにガス流６０２の代わりに液流を使用することもできる。例えば純粋な空気、Ｎ２およびＨｅなど、屈折投影対物レンズの全ての波長に適し、関連波長領域で光学的に透明なガスが、冷却ガスとして有利である。
【０１１７】
さらに、図示しない加熱アレイが接触面６０３にわたって配列されており、加熱アレイは、極めて微細なワイヤを有する加熱ゾーンを備え、個々の加熱ゾーンの熱流は個々に設定することができる。この場合、特に加熱アレイまたは加熱ゾーンは、図１〜図２１、特に図１６〜図２１を参照して説明したように実施し、接触-接続することができる。したがって、加熱ゾーンの正味の熱出力密度は、ガス流６０２による恒久的な熱損失と、例えば導体路として形成した加熱線によって注入された制御可能な熱とから構成される。これにより、熱出力設定に応じて、冷却力の正確な補償ひいてはゼロの正味熱出力密度、冷却力の過小補償ひいては負の熱出力密度、または過大補償ひいては正の熱出力密度が生じる。したがって、冷却力バイアスが制御可能な熱出力密度と結びついて、熱注入を大きさおよび方向に関してアレイ毎に制御可能なヒートポンプのアレイを実施することが可能となる。この場合、導体路または加熱線の配置および寸法は、１０００分の幾つかの範囲の均一な面積カバー率が生じ、これにより導体路または加熱線の光学動作を無視できるように選択される。
【０１１８】
図３７に例示した実施形態では、面平行なプレートとして形成した２つの光学素子６０１が上下に重ねて配置されており、２つの平坦な内面は冷却ガスのガス流６０２のための流路６０４を形成している。好ましくは、加熱アレイは、流路６０４に向いた接触面６０３に設けた光学素子６０１に取り付けられる。これにより達成されるのは、加熱素子の加熱出力が冷却ガスによる冷却力に直接に反作用し、光学素子６０１に注入される正味の熱がそれぞれの接触面６０３で設定されることである。特にニュートラル状態で、加熱出力は冷却力を正確に補償し、したがって、接触面６０３を貫流する正味の熱流はゼロとなり、これにより、特に加熱アレイが十分な密度で配置されている場合には、光学素子６０１に温度勾配が生じる理由はない。
【０１１９】
代替的に、加熱線をいずれか一方または両方の光学素子６０１の外側に取り付けることは、生産工学的な観点から有利な場合がある。この場合、熱は光学素子６０１を通って流れる必要があり、これにより、光学素子には温度勾配が生じる。ニュートラル状態で、一方の加熱線の加熱出力は、冷却ガスによって生じた他方の冷却力に正確に対応しており、このことは、光学素子６０１に温度勾配を引き起こすが、しかしながら、光学素子６０１の中心部の温度分布は均一である。
【０１２０】
光学素子６０１から流路６０４のガス流６０２に熱が取り込まれた結果として、一方では、冷却力に影響を及ぼす温度プロファイルが、他方では、ガス流６０２の光学作用が、ガス流６０２に沿って形成される。加熱に関連して、ガス流６０２と光学素子６０１との温度差が小さくなることにより、ガス流６０２の冷却力は流路６０４に沿って減少する。さらに、上述の加熱は、流れ方向に沿ったガス流６０２の密度変化の原因となり、これにより、屈折率分布型レンズの光学作用に相当する光学作用がガス流６０２に生じる。この場合、波面におけるガス層の光学作用は主に位相ずれおよび位相傾斜に相当し、均一な位相ずれは光学結像に関連性がなく、数ナノメートルの範囲の位相傾斜は、例えば光学素子を変位または傾斜させる付加的な機械的マニピュレータによって補償することができる。流路６０４の断面積を流れ方向に沿って減じることによって、ガス流６０２の冷却力の減衰に対処することができ、これにより、平均流量ひいてはガス流６０２の冷却力が増大される。
【０１２１】
好ましくは、加熱アレイの寸法は、関連光学領域が加熱ゾーンによって完全に覆われ、さらに所定の外部領域も加熱ゾーンによって覆われるように選択される。外部領域の加熱ゾーンにより、一方では、関連光学領域のエッジにおいても温度プロファイルを正確に設定することが可能となり、他方では、光学素子６０１の熱境界条件に適合することが可能となる。
【０１２２】
光学素子６０１のエッジにおける好ましい熱境界条件は、温度を基準温度、すなわち、対物レンズ全体のために提供された温度に保ち、温度勾配のエッジでの光学素子６０１の法線方向への投影をゼロに等しく選択することである。エッジの温度が適切な駆動装置によって基準温度に保たれるという事実によって、エッジは光学素子を包囲する構造部６０５と等しい温度となり、構造部６０５の温度は同様にまさに安定化されている。光学素子６０１の構造部およびエッジの温度が同等に保たれるので、機械的連結およびできるだけ狭いギャップによる熱分離が不十分な場合であっても光学素子６０１と構造部６０５との間に熱流は生じない。さらに、第２の境界条件は、加熱ゾーンの純熱収支によって構成できるこれらの温度プロファイルの設定のみを拘束する。さらなる熱流は不要なので、光学素子６０１を構造部６０５に連結するか、またはヒートブリッジによって外部熱アクチュエータに連結することも不要である。このことは特に有利である。なぜなら、ヒートブリッジの場合、通常は熱伝導率が機械的剛性と競合し、このことは一般に光学素子６０１に生じる変形可能性に関して問題となるからである。
【０１２３】
エッジにおいて光学素子６０１を熱結合させる代替的な実施形態が考えられるが、このような実施形態は、低い連結剛性と関連して良好に再生可能な熱伝導率を得るためにヒートブリッジの非常に慎重な設計を必要とする。このようなコンセプトは、閉ループ制御技術の観点から見るとより複雑になる。なぜなら、熱素子は、いま光学素子６０１の温度プロファイルを監視するために光学素子の外部に付随的に含まれている必要があるからである。
【０１２４】
温度センサは、光学素子６０１の温度を正確に制御するために必要である。このような温度センサ６０６の例示的な分布を図３７に示す。第一実施形態では、各加熱ゾーンは温度センサ６０６を備えている。光学素子６０１の温度プロファイルは、ＭｉＭｏ（多入出力）閉ループ制御によって制御することができる。温度センサ６０６の数を減らすために、加熱ゾーンよりも減じた格子または粗い格子に温度センサ６０６を配置すると有利な場合がある。しかしながら、加熱ゾーンに温度センサを配置することは、温度センサ６０６、および温度センサの接続ワイヤ（図示しない）をも光学的な関連領域に配置しなければならないことを意味し、このことは、散乱光および光学的透過率の均質性に関して非常に重要な影響を与える。さらに高次元のＭｉＭｏ閉ループ制御を実施し、リアルタイムで数１０Ｈｚのサンプリング率で高次元のＮ×Ｎ転送行列（Ｎ＝ゾーンの数＞１００・・・数１０００個）を計算する必要がある。これはリアルタイム性能および数値精度に関して問題を含む。
【０１２５】
それ故、好ましい実施形態では、長い時定数を有し、ガスの冷却力のバリエーションに関して感度が高い熱モードのみをフィードバック制御によって制御する。これらは、一般に最も長い時定数を有する熱モードである。好ましくは、温度センサ６０６は、制御すべき熱モードを良好に観察できるように配置され、光学的に自由な領域の外部の温度センサ６０６は上記モードを測定するために充分である。自由な光学領域の外部に温度センサ６０６を配置することは、結果として光路が妨害されることがなく、このため、温度センサ６０６を最適に選択および配置し、温度測定の必要条件にしたがって熱結合させることができるので好ましい。
【０１２６】
