(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子（３、３’）を製造するためのブランク（２、２’）の吸収を求める方法であって、
前記ブランク（２、２’）を加熱する目的で該ブランク（２、２’）に加熱光線（８、８’）を放射するステップと、
前記ブランク（２、２’）の加熱により影響を受けた測定光線（１０）の少なくとも１つの特性を測定することにより、前記ブランク（２、２’）の吸収を求めるステップと
を含む方法において、前記加熱光線（８）及び前記測定光線（１０）又は前記加熱光線（８ａ）及びさらに別の加熱光線（８ｂ）を、第１研磨面（２ａ）又は該第１研磨面に対向して位置する第２研磨面（２ｂ）を通して前記ブランク（２、２’）に入り、前記光学素子（３、３’）の製造に用いる体積（１２）内のみで相互に交わるよう指向させ、前記光学素子（３、３’）の製造に用いる前記体積（１２）は、前記ブランク（２，２’）の表面を含まない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、前記光学素子の製造に用いる前記体積は、前記ブランクの表面から少なくとも５ｍｍの距離に配置される方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、前記加熱光線（８）及び前記測定光線（１０）又は前記２つの加熱光線(８ａ、８ｂ)は、９０°未満の角度（β）で前記ブランクの内部で相互に交わる方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法において、前記測定光線（１９）の特性として、前記加熱光線（８、８ａ、８ｂ）がもたらす前記測定光線（１０）の波面変形（ΔＷ）を空間分解測定する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記波面変形（１５）をシャックハルトマンセンサ（１４）により測定する方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法において、前記ブランク（２、２’）における空間分解吸収挙動を求めるために、前記測定光線（１０）及び前記加熱光線（８）又は前記２つの加熱光線（８ａ、８ｂ）が相互に交わる重なり領域（１１）の位置を、前記光学素子（３、３’）の製造に用いる前記体積（１２）において少なくとも２次元（Ｘ、Ｙ）で変える方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記ブランク（２、２’）から製造した前記光学素子（３、３’）の温度依存屈折率変化（Δｎ）のモデルを、前記ブランク（２、２’）における前記空間分解吸収挙動から作成する方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法において、前記測定光線（１０）は、矩形又は楕円形の断面を有する方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法において、前記測定光線（１０）及び前記加熱光線（８）は、前記第１研磨面（２ａ）及び前記第２研磨面（２ｂ）上で相互から少なくとも５ｍｍの距離（ａ）にある方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法において、前記２つの加熱光線（８ａ、８ｂ）間の領域で前記研磨面（２ａ）により偏向された前記測定光線（１０）の少なくとも１つの特性を測定する方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法において、前記加熱光線（８、８ａ、８ｂ）の波長（λｈ）は、前記光学素子（３、３’）の使用波長（λｕ）から５ｎｍ未満のずれがあり、前記使用波長（λｕ）は２５０ｎｍ以下である方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法において、前記測定光線（１０）の波長（λｍ）は、前記加熱光線（８、８ａ、８ｂ）の前記波長（λｈ）からずれており、２５０ｎｍよりも大きい方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法において、前記ブランク（２、２’）の吸収を求める前に所定の線量で前記ブランク（２、２’）を照射するステップ
をさらに含む方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法において、前記光学素子（３、３’）の製造に用いる前記体積（１２）全体において１９３ｎｍの波長で、２×１０−４／ｃｍ以下の吸収係数ｋ０が測定されるようなブランク（２、２’）のみから、前記光学素子（３、３’）を製造する方法。
【請求項１５】
光学素子（３、３’）を製造するためのブランク（２、２’）の吸収を求める装置であって、
前記ブランク（２、２’）用の保持デバイス（４）と、
前記ブランク（２、２’）を加熱するための少なくとも１つの加熱光線（８、８ａ、８ｂ）を発生させる少なくとも１つの加熱光源（７、７ａ、７ｂ）と、
測定光線（１０）を発生させる測定光源（９）と、
前記ブランク（２、２’）の加熱により影響を受けた前記測定光線（１０）の少なくとも１つの特性を測定する検出器ユニット（１４、１６）と
を備えた装置において、前記加熱光線（８）及び前記測定光線（１０）又は前記加熱光線（８ａ）及びさらに別の加熱光線（８ｂ）を、第１研磨面（２ａ）又は該第１研磨面に対向して位置する第２研磨面（２ｂ）を通して前記ブランク（２、２’）に入り、前記光学素子（３、３’）の製造に用いる前記ブランク（２、２’）の体積（１２）内のみで相互に交わるよう指向させ、前記光学素子（３、３’）の製造に用いる前記体積（１２）は、前記ブランク（２，２’）の表面を含まないことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記光学素子の製造に用いる前記体積は、前記ブランクの表面から少なくとも５ｍｍの距離に配置される装置。