光学素子６０１のニュートラルで均一な温度プロファイルは、上述の閉ループ制御によって安定的に保持される。光学素子６０１のニュートラルで均一な温度プロファイルは、光学補正作用を示さないプロファイルか、またはその場合、光学素子６０１が、波面補正に関して、例えば投影対物レンズのような、下位のシステムでほぼニュートラルに振る舞うプロファイルを意味する。好ましい実施形態では、上記閉ループ制御は、センサおよびアクチュエータ信号を大部分が分離された自由度に変換することによって実施され、自由度の数は温度センサ６０６の数以下である。分離された自由度は、このように例えばＰＩコントローラまたは滑動モードコントローラによって、独立して制御することができる（ＳｉＳｏ-単一入力、単一出力）。
【０１２７】
分離変換の好ましい一実施形態は、光学素子６０１の遅い熱固有モードである。
【０１２８】
光学位相補正のための温度プロファイルは、好ましくは加熱ゾーンの出力制御によって、光学素子６０１に付与される。特に光学素子６０１の光学的に自由な領域の温度測定は、光学位相補正のための温度プロファイルの制御なしに行うことができる。波面補正のために用いることを意図とした光学素子６０１のこれらの温度プロファイルは、画像センサ、すなわち、ウェーハレベル、すなわち投影露出装置の最後の像平面で波面を測定するセンサの測定データに基づいて決定される。装置の全ての不都合な影響がウェーハレベルで波面に現れるので、波面補正に関するこの手順は特に効率的である。
【０１２９】
位相補正のために所望の温度プロファイルを上述のように設定する場合、複数の加熱ゾーンからのいわゆる「基底関数」を組み合わせ、これらの基底関数から所望の補正プロファイルを組み合わせることができることは有利である。基底関数は、熱的な２次条件を付随して考慮に入れることも可能である。好ましい２次条件は、基底関数と関連する全ての加熱ゾーンの出力の和がゼロとなることである。すなわち、基底関数は光学プレートの熱出力バランスに関してニュートラルである。基底関数に関する他の好ましい２次条件は、光学素子６０６のエッジまたは温度センサ６０６の位置における熱境界条件である。基底関数の好ましい一実施形態は、対称的な冷却力分布により直接に隣接する加熱ゾーンの同時的な冷却を伴う加熱ゾーンの加熱である。このような基底関数によって得られる利点は、できるだけ局所的な、ひいては２次条件に良好に従った温度変化である。
【０１３０】
一般に、温度センサ６０６の位置が熱的に励起されないように明確に選択されていない限りは、温度センサ６０６は基底関数によって励起される。そうでない場合、１つ以上の温度センサ６０６は、基底関数の実施の結果として変更を行う。これにより、コントローラは反対の制御を行い、したがって、制御されるべき自由度をニュートラル位置から移動させる。これを回避するために、コントローラの反応を基礎プロファイルに加えることは有利である。新規の基礎プロファイルは、いま境界条件の閉ループ制御に関してニュートラルにふるまう。別の可能性は、基底関数の適用に対する応答として光学素子６０１の温度プロファイルの励起を予測するモデルを使用することである。この情報を用いて、温度センサによって測定された温度を、基底関数によって導いた温度変化によって補正することができる。この補正手段によって達成されるのは、制御によって付与された基底関数がコントローラを励起しないことである。
【０１３１】
このような方法で操作される光学素子６０１の熱的な時定数は分のオーダにあるので、温度プロファイルの時間的な進行を素早く正確に容易に制御することはできない。適切なパイロット制御によって動的挙動をかなり改善することができる。好ましい一実施形態は、以下の通りに２つの部分から構成したパイロット制御信号を備える。第１部分は、それぞれの瞬間に所望の温度プロファイルを安定的な状態で設定するために必要な出力プロファイルであり、第２部分は、加熱ゾーンに関係した体積の温度上昇を達成するために必要な熱流である。この体積の平均温度はこの体積に蓄積された熱に比例しているからである。このようなパイロット制御においては、第１部分が温度プロファイルを維持するために必要な横方向の熱流を発生させ、これにより、第２部分によって取り込まれた熱が図３７の矢印６０７によって示した軸線方向にのみ伝搬できることが重要である。その結果、軸線方向の光線では、光路長は軸線方向に平均した温度に比例しているので、光学作用は熱の軸線方向伝搬とは無関係となる。軸線方向に平均した温度は、体積中に蓄積された熱に比例しており、熱は軸線方向の伝搬のみによっては変化しない。したがって、このようなパイロット制御によって直接に光学作用が設定される。これは横方向の時定数によっても軸線方向の時定数によっても遅延されない。
【０１３２】
温度プロファイルの正確な制御は熱流の正確な設定を前提とする。加熱ゾーンに作用する熱流は、それぞれの加熱ゾーンに印加された加熱電力および冷却ガスの冷却力により構成されている。電気的な変数によって正確にわかる加熱電力とは反対に、冷却力は局所的な表面温度に依存している。この効果を補償するために、温度プロファイル設定から予想される冷却力の局所的変化を付勢し、ひいては補償するようにパイロット制御を実施すると有利である。
【０１３３】
好ましくは、冷却ガス流６０２の供給は、流れ方向に光学素子６０１の上流に位置決めした入口通路６０８によって行う。入口通路６０８は、ガス流６０２における液圧的および熱的プロファイルを形成する。これは、光学素子６０１の接触面６０３で十分に均一で時間的に安定した冷却力密度を得るために有利である。
【０１３４】
特に、ガス流６０２において、冷却力がガス流６０２に沿ってほぼ線形に減少する領域に光学素子６０１を配置することが望ましい。ガス温度および冷却力の関連した変化は、閉ループ制御技術の観点から容易に制御可能である。換言すれば、ガス流６０２において冷却力がまだ指数的に低下する領域は入口通路６０８の領域に移動される。このために、入口通路６０８の長さは流路６０４の高さの約１０〜２０倍であってよい。
【０１３５】
薄層状のガス流、または乱流状のガス流を必要条件に応じて選択することができ、乱流は冷却力密度がより高いという利点をもたらす。これとは対照的に、薄層状のガス流６０２は、ガス流の擾乱に関して、より良好な時間的安定性およびより良好な堅牢性をもたらす。薄層状のガス流６０２のより良好な時間的安定性は、既に述べたガス流６０２の光学作用（屈折率分布型レンズ）に、適切な閉ループまたは開ループ制御によってより効果的に対処することができるという利点を有する。
【０１３６】
好ましい一実施形態では、基準温度で安定化された等温壁を有する第２区画に熱プロファイルが形成される前に、入口チャンネル６０８の断熱性の第１区画に、ガス流の液圧プロファイルが部分的または完全に形成される。これは、熱プロファイルが形成される前に液圧プロファイルが大部分形成されるという利点を有し、したがって、熱プロファイルは最適に規定される。
【０１３７】
しかしながら、代替的には、液圧および熱入口を組み合わせることもでき、このことは、所要構造空間に関して有利な場合もある。
【０１３８】
対物レンズホルダに作用する機械的な励起力は、周波数範囲に応じて収差の減衰および／またはオーバーレイをもたらす場合がある。このために、許容可能な励起力は、典型的には数ｍＮ以下の範囲に制限されている。これにより、ガス流による機械的な励起を回避するために流路の慎重な設計が必要となる。
【０１３９】
図３７の示す実施形態では、冷却ガスは、対物レンズを通る一定不変の横断面を有する流路６０４を案内される。これは、ガス流の励起の可能性を最小化し、流れ方向の力の印加をゼロにまで減じる。このような設計は、一時的圧力変動および流量変動に関して最適な非感応性をもたらす。
【０１４０】
図３８に概略的に示す別の実施形態では、ガス流６０２は、光学素子６０１を通過した後に偏向され、入口側に再び戻される。このことは、ガスの冷却力を他の目的のために、例えばハウジングの温度を制御するため、または電子構成要素を冷却するために利用することもできるという利点を有する。一方側に全ての接続を移動することも、取付けおよび点検に関して有利である。
【０１４１】
ガス流を偏向させるために肘部６０９が用いられる。図３８に示すように、有利な設計は、連続的な横断面狭隘部を有する肘部である。肘部６０９におけるガス流６０２の加速によって、内半径における分離および結果として生じる乱流を回避することが可能である。
【０１４２】
代替的に、または横断面収縮と組み合わせて、図３９に示すように、排出通路６１０は、ベンチュリ・ノズルの形で形成することもできる。これは特に内半径が排出通路６１０に変わる点で特に高い分離の危険性を顕著に低減する。
【０１４３】
流れプロファイルに生じる可能性のある歪みが肘部６０９を通って光学的関連領域に戻ることを防止するために、光学的に関連した領域の後方に１つ以上の制限部６１１を組み込むことができる。通路横断面にわたって一定のこれらの流れ抵抗部は、肘部６０９の不均一な圧力および速度プロファイルを覆い隠す。光学関連領域のガス流６０２のために、制限部６１１は、非常に長い真っ直ぐな通路のような役割を果たす。肘部６０９の不都合な影響が制限部６１１によって非常に長い通路の端部に、すなわち極めて遠くに実質的に移動され、不都合な影響はこのようにして光学的に関連した領域で抑制されるとイメージできる。
【０１４４】
図４０に示す別の実施形態では、ガス流６０２は２つに分割され、一対の肘部６０９′によって偏向され、２つの別個の通路６１２を通って戻される。このことは、流れ構成の対称性に関して、および構成空間に関して有利である。さらに、電子構成要素（図示しない）は、両方の通路６１２における冷却力の恩恵を受けることができる。同様に構成要素に作用する冷却力のより一様な分布により、構成要素の温度の制御が容易になる。
【０１４５】
しかしながら、ガス流６０２を逆転させるための上記コンセプトは、ガスの流れ方向に数１００Ｐａまでの比較的高い圧力降下が生じるという欠点を有する場合がある。これについては、導入された制限部６１１およびガス流６０２の加速が主な原因である。ガス偏向の代替的な実施形態では、ガスは、バッフルプレート６１３によって真っ直ぐな通路区画から取り出され、カーブ周辺を案内される。バッフルプレート６１３は、例えば図３８および図４０に示されている。これにより、最小曲率半径よりも著しく小さい内径を有する小さい管が得られ、分離、および遠心力に誘起された横方向流れの危険性が排除される。バッフルプレート６１３は、排出通路６１０にわたって延在させ、一体的な電子ユニットのための冷却フィンとして使用することができる。通路長さおよび断面積の適切な選択によって、有効流体抵抗ひいては全ての通路の入口における動圧力を同じレベルで調整することができる。通路幅にわたって得られる均一な流体抵抗によって、制限部６１１は不要となり、したがって圧力降下は著しく減じられる。
【０１４６】
冷たい冷却ガスは、全ての通路壁に不可避の冷却力をもたらす。このために、ガス流６０２を作動させた状態で、構造体６０５に組み込まれたガス通路の温度は短時間以内に概して１３℃のガス温度に降下する。これは、対物レンズの熱平衡状態の著しい妨害を意味し、対物レンズの温度は、数ｍＫの精度で２２℃の基準温度で安定する。
【０１４７】
対物レンズ熱平衡状態の擾乱により、光学収差およびドリフト作用が生じ、この場合、大きい収差および高いドリフト速度による性能およびスループット損失なしに熱平衡状態の過度な擾乱を補償することはもはやできない。このために、本発明による装置を、装置を組み込む対物レンズに関して熱的にニュートラルとなるように構成することは有利である。このことは、第１実施形態では通路壁を断熱して実施することができる。これは、通路壁を例えば断熱材料、例えば多孔性セラミクスまたはプラスチック発泡体により適宜に覆うことによって実施することができる。しかしながら、代替的に、サーモスキャン原理、すなわち真空または適宜なガスを充填した中空室を適用することも可能である。
【０１４８】
受動的な断熱に関しては、数ｃｍの範囲の対応した絶縁厚さが効率的な断熱のために必要であり、残余の寄生熱流を完全には抑制することができないことは不利である。それ故、例えば構造体に適切に設けた孔または通路を通って案内される水などの適切な液体によって構造体および通路壁を能動的に安定させることは有利である。この場合、冷却通路の密度は、好ましくはこの領域のガスの冷却力密度に適合されている。しかしながら、概して５〜５０ワットのガスの冷却力で構造体の温度を数ｍＫに安定させるためには、数リットル／秒の比較的高い水流が必要となる。しかしながら、これらの流量によってかなりの機械的励起力が生じる場合があり、このため別個に制御される冷却回路が一般に必要となる。
【０１４９】
それ故、好ましい一実施形態では、領域加熱素子によって通路壁の温度安定化を行う。このために、領域加熱素子は、通路壁に直接に取り付けられるか、または通路壁の下方に近接して取り付けられ、冷却ガスによって生じた熱損失に反作用する。適切な開ループまたは閉ループ制御により、領域加熱素子は、冷却ガスによる熱損失をちょうど補償する。それ故、冷却ガスの熱負荷は構造体に全く作用を及ぼすことができない。このことは、構造体の温度勾配および付随する構造体の機械的変形が設計によって防止されるという利点を有する。
【０１５０】
好ましくは、領域加熱素子はガス通路に沿って複数のゾーンに分割され、これにより、冷却力の局所的な変動をマルチゾーン閉ループ制御によって補償することができる。さらに、加熱電力密度の分布が通路壁におけるガスの冷却力密度の分布に対応するように領域加熱素子を設計することが有利である。温度センサによって、例えばＮＴＣまたは抵抗温度センサによって、構造体の温度を適当な位置で測定し、ｍＫ範囲のマルチゾーン閉ループ制御によって正確に制御することができる。
【０１５１】
図４１は、上述の光学素子または本発明による装置６００が組み込まれる半導体リソグラフィ用の投影露出装置３１を示す。投影露光装置３１は、例えばコンピュータチップなどの半導体構成部材を生産するために、一般に主にシリコンからなる、感光性材料を被覆したウェーハ３２と呼ばれる基板にパターンを露光するための役割を果たす。
【０１５２】
この場合、投影露出装置３１は、照明装置３３、パターンを備えるマスクを収容し、正確に位置決めするための装置３４、ウェーハ３２における後のパターンを決定するいわゆるレチクル３５、ウェーハ３２を取り付け、移動し、正確に位置決めするための装置３６、および結像装置、すなわち、投影対物レンズ３７を備え、投影対物レンズ３７は、ホルダ３９によって投影対物レンズ３７の対物レンズハウジング３９の内部に取り付けた複数の光学素子３８を備える。この場合、光学素子または本発明による光学補正装置は、投影対物レンズ３７または照明手段３３の任意の所望の場所に配置することができる。
【０１５３】
この場合、基本的な機能原理は、レチクル３５に導入されるパターンをウェーハ３２に結像させるものである。一般に縮小して投影を行う。
【０１５４】
露光後、ウェーハ３２はさらに矢印方向に移動され、これにより、それぞれレチクル３５によって規定されたパターンを有する多数の個々の視野が同じウェーハ３２に露光される。投影露出装置３１におけるウェーハ３２の段階的な前進移動のために、投影露光装置３１はステッパーと呼ばれることも多い。
【０１５５】