【請求項１７】
請求項１５又は１６に記載の装置において、前記加熱光線（８）及び前記測定光線（１０）又は前記２つの加熱光線（８ａ、８ｂ）は、９０°未満の角度（β）で前記ブランク（２、２’）の内部で相互に交わる装置。
【請求項１８】
請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の装置において、前記ブランク（２、２’）用の前記保持デバイス（４）は、少なくとも２方向（Ｘ、Ｙ）に直線変位可能である装置。
【請求項１９】
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の装置において、前記検出器ユニットは、波面変形測定用の測定デバイスを有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子を製造するためのブランクの吸収を求める方法であって、ブランクを加熱する目的でブランクに加熱光線を放射するステップと、ブランクの加熱により影響を受けた測定光線の少なくとも１つの特性を測定することにより、ブランクの吸収を求めるステップとを含む方法に関する。本発明は、光学素子を製造するためのブランクの吸収を求める装置であって、ブランク用の保持デバイスと、ブランクを加熱するための少なくとも１つの加熱光線を発生させる少なくとも１つの加熱光源と、測定光線を発生させる測定光源と、ブランクの加熱により影響を受けた測定光線の少なくとも１つの特性を測定する検出器ユニットとを備えた装置にも関する。本発明はさらに、関連の光学素子と少なくとも１つの当該関連の光学素子を備えた光学機構とに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、米国特許法第１１９条（ａ）項に基づき２０１１年７月８日付けで出願された独国特許出願第１０  ２０１１  ０７８  ８８５．９号の優先権を主張し、当該出願の全内容を参照により本明細書に援用する。本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項（１）に基づき２０１１年７月８日付けで出願された米国仮出願第６１／５０５，７１８号の利益も主張し、当該出願の全内容を参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００３】
通常はＵＶ領域（２５０ｎｍ未満）の作動波長にあるマイクロリソグラフィ用の光学系、特に投影露光装置又は投影レンズで用いる放射線は、これら光学系に配置した光学素子の表面及び体積で吸収される。光学素子の材料は、吸収された放射線により加熱されて膨張し、各材料の屈折率が場所依存的に変わることで、熱レンズ効果（「レンズ加熱」）が温度変化を伴い、上記熱レンズ効果が光学系の結像収差につながり得る。
【０００４】
熱レンズ効果は、能動的に（マニピュレータを用いて）補償することができるが、光学素子の温度上昇を低減することにより熱レンズ効果に対抗するために、吸収の低い光学素子を設けることがより好都合である。
【０００５】
従来技術では、ＵＶ領域の波長に対して透明なレンズ材料からなるブランクの吸収は、通常は透過に特徴がある（characterized in transmission）。この場合、
Ｋｉｎｔ＝−ｌｏｇ（Ｔｉ）／ｄ
で与えられる内部吸光係数ｋを求め、式中、Ｔｉは内部透過（すなわち、反射損失により補正される透過）を示し、ｄは試料の厚さを示す。マイクロリソグラフィで現在用いられている光学材料では、吸光係数ｋは概して、約７×１０−４／ｃｍ〜１０×１０−４／ｃｍの範囲の迷光成分と、１×１０−４／ｃｍ〜２×１０−４／ｃｍの範囲の吸収成分とからなる。試料の長さが通常は１ｃｍ〜５ｃｍであれば、透過測定の誤差は、吸光度で約３×１０−４／ｃｍのさらなる不確定性をもたらす。例として、試料の厚さを３ｃｍとし、測定吸光係数ｋ＝１×１０−３／ｃｍとした場合、透過の通常誤差ΔＴは０．２％と想定され（表面吸収の変動及び測定誤差による）、吸光係数ｋの誤差ΔｋはΔｋ＝２．８５×１０−４／ｃｍである。さらに、ブランクの２つの面における散乱損失及び吸収損失に関しても不確定性がある。結果として、透過測定により２×１０−４／ｃｍ未満の体積吸収を確実に測定することが事実上不可能である。
【０００６】
したがって、理想的には全てのブランクの１００％の監視も可能にする、吸収を直接求める方法が必要である。
【０００７】
吸収を直接求める方法は、特に非特許文献１により開示されている。当該文献に記載の光熱測定デバイスは、直径約２５ｍｍで長さ約４０ｍｍ〜５０ｍｍの円筒形ブランクを用いる。エキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）からの細い加熱光線（直径約５ｍｍ）を上記ブランクに長手方向に放射し、当該ブランクをプロセスにおいて加熱する。加熱光線に対して小さな角度（通常は５°〜１０°）で進むダイオードレーザ（波長約６３９ｎｍ）からの拡大測定光線が、エキシマレーザにより加熱された体積及び当該体積を囲む光学材料を通して放射される。シャックハルトマンセンサが、ブランクを通過した測定光線の波面を解析する。加熱光線の作用下にある波面と加熱光線の作用下にない波面とを比較することにより、熱レンズ効果を１ｎｍよりも有意に高い精度で求めることが可能である。適当な較正（計算、電気加熱、グレーサンプル）により、吸収エネルギーを波面変形に割り当てることができ、吸光度をこうして入射エネルギーの知識を用いて求めることができる。
【０００８】
事実上同一直線上にある加熱光線及び測定光線を用いる上記方法に関して問題となるのは、ブランクの表面における吸収に起因した波面歪みも測定されることである。これには、できる限り再現性のよい低表面吸収を保証することを意図した表面の非常に入念な研磨が必要である。