照明装置３３は、ウェーハ３２にレチクル３５を結像するために必要な投影光線４１、例えば光または類似の電磁光線を供給する。この光線源としてレーザなどを使用することができる。投影光線４１がレチクル３５への入射時に、直径、分極、波面の形状などに関して所望の特性を有するように、照明装置３３で光学素子によって光線が形成される。
【０１５６】
光線４１によって、レチクル３５の像が生成され、既に上述したように投影対物レンズ３７によって対応して縮小した状態で、ウェーハ３２に転写される。投影対物レンズ３７は、例えば多数の個々の屈折性、回析性および／または反射性の光学素子３８、例えばレンズ、ミラー、プリズム、末端プレートなどを有する。
【０１５７】
図４２は、本発明の基礎をなしている原理のうちの１つの熱等価回路図を示す。この場合、光学素子１０１０は、熱抵抗１０１１と特定の熱容量１０１２との組み合わせとしてモデル化されており、この熱容量によって熱が放出もしくは取り出されるか、またはこの熱容量に熱が蓄積される。この場合、光学素子１０１０内外への熱の取出しおよび放出は、二重矢印１００７によって示されている。矢印１００６によって示すように、熱は、加熱システム１００２によって制御可能な状態で、熱結合１００４によって、実施されたシステムに連続的に供給される。同時に熱は、熱抵抗器１００３を通って、矢印１００８で示すように内部ヒートシンク１００５の方向に、続いて外部ヒートシンク１００９を通ってシステムから連続的に取り出される。矢印１００７によって示す熱流の方向は、熱損失が加熱システム１００２からの熱供給によってヒートシンク１００５および１００９の方向に過大に補償されているか、過小に補償されているか、またはちょうど補償されているかに関係している。換言すれば、他のパラメータが一定であっても、光学素子が局所的に所定温度に保持されているか、加熱されているかまたは冷却されているかを、熱源１００２の制御のみによって決定することが可能である。
【０１５８】
本発明による光学素子によって、または熱アクチュエータの導体路における散乱または回折によって生じたいわゆる疑似光を低減することができる可能性を以下に考慮する。
【０１５９】
疑似光、また同義的に迷光と呼ばれる光は、概して、回折場所における伝搬方向が設計された方向からそれている、すなわち、光学的に有効な光線のために設けられた方向からそれている光である。このような回折が瞳の近傍で生じた場合、方向の変更は像の位置変化に変換され、これはいわゆる二重像またはゴースト像につながる。
【０１６０】
設計されたいずれのビーム経路も通らない場所を通過する場合、疑似光を吸収することができる。このような場所は、好ましくは疑似光が瞳近傍に生じた場合には中間像の領域に位置し、疑似光が視野近傍に生じた場合には瞳領域に位置する。本発明によれば、回析的に作用する補正手段は、これらの対応場所で疑似光絞りと結合される。本発明による光学素子が、光学系、例えば投影対物レンズの光方向に、第１中間像の上流側に位置決めされている場合、中間像の近傍に疑似光絞りを設けると有利な場合もある。
【０１６１】
このような疑似光絞りを設計するための例示的な次の方法ステップ、すなわち、
１．光学補正素子を設計するステップ、
２．回析作用を決定するステップ、
３．例えば、光線に基づいたシミュレーションに関連したテスト領域をシステムに配置し、有効光および疑似光が通過するテスト領域の区域をそれぞれの場合に計算することによって、設計ビーム経路、およびシステムを通って回析された光の光路を算出するステップ、
４．３に記載のテスト領域の差分セットを形成することによって、疑似光が通過するが、有効光が通過しない対物レンズ領域を決定するステップ、
５．これらの対物レンズ領域が疑似光絞りを位置決めするために適しているかどうかをテストし、適している場合には、これらの場所に疑似光絞りを設けるステップを含む。
【０１６２】
したがって、疑似光絞りを設計し、位置決めすることによって、基本的に以下の条件が満たされる：
設計ビーム経路の光は完全に疑似絞りの外部を通過し、
導体路または熱アクチュエータによる規則的な照射時に回析された光の少なくとも一部が疑似光絞りに入射する。
【０１６３】
しばしば反射屈折光学系で必要となるように、視野中心が光軸に位置しない（軸をはずれた視野）投影対物レンズが関連する場合、例えば光が光学素子を通る開口を通過しなければならない場合には「自然の」疑似光絞りが所定条件下に存在する。機械的および生産技術的理由で、このような素子は、ビーム経路が折り畳まれた対物レンズ領域に配置し、概して回転対称的な部分として実施したミラーであってもよい。ミラーは、所定領域では光を反射し、他の場所では固体を通って光を透過させる必要がある、すなわち、孔を有している必要がある。孔は、有効光線の大部分が通過できるが、疑似光は少なくとも部分的に吸収されるように構成することができる。
【０１６４】
さらに、いかなる有効光線にも遭遇しないミラー領域は、非反射性に、またはそこに入射する疑似光を吸収するために低い反射率を有するように設計していてもよい。有効光線および疑似光が通過する領域を分離させた屈折素子に、吸収領域、またはホルダに散乱させる領域を設けることも同様に可能である（疑似光が予想されるが、有効光線が予想されない場所における吸収または散乱）。
【０１６５】
上述の軸を外れた視野を備えるシステムは、視野が直交方向によりも１つの特定方向に大きい場合もある。これに応じて、この直交する「短い」方向に、これに対して垂直な方向によりも容易に疑似光を吸収することができる。導体路の設計時に、例えば構造体の配向に選択がある場合、好ましくは、この配向に対して垂直方向に、短い視野軸線の方向に光が回折され、そこでより容易に吸収される変化態様が選択される。例えばスキャナの視野がスキャン方向に対してよりもスキャン方向に対して垂直方向に広い場合、直線的な導体路は、可能であればスキャン方向に対して垂直に配向されているべきである。スキャン方向の回折を行い、使用される視野（したがっておそらくは次の中間像）はそこでは狭く、周辺領域には、回析された光を吸収するために機械的絞りを設けるか、または別の方法で周辺領域を暗くすることができる。
【０１６６】
本発明の有利な一変化態様では、瞳平面に、または瞳平面の近傍に本発明による光学素子を位置決めし、かつ疑似光絞りを視野の近傍に配置し、少なくとも部分的に短い視野方向に設計ビーム経路に沿って横方向に嵌め込む。
【０１６７】
光方向に本発明による光学素子の下流側に配置した少なくとも１つの開口絞りの使用も、疑似光を抑制するための効果的可能性である。
【０１６８】
光学投影対物レンズの最後の領域は、領域がアクセス可能である場合、疑似光を吸収することができる優れた場所を構成する。
【０１６９】
本発明による光学素子の別の代替的な実施形態を以下に説明する。
【０１７０】
導体路または熱アクチュエータを適用するために、光学素子として面平行なプレートは有利な選択である。これに対して代替的な実施形態は、湾曲した領域、または適切であれば非球面領域に導体路または熱アクチュエータを配置することである。この場合、湾曲面は１００００ｍｍ未満、好ましくは５０００ｍｍ未満の曲率半径を示すことがきる。このことは、必ずしも平面領域を作製することと対立しない。制限範囲内で、１つの素子を別の湾曲した素子に締め付け、これらの素子を平坦に加工し、構成することも可能である。湾曲し、構造化した表面形状が締付けからの解放後に形成される。導体路または熱アクチュエータを湾曲した領域に配置する理由は、適切な部分開口領域に構成空間が欠如していること、または制限出力における屈折率変化の所望の変動幅を含む場合がある。なぜなら、高度のビーム偏向が関連領域に生じ、これにより、関連素子は屈折率の変化に特に敏感に反応するからである。
【０１７１】
さらに光学素子は、他の理由で異なる個別の素子に分割することができ、いずれにせよ必要なこの分割によって、例えば導体路または熱アクチュエータなどの補正手段のキャリアとなる。
【０１７２】
結晶質の光学材料、例えば、紫外線範囲で固有複屈折を示すフッ化カルシウム、フッ化バリウム、その他のフッ化物、ＬｕＡＧ（ルテチウム・アルミニウム・ガーネット）、またはスピネルなどの使用も、本発明による光学素子を実施するために考えられる。使用する材料が作動波長で少なくとも２ｎｍ／ｃｍの固有複屈折を有する場合、有利である。
【０１７３】
システムで結果として生じる複屈折を小さく保持するために、これらの素子を、加算的効果が許容限度を超過しないように、異なる結晶方位および光軸を中心とした異なる回転位置を有する部分素子に分割することを既に提案した。例として、［１００］［１１１］または［１１０］方向の結晶学的な主軸をシステムの光軸方向に配向することができる。
相応の補償方式はさまざまに文献に見られる。
【０１７４】
現在のリソグラフィ対物レンズでは、双極子の適用は重要である。双極子は瞳に基本的にストリップに影響し、直交方向のストリップには干渉が生じない（中心部は別として）。駆動可能性が制限されている場合には、これを特にうまく利用して、異なる大きさを有するように局部的作用ゾーンを選択することが適切な場合もある。双極子適用が、使用する照明幅にしたがって急勾配を生成するストリップでは、導体路または熱アクチュエータの極めて微細な分割を選択する。このストリップの外部ではこれらはおおまかに分割されている。本発明による光学素子が、光軸を中心として回転可能に設計されている場合、異なる配向を有する双極子を、所定の駆動におけるレンズの加熱作用に関してできるだけ良好に補正することができる。このコンセプトは、十字形の領域が残りの領域よりも微細に対応して駆動されるＣｑｕａｄ／Ｑｕａｓａｒアプリケーションにも適用することができる。
【０１７５】
一般に、導体路または熱マニピュレータから形成された構造体はストリップ状領域において、残りの領域においてよりもより微細に設計することができ、これにより、温度プロファイルのストリップ状領域において残りの領域よりも高い空間分解能を実施することができる。
【０１７６】
本発明の代替的な変化態様において、導体路または熱アクチュエータによって生じる不可避的な回折効果を所望の回析光学効果として利用することも考えられる。換言すれば、光学素子に使用される導体構造は、所望の光学作用および所望の熱作用の双方を有する。
【０１７７】
本発明による光学素子を設計または使用する場合の補正対策：
本発明による光学素子を設計または使用する場合の補正対策では、特に、例えば、最大許容電流が制限因子となるので、補正可能性が制限されることを考慮に入れなければならない。したがって、本発明による光学素子を、従来のマニピュレータ（波長、ガス組成、ガス圧、ガス温度、光学素子の剛性体の移動または光学素子のエッジからの屈曲）と組み合わせ、これらのマニピュレータとの粗い調整を行うことは有利であり、より微細な補正のみを本発明による光学素子によって行うべきである。所定の補正自由度が、原則的に両方向に励起することができるが、一方向にのみ必要である場合、システム（本発明による光学素子または別の光学的部分における等価の部分開口位置）に、例えば非球面化によって必要な方向にバイアスをかけ、これにより、不要な補正方向にマニピュレータの移動によって既にゼロ状態を生成する。この「不要な」補正方向からマニピュレータを戻す動きによって所望の補正動作を行うことができる。この手順は、上述のバイアスなしの手順と比較して、特に波面補正のために利用できる２重の調整範囲が得られるという利点を有する。
【０１７８】
作製時のばらつきを補償するために、本発明による光学素子を較正するか、または始めに較正データ記録を作成することが適切である。このために、個々の局所領域を所定の強度で駆動し、波面に生じた影響を干渉法により測定する。この情報に基づき、局所的な温度の極めて正確な光学効果が得られるように、後に局所領域を駆動する。
【０１７９】
本発明による光学素子を交換可能な部分として設計した場合、交換時に２つの対策を講じることができる。光学素子が自身で先行部分（および、例えば他の部分のドリフトまたは圧縮の結果として付加的に生じた不可避的なシステム変更）に対し偏差を補正する。これは補正可能性をなくす。代替的に、この系統的な既知の部分を非球面化によって光学素子に加えることができる。
【０１８０】
光学素子を面平なプレートとして実施した場合、光軸に沿って発散したビーム経路で変位可能となるように、光学素子を設計することが適切である。光軸に沿った変位の結果として、部分口径比は発散したビーム経路のために著しく変化し、これにより、光学素子はそれぞれの場合にシステム状態に最適な領域で作動することができる。例えば、レンズ加熱作用が異なる部分開口範囲において支配的であり、用途およびシステムが既に使用された継続時間に応じて異なる重量による妨害が生じた場合に、このような置換は好都合でありえる。一般に、光学素子は、付加的に位置に関して可変であってもよいし（好ましくは光軸に対して平衡または垂直な軸線を中心とした偏心、傾斜、回転）、かつ／または（導体路または熱アクチュエータの負荷制限に関連して）特に３つ葉または４つ葉のクローバ型の変形を行うことができるように設計してもよい。もちろん、ビーム経路の発散していない部分に光学素子を配置した場合にも、光学素子の上述の変位または回転／傾斜を行うこともできる。
【０１８１】
システムを異なる作動モードで使用し、第１モードは、例えばレンズをほとんど加熱しないが、疑似光に感応し、第２作動モードは大きい加熱効果をもたらすが、疑似光に対してはより耐性がある場合、本発明による非駆動光学素子と同じ所望の光学作用を有する構造化されていない光学素子を本発明による光学素子と素早く交換することが適切である。構造化されておらず、それ故、疑似光を生成しない光学素子を第１作動モードで光路に旋回させ、第２作動モードへの移行時に、加熱にもかかわらずその補正可能性によりシステムを特定範囲内に保持する光学素子に置き換える。
【０１８２】
それ故、本発明による光学素子を最終顧客が交換することができるように設計した場合、すなわち、特に機械的に交換可能なホルダに保持し、簡単なアクセス可能性のための予備措置を講じた場合、有利である。
【０１８３】
光学素子を適切に移動することができるように、補正すべき障害をできるだけ正確に知る必要がある。第１の場合、頻繁なシステム測定によりこの情報を得ることができる。しかしながら、これによりスループットが低下する。これに対して代替的に、第２の場合、経時的に平均して一定の照射により、光の吸収量および設定された温度分布を推定することが可能であり、そこから時間的に生成された画像収差を計算し、補正の基礎として使用することができる。この場合、推定は、同時に速いシミュレーション計算に基づいていてもよいし、または前の較正に基づいて行ってもよい。好ましくは、例えばレチクルおよび／または照明変化の直後に照射変化が生じた場合には、いずれにせよ、比較的短い間隔で測定を実施すべきである。このような場合の後に、時間的変化は特に急速に進行し、第１の場合には、（計算または測定により最初からわかっている）照射およびシステム時定数の最終変化に関してシステム測定値の頻度を時間間隔に適合させることができる。システムが静止状態に近づいた（「飽和した」）場合、測定をより少ない頻度で行う必要があり、スループットは対応して増加する。