【０００９】
さらに、これまでは、別個の試料をブランクから切断する必要がさらにあった。製造プロセス中に汚染物が外部からブランクに入り込むので、ブランクの軸方向及び径方向の縁部領域は、概して内側領域よりも吸収が高く、したがって出荷前に切り落とされる。試料を縁部材料から製造した場合、系統的に悪すぎる測定値が得られることになり、許容可能な品質の領域からのサンプリングが非破壊的にならないか又は製造費の大幅な増加を招く。これは、実際に製造すべき幾何形態外でも高品質の、したがって代表的な材料を得るために、付加的な直径又は付加的な体積を計画に含めなければならないからである。
【００１０】
原理上、ブランクの厚さ毎にレーザの作動直後に較正及び測定を実行した場合、すなわち入熱が加熱光線の付近に集中したままである場合、上述の同一直線上の光熱法は、研磨したブランク（の全体）でも可能である。しかしながら、表面吸収に対するこの方法の感度の高さに起因して、ブランク全体の非常に複雑な研磨が必要となり、これは非常に高コストである。さらに、材料特性の飛躍的な向上、すなわちブランクの体積における吸収の低減により、表面吸収が測定中の信号全体を占めるような状態に急速に達する。
【００１１】
代替的に、ブランクの吸収を直接求めることは、例えば特許文献１に記載のようなＬＩＤ（「レーザ誘起偏向」）法を用いて実行することもできる。少なくとも４つの研磨面を有する立方体又は平行六面体が、この方法の実行に必要である。この場合、測定光線は、加熱光線に対して横方向に、すなわち約９０°の角度で進み、加熱光線をブランクの体積内におけるその光束断面外で通過する。ブランクの材料の温度上昇により生じた屈折率の勾配は、測定光線の偏向をもたらし、これを例えば４分割ダイオード（quadrant diode）により検出することができる。この方法には、表面吸収の影響を受けにくいという利点があるが、測定光線と加熱光線との間の距離には強く影響を受ける。つい最近では（非特許文献２を参照）、２つ又は４つの測定光線で方法を実行することが提案されている。測定光線が加熱光線の両側にあるので、この方法は、加熱光線及び測定光線の相対的な位置合わせに関して影響を受けにくい。とはいえ、捕捉範囲は約１ｍｍしかなく、こうした理由で固定幾何形態の試料への依存が続いている。
【００１２】
非特許文献３も、試料の吸収の表面割合及び体積割合の両方を定量的に求める装置及び方法を開示している。その場合、加熱光線及び測定光線は、試料体積内で９０°の角度で交差し、シャックハルトマンセンサを用いて、ブランクを通過した測定光線の波面を解析する。空間分解的に吸収測定を実行するために、この方法は、ブランク全体又は付加的な試料体積の表面の非常に複雑な研磨も必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】独国特許第１０１  ３９９  ０６号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】K. Mann, A. Bayer, T. Miege, U. Leinhos and B. Schafer 「A Novel Photo-Thermal Setup for Evaluation of Absorptance Losses and Thermal Wavefront Deformations in DUV Optics（ＤＵＶ光学系における吸光損失及び熱波面変形を評価する新規光熱設備）」, Proceedings of the 39th Boulder Damage Symposium, Boulder, Co (USA), SPIE Vol. 6720, 6720-72 (2007)
【非特許文献２】C. Muhlig et al., 「Characterization of low losses in optical thin films and materials（光学薄膜及び光学材料における低損失の特性化）」, Applied Optics, Vol. 47, Issue 13, pp. C135-C142
【非特許文献３】「Absolute measurement of surface and bulk absorption in DUV optics from temperature induced wavefront deformation（温度誘起波面変形からのＤＵＶ光学系の表面及びバルク吸収の絶対測定）」, B. Schafer et al., Optics Express 2010, Vol. 18, No. 21
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、ブランクの体積の吸収を少ない出費で正確に測定することを可能にするように、導入部で述べたタイプの方法及び装置を開発することである。さらに、本発明の目的は、最小限の、特に既知の熱レンズ効果を有する光学素子と、少なくとも１つの当該光学素子を備えた光学機構とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的は、一態様によれば、加熱光線及び測定光線又は加熱光線及びさらに別の加熱光線を、第１研磨面又は第１研磨面に対向して位置する第２研磨面を通してブランクに入り、ブランクの内部のみで、好ましくは光学素子の製造に用いる体積内で相互に交わるよう指向させる、導入部で述べたタイプの方法により達成される。
【００１７】