【０１８４】
システムにおける本発明による光学素子または本発明による装置の幾つかの好ましい位置を以下に例示的に説明する。この場合、いわゆる近軸の部分口径比は、光学系における位置基準として役立つ。
【０１８５】
近軸の部分口径比は、
【数２】
0005579063.tif 000003
により得られ、この場合、ｒは近軸周辺光線高さを表し、ｈは、近軸主光線高さを表し、符号関数ｓｉｇｎ ｘは、ｘの符号を表し、ｓｇｎ０＝１が定義される。近軸周辺光線および近軸主光線は、米国ワシントン州ベリングハム、ＳＰＩＥ・ＰＲＥＳＳ、マイケル・Ｊキッジャーによる"Fundamental Optical Design"（「基礎光学設計」）において定義されており、その開示内容は引用により本明細書に組み込まれる。
【０１８６】
近軸部分口径比は、ビーム経路の平面位置における視野近傍または瞳近傍の基準となる符号付きの値である。近軸部分口径比は、定義により−１〜１の値に正規化され、ゼロの近軸部分口径比は各視野平面に対応し、近軸部分口径比における−１から＋１への、または＋１から−１への飛躍による非連続は各瞳平面に対応する。本出願明細書では、０の近軸部分口径比は視野平面を対応して表し、１の大きさに関して近軸部分口径比は瞳平面を決定する。
【０１８７】
したがって、視野近傍の平面は、大きさに関して０に近い近軸部分口径比を有し、瞳近傍の平面は、１に近い近軸部分口径比を有する。近軸部分口径比の符号は、基準面前後の平面の位置を示す。例えば、関連領域においてコマ収差を有する光線の貫通点の符号を定義に用いることができる。
【０１８８】
同じ近軸部分口径比を有する場合、ビーム経路の２つの平面は共役であるという。瞳平面は、視野平面と同様に互いに共役である。
【０１８９】
光学素子の近軸部分口径比は、光学素子の位置に配置された平面の近軸部分口径比によってわかる。光学系の全長に関して薄い光学素子の場合、関連平面のこの位置は明確に定義される。
【０１９０】
この場合、有利には本発明による光学素子または本発明による装置は、システムにおいて、光学素子または装置のための近軸部分口径比の絶対値が０．８より大きい、好ましくは０．９より大きい位置に配置することができる。さらに、近軸部分口径比の絶対値が、０.９より小さい、好ましくは０.８より小さい本発明による別の光学素子または本発明による別の装置が設けられていてもよい。付加的または代替的に、近軸部分口径比の絶対値が、０.９より小さい、好ましくは０.８より小さい本発明による別の光学素子または本発明による別の装置が設けられていてもよい。
【０１９１】
この場合、別の光学素子または別の光学装置の近軸部分口径比を、第２光学素子または第２光学装置の符号と反対に選択すべきである。
【０１９２】
本発明による光学素子または本発明による装置のシステムにおける間隔に関して、第１素子を瞳の近傍に、すなわち、０．８よりも大きい、好ましくは０．９よりも大きい近軸部分口径比の大きさで配置し、第２素子を、近軸部分口径比によって示す、０．１５、好ましくは０.３の距離をおいて配置すると有利である。
【０１９３】
システムの異なる場所に配置した本発明による２つの光学素子では、それぞれの近軸部分口径比が少なくとも０.１５、好ましくは０.３だけ互いに異なる場合、有利である。
【０１９４】
本発明による上述の全ての光学素子、機器、装置、システムにおけるこれらの構成、用途および位置を必要に応じて組み合わせることができることはいうまでもない。
【０１９５】
本発明は、欧州特許庁法規審判部の決定Ｊ１５／８８に従い、本発明の一部をなすが請求項ではない以下の段落に規定した実施態様を含む。
【０１９６】
［１］光学素子（２０３）における温度分布に影響を及ぼす方法であって、
前記光学素子（２０３）に局所的に限定して熱を供給するステップと、ヒートシンク（２０４）によって前記光学素子（２０３）から熱を取り出すステップとを含む方法において、
前記光学素子（２０３）の平均温度を数１００ｍＫの範囲内で一定に保持することを特徴とする方法。
［２］
［１］に記載の方法において、
前記光学素子（２０３）の平均温度を下回る、約数１００ｍＫ〜数１０Ｋの前記ヒートシンク（２０４）の一定の平均温度を選択する方法。
［３］
［１］または［２］に記載の方法において、
局所的に限定して熱を供給するために抵抗加熱素子を用いる方法。
［４］
［１］から［３］までのいずれかに記載の方法において、
閉ループまたは開ループ制御部（２１１）によって前記光学素子（２０３）における温度分布に影響を及ぼす方法。
［５］
［１］から［４］までのいずれかに記載の方法において、
前記閉ループまたは開ループ制御部（２１１）によって前記光学素子（２０３）の平均温度に影響を及ぼす方法。
［６］
［１］から［５］までのいずれかに記載の方法において、
前記ヒートシンク（２０４）として、水冷素子、蒸気冷却器、ガス膨張冷却器または熱電素子を用いる方法。
［７］
［１］から［６］までのいずれかに記載の方法において、
前記光学素子（２０３）から機械的に分離した状態で、特に振動分離した状態で、前記ヒートシンク（２０４）を構成する方法。
［８］
［１］から［７］までのいずれかに記載の方法において、
前記光学素子（２０３）をレンズとする方法。
【０１９７】
［９］
光学補正装置（２０８，６００）であって、該光学補正装置（２０８，６００）における温度分布に影響を及ぼすための熱アクチュエータ（２０５）を備える光学補正装置（２０８，６００）において、
前記光学補正装置（２０８，６００）が、熱搬送能力に関して異なった少なくとも２つの部分素子（２０１，２０２，６０４）から構成されていることを特徴とする光学補正装置。
［１０］
［９］に記載の光学補正装置（２０８，６００）において、
前記光学補正装置（２０８，６００）が、熱伝導率に関して異なった少なくとも２つの前記部分素子（２０１，２０２）を備える光学補正装置。
［１１］
［１０］に記載の光学素子（２０８）において、
前記熱アクチュエータ（２０５）が、加熱素子である光学素子。
［１２］
［１０］または［１１］のいずれかに記載の光学素子（２０８）において、
前記熱アクチュエータ（２０５）が、低い熱伝導率を有する前記部分素子（２０１）に設けられている光学素子。
［１３］
［１０］から［１２］までのいずれかに記載の光学素子（２０８）において、
少なくとも２つの前記部分素子（２０１，２０２）が、プレート状またはレンズ状の素子である光学素子。
［１４］
［１０］から［１３］までのいずれかに記載の光学素子（２０８）において、
前記光学素子（２０８）が、該光学素子の周縁領域に蓄熱器、特にヒートシンク（２０４）を有している光学素子。
［１５］
［１０］から［１４］までのいずれかに記載の光学素子（２０８）において、
より高い熱伝導率を有する前記部分素子（２０２）が、より低い熱伝導率を有する前記部分素子（２０１）に対して、より低い、特に反対の屈折率の温度依存性を有する光学素子。
［１６］
［１５］に記載の光学素子において、
前記第１部分素子が溶融シリカを含み、前記第２部分素子がＣａＦ２を含む光学素子。
［１７］
［１０］に記載の光学素子（２０８）において、
第２部分素子（２０２）が、水を含む光学素子。
【０１９８】
［１８］
［９］に記載の光学補正装置（６００）において、
互いに上下に配置した２つの光学素子（６０１）を備え、該光学素子（６０１）の２つの内面が、冷却媒体の流れ（６０２）のための流路（６０４）を形成している光学補正装置。
［１９］
［１８］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記２つの光学素子（６０１）が、２つの平坦な内面を有する面平行なプレートとして形成されている光学補正装置。
［２０］
［１８］または［１９］に記載の光学補正装置（６００）において、
熱アクチュエータとして加熱アレイを使用し、前記流路（６０４）に向いた接触面（６０３）に設けた光学素子（６０１）に、前記加熱アレイを取り付けた光学補正装置。
［２１］
［１８］から［２０］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記熱アクチュエータとして使用した前記加熱アレイが、一方または両方の前記光学素子（６０１）の外面に嵌め込まれている光学補正装置。
［２２］
［１８］から［２１］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記熱アクチュエータが、極めて微細なワイヤを備えた加熱ゾーン（１０１）を有する加熱アレイを備え、個々の前記加熱ゾーン（１０１）の加熱電流が個別に設定可能である光学補正装置。
［２３］
［２２］に記載の光学補正装置（６００）において、
関連光学領域が前記加熱ゾーンにより完全に覆われるように前記加熱アレイの寸法を選択した光学補正装置。
［２４］
［２２］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記関連光学領域の外部の領域が、前記加熱ゾーンにより覆われている光学補正装置。
［２５］
［２２］から［２４］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
それぞれの前記加熱ゾーンが、温度センサ（６０６）を備える光学補正装置。
［２６］
［２２］から［２４］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記温度センサ（６０６）が、前記加熱ゾーンよりも減じた格子または粗い格子に配置されている光学補正装置。
【０１９９】
［２７］
［１８］から［２６］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
冷却流体（６０２）を供給するために、流れ方向に前記光学素子（６０１）の上流側に位置決めした入口通路（６０８）を備える光学補正装置。
［２８］
［２７］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記入口通路（６０８）の長さが、前記流路（６０４）の高さの約１０〜２０倍である光学補正装置。
［２９］
［２７］または［２８］に記載の光学補正装置（６００）において、
流体の液圧プロファイルを部分的または完全に形成するために前記入口通路（６０８）の断熱性の第１区画を備え、流体の熱プロファイルを形成するために、基準温度で安定化される等温壁を有する第２区画を備える光学補正装置。
［３０］
［２７］から［２９］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
液圧的な入口と熱的な入口とを組み合わせた光学補正装置。
［３１］
［１８］から［３０］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記流路（６０４）が一定の横断面を有している光学補正装置。
［３２］
［１８］から［３１］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記流路（６０４）が、流れ（６０２）を偏向するための肘部（６００）を備える光学補正装置。
［３３］
［３２］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記肘部（６０９）が、連続的な横断面狭隘部を有している光学補正装置（６００）。
［３４］
［１８］から［３３］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
ベンチュリ・ノズルの形態で形成した排出通路（６１０）を備える光学補正装置。
【０２００】
［３５］
［１８］から［３４］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記流れ（６０２）が２つに分割され、一対の肘部（６０９′）によって偏向され、２つの別個の通路（６１２）を通って戻される光学補正装置。
［３６］
［１８］から［３５］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
１つ以上の制限部（６１１）が、光学的に関連した領域の後方に組み込まれている光学補正装置。
［３７］
［１８］から［３６］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記流れ（６０２）を偏向するためのバッフルプレート（６１３）を備える光学補正装置。
［３８］
［１８］から［３７］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記熱アクチュエータが、前記加熱ゾーン（１０１）を備える加熱アレイ（１００）を形成し、前記加熱ゾーン（１０１）に給電線（３０１）の区画と加熱線（３０２）の区画とを交互に装置した導体路（３）を形成した光学補正装置。
［３９］
［３８］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記給電線（３０１）が低いインピーダンスを有し、前記加熱線（３０２）が横断面の低減によって高いインピーダンスを有する光学補正装置。
［４０］
［３８］または［３９］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記加熱線（３０２）のために第２導体材料を使用し、前記加熱線（３０２）の抵抗率が、前記給電線（３０１）の抵抗率よりも大きい光学補正装置。
【０２０１】
［４１］
［３８］から［４０］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記加熱線（３０２）の有効長さが、加熱線（３０２）の蛇行する構成によって長くなっている光学補正装置。
［４２］
［４１］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記加熱線（３０２）の蛇行する複数の区画が平行に配置され、バイパス（３０う７）によって横断方向に接続されている光学補正装置。
［４３］
［３８］から［４２］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記給電線（３０１）のための材料としてＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、ＳｎまたはＮｉを選択した光学補正装置。
［４４］
［３８］から［４３］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記加熱線（３０２）のための材料としてＮｉ、Ｐｔ、Ｃｒ、ＳｉまたはＧｅを選択した光学補正装置。
［４５］
［３８］から［４４］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記加熱アレイ（１００）の一方側で、前記加熱線（３０１）が共通の母線（３０５）で結合されており、反対側で、同じ加熱ゾーン（１０１）に割り当てた導体路（３）が、ブリッジ（３０３）によって結合されている光学補正装置。
［４６］