本発明は、測定光線及び加熱光線が上述の光熱法の場合のようにブランクの体積内で交わるが、測定光線及び加熱光線が重なる領域がブランクの内部に制限されることで、表面吸収が測定されず、したがってブランクの複雑な研磨又は各幾何形態（ブランクの厚さ及び直径）の測定の較正を省くことができる測定法を用いることを提案する。測定に用いる全光線が相互に対向して位置する２つの研磨面のみで出入りすることにより、付加的な測定体積を設けることも付加的な研磨を行うこともなくブランクを良好な空間分解能で測定することができる。言うまでもなく、この場合、両方の光線が同じ研磨面を通してブランクに入ることができる。しかしながら、２つの光線のうち第１光線が第１研磨面を通してブランクに入る一方で、２つの光線のうち第２光線が第２面を通してブランクに入ることで、２つの光線がブランクを逆方向に通過することも可能である。
【００１８】
測定光線及び加熱光線がブランクの内部で交わる測定光線の透過特性の測定の代替として、２つの加熱光線をブランクの内部で交わるよう指向させることも可能であり、この場合、より詳細に後述するように測定光線の反射特性を測定する。
【００１９】
いずれの場合も、各光線が光学素子の製造に用いる体積領域内で相互に交われば有利であるが、それは、このようにすると光学素子の製造に結局用いられないブランクの吸収性の高い縁部領域が測定に寄与しないからである。大まかに言えば、光学素子の製造に用いる領域、したがって重なり領域は、ブランクの表面から少なくとも５ｍｍの距離に配置される。
【００２０】
ブランクは通常、マイクロリソグラフィに適している合成石英ガラスからなる。かかる石英ガラスは、概して金属不純物の割合が１０ｐｐｂ未満であり、Ｎａ含有量を２ｐｐｂ未満とすべきであり、ＯＨ含有量を１００ｐｐｍ未満とすべきであり、Ｈ２含有量が１０１６分子／ｃｍ３を超えるべきである。
【００２１】
研磨面は、通常は略円筒形のブランクの端面である。導入部で述べたように、表面吸収が測定に影響しないので、本方法を実行するために、研磨面における残留粗さ（residual roughness）を最小限にすることが不可欠とは限らない。研磨は、単に各光線が十分に高い強度でブランクに出入りすることを確実にするためのものである。
【００２２】
少なくとも測定光線が当たる研磨面は、引掻き傷又は孔等の残留欠陥を評価するＤＩＮ  ＩＳＯ１０１１０−８に従った品質尺度によれば標準クラスＰ１及びＰ２の範囲内にある、すなわちここで用いる方法に完全に十分な比較的単純な研磨品質にある研磨品質を通常は有する。言うまでもなく、代替的に、より高い研磨クラス（Ｐ３及びＰ４）まで研磨を実行することも可能だが、これは必要ではなく、コスト上昇につながるだけである。レーザの開始前に基準測定が概して実行されるので、長波収差（long-wave aberrations）に関する表面の品質を表す数値に関しても、比較的低い品質、例えばλ＝６３３ｎｍの場合のλ／５がここで用いる光熱法には十分である。
【００２３】
本方法の一変形形態では、加熱光線及び測定光線は、９０°未満、好ましくは４０°未満、特に好ましくは３０°未満の角度でブランクの内部で相互に交わる。２つの光線がブランクの内部で相互に交わることが有利な角度範囲は、いくつかのパラメータ、例えばブランクの厚さ及び放射持続時間に応じて変わる。ブランクの内部における２つの光線の交角は、通常は約１５°未満又は約１０°未満にもすべきでない。測定精度を高めるために、加熱光線により加熱される体積を通る測定光線の進行長を最大限とすべきだが、他方では、良好な空間分解能を達成するために小さな重なり領域が好ましい。上述の限度内の角度が本方法の実行に特に有利であることが分かった。
【００２４】
さらに別の変形形態では、測定光線の特性として、加熱光線がもたらした測定光線の波面変形を空間分解測定する。導入部で挙げた特許文献１に記載の方法とは対照的に、加熱光線に対して横方向の波面の平面測定をこの場合は実施する。これにより、光線の入念な位置合わせを省き、その代わりに適当な測定ソフトウェアを用いて測定波面を評価することが可能となる。この場合、信号対雑音比をさまざまな方法で、例えば、加熱光線と並行して測定信号を平均化することにより、又は加熱光線を周期的に励起することにより改善することができる。吸収は、例えば測定曲線の最大値又は最大値から特定の距離における勾配若しくは曲率に基づいて測定波面変形から求めることができる。
【００２５】
シャックハルトマンセンサの使用は、波面変形の測定に有利であることが判明した。シャックハルトマンセンサは概して、同一の焦点距離を有するレンズ素子（「レンズレット（lenselets）」）のアレイを有する。シャックハルトマンセンサの１つの簡易変形形態は、ピンホール絞りのアレイを用いる。言うまでもなく、異なる設計の波面センサ、例えば波面曲率センサ又は適切な場合はシヤリング干渉計を、波面の測定に用いることもできる。
【００２６】
本方法の一変形形態では、ブランク又は光学素子における空間分解吸収挙動を求めるために、測定光線及び加熱光線又は２つの加熱光線が相互に交わる重なり領域の位置を、光学素子の製造に用いる体積において２次元で、好ましくは３次元で変える。測定信号が各光線の位置合わせ及びブランクの外側面又は端面に関する距離とはほぼ無関係であることにより、光学的使用体積においてブランクを（ｘｙ方向に、すなわち端面と平行に）走査することができる。各光線間の相互作用体積が小さければ、走査をｚ方向に、すなわち端面に対して垂直に行うことさえできる。すなわち、ブランクの吸収の深さプロファイルを記録することが可能であるが、その場合、上述のように、ブランクの体積の縁部領域はそれぞれ除外される。
【００２７】