［４５］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記ブリッジ（３０３）が導体構造を有する第２レベルによって実施されており、該第２レベルが、誘電体によって導体路（３）を有する第２レベルから電気絶縁されている光学補正装置。
［４７］
［４５］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記ブリッジ（３０３）が、ボンディングワイヤによって実施されている光学補正装置。
【０２０２】
［４８］
［３８］から［４７］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
ワイヤボンディングによってトランスファボードへの電気接続を行い、該トランスファボードを前記光学素子（１０１）から機械的に分離した光学補正装置。
［４９］
［３８］から［４７］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記電気接続を可撓性導体膜（３５０）によって実施した光学補正装置。
［５０］
［４９］に記載の光学補正装置（６００）において、
加熱ゾーン（１０１）に割り当てた給電線（３０１）を、前記可撓性導体膜（３５０）の共通の接触-接続路（３５１）に整列して互いに前後に配置した光学補正装置。
［５１］
［４９］に記載の光学補正装置（６００）において、
前記可撓性導体膜（３５０）に、Ｓ字形状またはベローズに類似した複数の波状起伏を設けた光学補正装置。
［５２］
［４９］から［５１］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記可撓性導体膜（３５０）に、直列した接触-接続に沿ってスリットを設けて区画を形成した光学補正装置。
［５３］
［４９］から［５２］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
電気伝導性の接着剤、異方性導電接着剤、粘着テープ、もしくはスタンプハンダ付け、炉内ハンダ付け、温風ハンダ付け、レーザハンダ付けによるハンダ付け結合、またはワイヤボンディングによって、前記光学素子（１０１）の接触点に前記可撓性導体膜（３５０）を電気的に接触-接続した光学補正装置。
［５４］
［３８］から［５３］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記光学素子（６０１）に設けた前記導体路（３）が、光学的に透過性の誘電性の層、特にＳｉＯ２層に埋設されている光学補正装置。
［５５］
［１８］から［５４］までのいずれかに記載の光学補正装置（６００）において、
前記冷却媒体がガスまたは液体である光学補正装置。
【０２０３】
［５６］
半導体リソグラフィ用の投影露光装置において、
［９］から［５５］までのいずれかに記載の特徴を有する光学補正装置（２０８，６００）を備えることを特徴とする投影露光装置。
［５７］
［５６］に記載の投影露光装置において、
前記光学補正装置（２０８，６００）が、光方向に第１の中間像の上流側に位置決めされており、疑似光絞りが前記中間像の近傍の配置されている投影露光装置。
［５８］
［５７］に記載の投影露光装置において、
光を通過させるための孔を備える光学素子を備え、前記孔が、有効光線の大部分を通過させることができるが、疑似光を少なくとも部分的に吸収するように構成されている投影露光装置。
［５９］
［５７］または［５８］に記載の投影露光装置において、
前記光学補正装置（２０８，６００）が瞳平面に位置決めされているか、または瞳平面の近傍に位置決めされており、疑似光絞りが、視野のより近くに配置されており、少なくとも部分的に短い視野方向に設計ビーム経路に沿って横方向に嵌め込まれている投影露光装置。
［６０］
［５６］から［５９］までのいずれかに記載の投影露光装置において、
少なくとも１つの開口絞りが、光方向に前記光学補正装置（２０８，６００）の下流側に配置されている投影露光装置。
［６１］
［５６］から［６０］までのいずれかに記載の投影露光装置において、
前記疑似光を抑制するための絞りが、光学投影対物レンズの最終領域に位置決めされている投影露光装置。
［６２］
２つの部分素子（２０１，２０２）を備える光学素子（２０８）の温度に影響を及ぼすための方法において、
１つの部分素子（２０１）に、熱アクチュエータ（２０５）、特に加熱素子を設け、前記部分素子（２０１）のエッジ領域に設けた前記熱アクチュエータ（２０５）を、前記部分素子（２０１）の内部領域に設けた熱アクチュエータよりも早く、かつ強度に駆動することを特徴とする方法。
【図１】
0005579063.tif 000004
【図２】
0005579063.tif 000005
【図３】
0005579063.tif 000006
【図４ａ】
0005579063.tif 000007
【図４ｂ】
0005579063.tif 000008
【図４ｃ】
0005579063.tif 000009
【図４ｄ】
0005579063.tif 000010
【図５ａ】
0005579063.tif 000011
【図５ｂ】
0005579063.tif 000012
【図６】
0005579063.tif 000013
【図７】
0005579063.tif 000014
【図８】
0005579063.tif 000015
【図９ａ】
0005579063.tif 000016
【図９ｂ】
0005579063.tif 000017
【図１０】
0005579063.tif 000018
【図１１】
0005579063.tif 000019
【図１２】
0005579063.tif 000020
【図１３】
0005579063.tif 000021
【図１４】
0005579063.tif 000022
【図１５】
0005579063.tif 000023
【図１６】
0005579063.tif 000024
【図１７】
0005579063.tif 000025
【図１８】
0005579063.tif 000026
【図１９】
0005579063.tif 000027
【図２０】
0005579063.tif 000028
【図２１】
0005579063.tif 000029
【図２２】
0005579063.tif 000030
【図２３】
0005579063.tif 000031
【図２４】
0005579063.tif 000032
【図２５】
0005579063.tif 000033
【図２６】
0005579063.tif 000034
【図２７】
0005579063.tif 000035
【図２８】
0005579063.tif 000036
【図２９】
0005579063.tif 000037
【図３０】
0005579063.tif 000038
【図３１】
0005579063.tif 000039
【図３２】
0005579063.tif 000040
【図３３】
0005579063.tif 000041
【図３４】
0005579063.tif 000042
【図３５ａ】
0005579063.tif 000043
【図３５ｂ】
0005579063.tif 000044
【図３６】
0005579063.tif 000045
【図３７】
0005579063.tif 000046
【図３８】
0005579063.tif 000047
【図３９】
0005579063.tif 000048
【図４０】
0005579063.tif 000049
【図４１】
0005579063.tif 000050
【図４２】
0005579063.tif 000051