ブランクから製造した光学素子の光学特性の温度依存変化の、特に温度依存屈折率変化のモデルを、ブランクにおける空間分解吸収挙動から作成することができる。高吸収の光学素子の部分領域が、照射中に低吸収の部分領域よりも大きな加熱を受けることで、屈折率勾配（index gradient）のより大きな変化がそこで生じ、これは、場所依存吸収と屈折シフトとの間の関係を用いたモデルを用いて計算することができる。特に、温度変化に起因した屈折率変化の時間的変化を予測するモデルを、空間分解吸収挙動に基づいて作成することができる。かかるモデルを用いて、光学素子が組み込まれる光学系、例えば投影レンズの種々の状態間の遷移時の波面の動的変化を予測することが可能である。この場合、温度変動の場合に光学系全体の挙動の予測モデルを得るために、用いられる光学材料に応じて変わらない光学系の付加的なパラメータを用いることができる。このモデルは、２つのシステム状態間の遷移時の波面の予想動的変化又は変形を補償するために光学系内にあるマニピュレータが適切に駆動（及び移動）されることにより、これらシステム状態間の遷移時の波面の予想変化のフィードフォワード補償に用いることができる。システム状態は、例えば、照明放射線を投影レンズに結合する照明系の種々の設定であり得る。
【００２８】
測定光線の直径を、正確にはブランク内の測定光線と加熱光線との間の接続線に対して（厳密に言えば接続平面に対して）横方向の測定光線の寸法に関して、加熱光線の直径の大きさの少なくとも３倍、好ましくは少なくとも５倍であるよう選択することで、検出器区域において測定光線の波面を加熱光線の周りの十分に大きな領域で検出することを可能であることが有利である。測定光線の断面は、楕円形又は矩形であるよう選択することができ、これは、研磨面付近の光線同士の十分な分離を重なりのための十分な「一致」領域と組み合わせたものである。楕円形又は矩形の光線断面を用いると、測定光線及び加熱光線の短光線軸が通常は共通の平面内にあり、長光線軸は交点で相互に平行になる。長光線軸対短光線軸の比は、楕円形又は矩形の光線断面の場合、正確には加熱光線及び測定光線の両方で、少なくとも２：１とすべきである。
【００２９】
上述の全ての方法変形形態を実行するために、測定光線及び加熱光線が第１研磨面及び第２研磨面上で相互から少なくとも５ｍｍの距離にあれば好都合であるが、これは、ブランクにおける照射中に熱流が生じ、これにはブランク内の温度分布が正確には３秒間で約５ｍｍドリフトするという効果があるからである。Eric Evaによる論文「Kalorimetrische Bestimmung der UV-Strahlungsabsorption an optischen Glasern und dunnen Schichten unter besonderer Berucksichtigung laserinduzierter Anderungen［「Calorimetric determination of the UV radiation absorption at optical glasses and thin layers taking particular account of laser-induced changes」］（特にレーザ誘起変化を考慮した光学ガラス及び薄層におけるＵＶ放射線吸収の熱量測定）」（Laser-Laboratorium Gottingen, LLG、１９９４年）の３４ページ及び３６〜３７ページを参照されたい。
【００３０】
この変形形態の一発展形態では、２つの加熱光線間の領域の研磨面により偏向された、特に反射された測定光線の少なくとも１つの特性、特に波面変形を測定する。この変形形態では、加熱光線がブランクの体積内の表面付近で（但し、通常は表面から５ｍｍよりも大きく離れて）重ねられることで、加熱が個々の加熱光線に沿った領域よりも重なり領域で大きくなる。検出は、材料膨張が引き起こしブランクの表面で形成される膨らみにより行われる。この目的で、測定光線を表面の膨らみの付近に向け、反射した測定光線において波面歪みを検出する。この場合、測定光線の直径は、測定光線が研磨面における加熱光線の２つの入射領域を包含しないよう選択すべきであるが、これは、研磨面における吸収に起因してかなりの加熱がそこで生じるからである。上述の測定の場合、ブランクの第２（反対側の）面の研磨を省くことができる。
【００３１】
測定光線の反射の代替として、検出は、膨らみの側部に当たってそこで偏向されるか又は表面と平行に進んで空気の加熱により偏向される個々の測定光線を用いて行うこともできる（ＰＴＤ及びミラージュ法、例えば、C. Amra、M. Reichling、及びE. Welschによる刊行物「Investigation of laser-induced damage at 248 nm in oxide thin films with a pulsed photoacoustic mirage technique（パルス光音響ミラージュ法を用いた酸化薄膜における２４８ｎｍでのレーザ誘起損傷の調査）」（Journal de Physique IV, Colloque C7, Supplement au Journal de Physique III, Vol. 4、１９９４年７月）を参照）。しかしながら、波面センサの使用には、入念な位置合わせが不要であるか又は適当なソフトウェア適合に置き換えることができるという利点がある。
【００３２】
さらに別の変型では、加熱光線の波長は、光学素子の使用波長から５ｎｍ未満のずれがあり、使用波長は２５０ｎｍ以下、特に１９３ｍ以下である。加熱光線の通常の波長は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置で通常用いられる約２４８ｎｍ、１９２ｎｍ、１７６ｎｍ、１５７ｎｍの波長である。材料老化効果及び非線形吸収効果を最小化するために、波長に加えて、加熱光線の照射パラメータも投影露光装置での使用条件にできる限り近くすべきである。
【００３３】
通常、測定光線の波長は、加熱光線の波長からずれており、２５０ｎｍよりも大きいことが好ましい。例えば２００ｎｍ未満の短波長での測定光線の使用は、測定中により高い感度をもたらすが、測定光線にかかる波長を用いると、通常は相当の実験的問題が起こり、例えば６３９ｎｍの可視波長域の波長が概して測定光線に用いられる。
【００３４】
さらに別の変形形態では、ブランクの吸収を求める前に、ブランクに所定の線量を照射する。かかる事前照射は、吸収測定の開始前に完了しているべきである浄化効果及び／又は漂白効果がブランクの材料で生じる場合に好都合である。この場合、必要な事前線量は、材料老化の結果として吸収の急速な低下ではなく非常に緩やかな上昇のみが生じるまで繰り返し測定により求めることができる。続いて、ブランクの少なくとも吸収測定を実行しようとする場所又は領域に、測定の開始前にこうして求めた線量を照射する。
【００３５】
さらに別の変形形態では、光学素子の製造に用いる体積全体において１９３ｎｍ（より厳密には１９３．４ｎｍ）の波長で、２×１０−４／ｃｍ以下、好ましくは１×１０−４／ｃｍ以下、特に０．５×１０−４／ｃｍ以下の吸収係数ｋ０が測定されるようなブランクのみから、光学素子が製造される。
【００３６】
各用途に許容可能な吸収を有するブランクの選択は、上述の測定法を用いて行うことができる。この場合、光学素子の製造に用いる体積のうち、吸収を最小限にしようとする部分領域は、熱レンズ効果が光学素子の（結像）特性に特に好ましくない影響を及ぼす場所にある。言うまでもなく、適切な場合はブランクの体積の吸収に関する測定データに基づいて、光学素子の製造中にブランクから切断される体積領域を、特に低い吸収が該当の領域で得られるように定めることもできる。特に、吸収挙動に基づいて、適切な場合は、各ブランクが製造に適している光学素子のタイプを定めることが可能であり、すなわち、ブランクと、そこから製造可能であり吸収に関する要件を満たす光学素子との間の割り当てを行うことが可能である。
【００３７】
本発明のさらに別の態様は、加熱光線及び測定光線又は加熱光線及びさらに別の加熱光線を、第１研磨面及び第１研磨面に対向して位置する第２研磨面を通してブランクに入り、ブランクの内部のみで、好ましくは光学素子の製造に用いる体積内で相互に交わるよう指向させる、導入部で述べたタイプの装置で実現される。加熱光線又は加熱光線及び測定光線を適当な向きにすることができるように、適切な場合は、測定光源及び加熱光源の両方に各光源の並進運動及び／又は回転運動を可能にする（モータ駆動）運動機構を設けることができる。
【００３８】
一実施形態では、加熱光線及び測定光線又は２つの加熱光線は、９０°未満、好ましくは４０°未満、特に好ましくは３０°未満の角度でブランクの内部で相互に交わる。すでにさらに上述したように、各加熱光線間の重なり領域が最大限であれば測定精度に好都合だが、大きな重なり領域は空間分解能の低下につながる。上述の角度範囲が本方法の実行時に両方の要件を満たすのに特に適していることが分かった。
【００３９】
ブランクの空間分解測定のために、ブランク用の保持デバイスを、２方向、好ましくは３方向に直線変位可能であるよう設計することができる。言うまでもなく、ブランクを光源に対して適当な向きにするために、回転ドライブをさらに設けることもできる。
【００４０】
さらに別の実施形態では、検出器ユニットは、波面変形測定用の測定デバイス、特にシャックハルトマンセンサを有する。言うまでもなく、他のタイプの波面検出器を波面測定に用いることもできる。
【００４１】
本発明のさらに別の態様は、体積全体において１９３ｎｍの波長で、２×１０−４／ｃｍ以下、好ましくは１×１０−４／ｃｍ以下、特に０．５×１０−４／ｃｍ以下の吸収係数ｋ０を有し、吸収係数ｋ０が特に上述の方法により求められる光学素子、特にレンズ素子で実現される。
【００４２】
本発明のさらに別の態様は、上述の少なくとも１つの光学素子を備えたマイクロリソグラフィ用の光学機構、特に投影レンズで実現される。
【００４３】
一実施形態では、サブ開口率が（体積全体で）５０％を超える、好ましくは７０％を超える、特に８０％を超える光学機構の少なくとも１つの光学素子は、１９３ｎｍの波長で１×１０−４／ｃｍ以下、好ましくは０．５×１０−４／ｃｍ以下の吸収係数ｋ０を有する。かかるサブ開口率を有する光学素子は、瞳光学素子又は中間光学素子に近い光学素子、すなわち瞳面からの距離が比較的小さい素子であるので、熱レンズが結像又は波面変形に特に好ましくない影響を及ぼし、こうした理由でこれらの光学素子は（機構のさらに他の光学素子と比べて）できる限り小さな吸収係数を有するべきである。
【００４４】
サブ開口率は、０〜１の値をとり、サブ開口率は、瞳面で値１、視野面で値０をとる。所与の開口下で最大物高を有する視野面を像視野に結像する光学系、例えばマイクロリソグラフィ用の投影レンズでは、サブ開口率は以下のように定義される。
|Ｒ−Ｈ|／（|Ｒ−Ｈ|＋|Ｈ|）
式中、最大物高の物点に基づいて、Ｒは周辺光線高、Ｈは主光線高であり、これらの光線高は、光学系の瞳面と平行な所与の平面で測定される。
【００４５】
さらに別の実施形態では、第１瞳面の上流又は第２瞳面の下流に配置した少なくとも１つの光学素子は、（体積全体で）１９３ｎｍの波長で１×１０−４／ｃｍ以下、好ましくは０．５×１０−４／ｃｍ以下の吸収係数ｋ０を有する。特に投影レンズの場合、入口（第１瞳面の上流）及び出口（第２瞳面の下流）の近くに位置する光学素子は、動的波面変形、すなわち動作温度への光学素子の加熱中に得られる波面変形を最小化するために小さな吸収係数を有するべきである。
【００４６】
代替的又は付加的に、能動マニピュレータ又は補正素子から遠くに配置したビーム経路内の光学素子が、１９３ｎｍの波長で最小限の、１×１０−４／ｃｍ以下の、適切な場合は０．５×１０−４／ｃｍ以下の吸収係数ｋ０を有すれば好都合である。マニピュレータから遠く離れた光学素子は、少なくとも２つの、適切な場合は少なくとも３つのさらに他の光学素子が上記素子と能動補正素子との間に位置するよう配置した光学素子であると理解される。
【００４７】
さらに別の実施形態では、投影レンズは、スループットが少なくとも２００ウェーハ／時、好ましくは少なくとも２５０ウェーハ／時、各直径が３００ｍｍ、レジスト感度が３３ｍＪ／ｃｍ２であれば、８０ｎｍＰＶ未満、好ましくは５０ｎｍＰＶ未満、特に２０ｎｍＰＶ未満の未補正の動的波面変形を有する。投影レンズの動的波面変形は、特に、投影レンズが組み込まれる投影露光装置の露光動作中の光学素子の加熱時の、温度に左右される屈折率変化（temperature-dictated index variation）（熱レンズ）の結果として生じる。この場合、単位時間あたりの照射強度、したがって光学素子の加熱は、投影レンズのスループット又はリソグラフィ装置のスループットと共に増大する。この場合、上記数値は、１９３ｎｍの露光波長と、１．３よりも大きな像側開口数を有する液浸リソグラフィ用の投影レンズとに当てはまる。
【００４８】
高スループットの場合でも、（未補正）波面変形を上記限度内に保つために、上述の測定法を用いて、投影レンズの光学素子を、使用場所における照射条件下のそれらの場所依存吸収分布が全体で上述の範囲内の投影レンズの波面変形をもたらす温度に左右される屈折率変化につながるように選択する。未補正波面変形は、波面変形を動的に補正するために露光中に光学素子に作用する能動マニピュレータにより補正されない変形であると理解される。このタイプのマニピュレータが付加的に用いられる場合、波面変形又は波面変動（wavefront swing）を、適切な場合は約１オーダ又は２オーダさらに低減させることができる。
【００４９】
本発明のさらに他の特徴及び利点は、本発明に不可欠な詳細を示す図面を参照して本発明の以下の例示的な実施形態の説明から、また特許請求の範囲から明らかである。個々の特徴は、それぞれ個別に単独で、又は本発明の変形形態において任意の所望の組み合わせで複数として実現することができる。
【００５０】
例示的な実施形を概略図に示し、以下の記載で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１ａ】ブランクにおける吸収を測定するための本発明による装置の第１実施形態の概略図を示す。
【図１ｂ】ブランクにおける吸収を測定するための本発明による装置の第１実施形態の概略図を示す。
【図２ａ】図１からの検出器区域で測定した波面変形の概略図を平面図で示す。
【図２ｂ】図１からの検出器区域で測定した波面変形の概略図を断面で示す。
【図３】吸収を反射測定光線により求める装置のさらに別の実施形態の概略図を示す。
【図４】図１及び図３それぞれに示す装置により測定される光学素子を備えたマイクロリソグラフィ用の投影露光装置の概略図を示す。
【図５】図４の投影レンズの入口におけるダイポール照明分布の図を示す。
【図６】図５からのダイポール照明分布の場合の像面における波面変形の図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１ａは、光学素子３を製造するためのブランク２の吸収を測定する装置１を概略的に示す。当該装置は、ブランク２用の保持デバイス４（試料ホルダ）を有し、その上にブランク２を直立状態で取り付けて調整ねじ５を用いて固定する。円筒形ブランク２の端面２ａ、２ｂには可視研磨（visible polish）が施され、すなわち、端面２ａ、２ｂは、研磨クラスＰ１又はＰ２の範囲の研磨品質を有する残留粗さを有する。試料ホルダ４は、変位可能なテーブル６上に配置され、テーブル６は、リニアドライブを用いて相互に対して垂直な３つの軸方向Ｘ、Ｙ、Ｚのブランク２の変位を可能にし、これを両矢印で示す。言うまでもなく、装置１は、適切な場合は研削及び研磨された光学素子３の測定に用いることもできる。
【００５３】
装置１は、ブランク２を加熱する（コリメートした）加熱光線８を発生させる加熱光源７をさらに有する。この場合、加熱光線８の波長λｈは、約５ｎｍの差で光学素子３の使用波長λｕ、すなわち光学素子３を動作させるための光学機構の作動波長に対応する。エキシマレーザが加熱光源７として通常用いられ、このレーザは、例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１７６ｎｍ、又は１５７ｎｍの波長λｈを有し得る。１９３ｎｍ以下の波長λｈを有する加熱光源を用いる場合、測定は、不活性ガス環境、例えば窒素環境で実行すべきであり、不活性ガス環境中の残留酸素含有量は、概して約５０ｐｐｍ未満とすべきである。この場合、残留酸素含有量の正確な値は、不活性ガス環境中の光線経路に応じて変わる。
【００５４】
装置１は、６３９ｎｍの波長λｍで測定光線１０を発生させる測定光源９をさらに有し、測定光線１０も同様に、ブランク２を通過してブランク２の体積内の重なり領域１１において角度βで加熱光線８と交わる。この場合、重なり領域１１は、光学素子３の製造に用いられる、ブランク２の端面２ａ、２ｂ及び側面１３から少なくとも５ｍｍの距離にある体積領域１２内に延びる。ブランク２のうち表面に近く且つ体積領域１２外にある部分は、ブランク２の製造中に不純物により汚染されたものであり、したがって高吸収であるので、光学素子３の製造に用いられない。
【００５５】
加熱光線８は、通常は約２ｍｍ〜１０ｍｍの直径ｄｈを有するが、測定光線１０は、拡大されて加熱光線の直径ｄｈの少なくとも３倍、概して５倍であり得る直径ｄｍを有する。すなわち、ｄｍ≧３ｄｈ又は≧５ｄｈが成り立ち、この比は厳密に言えば、ブランク２内の測定光線１０と加熱光線８との間の接続線に対して（厳密に言えば接続平面に対して）横方向の測定光線１０の寸法に関するものである。かかる比は、加熱光線８がもたらす測定光線１０の波面変形をシャックハルトマンセンサ１４の形態の波面検出器で空間分解的に測定できるようにするために有利である。厳密に言えば、接続平面に対して横方向の測定光線１０の寸法が比にとって重要なので、測定光線１０は、円形断面から逸脱して、例えば楕円形又は矩形の断面を有することもできる。
【００５６】
重なり領域１１がブランク２内の所望の位置に位置するためには、測定光線１０及び加熱光線８を適切に指向させる必要がある。本例では約５０ｍｍの厚さＤを有するブランク２の実質的に中心にある重なる領域１１を得るために、最初に、用いるセンサ１４に応じた最適な照射持続時間を知るべきである。ここで用いるセンサ１４又はカメラが比較的低速である場合、長い照射時間が選択され、これには、ブランク２における照射又は温度プロファイルが測定中に径方向及び軸方向に変わるという効果があり、ブランク内の熱分布は３秒で約５ｍｍドリフトする。従来の８〜１０ビットデジタルカメラを用いるセンサ１４では、これには問題がある可能性があるか、又は非常に多くの測定サイクルが必要である。したがって、１４〜１６ビット分解能を有する高速カメラの使用が推奨される。
【００５７】
したがって、以下の例では、第１研磨面２ａでの加熱光線８からの測定光線１０の約５ｍｍの最小距離ａを基礎とし、加熱光線８の直径ｄｈを３ｍｍ、測定光線１０の直径ｄｍを１０ｍｍとした。本例でブランク２を構成する合成石英ガラスの屈折率は、加熱光線８の波長λｈ＝１９３ｎｍでｎｈ＝１．５６０であり、測定光線１０の波長ｄｍ＝６３９ｎｍでｎｍ＝１．４５６である。
【００５８】
図１ａに示す例では、測定光線１０の入射角αｍは約２０°、加熱光線８の入射角αｈは約１９°であり、２つの光線８、１０は、約２８°の角度βでブランク２の内部で交差するが、光線８、１０は、不活性ガス環境中で相互と約３８°の角度αｍ＋αｈを形成する。言うまでもなく、測定光線１０及び加熱光線８の角度αｍ、αｈを相互に独立して変えることができる。測定光線１０及び／又は加熱光線８の伝播方向も同様に逆にすることができる。
【００５９】
測定中のｘｙ方向又はｚ方向の分解能を上げるために、測定光線８の直径ｄｍを減らすこと及び／又はより大きな入射角αｍ、αｈを選択することができる。２つの光線８、１０がブランク２の内部で相互に交わる最大限に好都合な交角βは、通常は約４０°未満、適切な場合は３０°未満であり、概して約１５°未満又は約１０°未満となるよう選択すべきではない。
【００６０】
図１ｂは、加熱光線８が第１研磨面２ａに垂直に当たる動作状態の装置１を示す。表面２ａ、２ｂから約５ｍｍの最小距離に従うと共に厚さ方向でブランク２の中心で概ね対称である重なり領域１１を得るために、約４２°の測定光線１０の入射角αｍがこの例では必要であり、これにより、ブランク２の内部の２つの光線８、１０の交角βが約２７°となる。言うまでもなく、図１ａ、図１ｂに示す角度はここで示す値と同一ではなく、本方法を説明する役割を果たすにすぎない。図１ｂに示す例において、光線８、１０間の角度βを増加させた場合、重なり領域１１の体積が減り、光線８、１０間の距離ａが増加し得るか又はｚ方向の走査可能性が限られる。
【００６１】
この場合、測定光線１０の波面変形は、最初に加熱光線８を停止させて測定光線１０の波面を測定することにより求めることができる。続いて加熱光線８を作動させて波面を改めて測定し、加熱光線８ありの測定及びなしの測定それぞれが数秒間にわたってまとまり、１分未満で順に行われる。
【００６２】
図２ａは、結果として得られる波面の円形の差分画像（difference image）１５を平面図で示し、この場合、用いるセンサ又は評価ソフトウェアに応じて矩形又は異なる形状の差分画像１５も生じ得る。最大波面歪みは線Ａに沿って生じ、これは検出器区域における加熱光線８の像と一致する。図２ａに異なる間隔の線で示すように、線Ａからの距離が増加するにつれて、波面歪みが減少する。図２ｂは、線Ｂに沿った、すなわち加熱光線８に対して垂直な波面画像１５の断面を示す。加熱光線８の場所における波面変形ΔＷの最大値Ｍと、最大値Ｍの両側の減少とを識別することができる。
【００６３】
ここで説明する測定法では、加熱光線８に対して横方向の波面の平面測定がこうして行われる。これにより、各光線の指向中の入念な位置合わせを省き、その代わりにシャックハルトマンセンサ１４に接続した評価デバイス１６で適当なソフトウェアベースの評価を行うことが可能となる。
【００６４】
この目的で、最初に検出器区域における加熱光線８の光線位置を適当なマッチング（フィット）により求めるべきである。信号対雑音比は、測定光線８と平行な軸Ａに沿った平均化によりさらに改善することができる。結果は、原理上は図２ａの図に対応する平均断面画像である。吸収の測度として、最大値Ｍの高さ（図２を参照）又は最大値Ｍから特定の距離での勾配若しくは曲率を求めることが可能である。代替的に、数学的又は実験的に求めた分布関数を、図２ｂに示す波面変形ΔＷの断面図に一致させることもできる。
【００６５】
理想的には、加熱光源７が作動されてから約５秒〜３０秒後には波面画像１５の勾配及び曲率が依然として明確に規定されるので、このときに波面が評価される。照射持続時間が増加するにつれて、波面画像１５のぼけが増加する。さらに、重なり領域１１がブランク２の縁部から数センチメートルもの近さに接近した場合、非対称性が伴う。
【００６６】
信号対雑音比を増加させるために、周期的励起を用いることも可能であり、すなわち、加熱光源７を例えば１０秒間作動させてから約１分間〜２分間停止させる。波面は、いずれの場合も照射直前又は照射終了時に記録され、差分画像が続いて複数の測定で平均化される。
【００６７】
材料老化及び非線形吸収効果を最小化するために、加熱光線８の波長λｈだけでなく照射パラメータもできる限り使用条件（例えば、λ＝１９３ｎｍに関してパルス繰り返し率２ｋＨｚ〜８ｋＨｚ、エネルギー密度＜＜ｍＪ／ｃｍ２、パルス持続時間１００ｎｓ〜２００ｎｓ（ＴＩＳ））に近くすべきである。低い放射負荷しか受けない光学素子３としての対物レンズの場合、適切な場合は、エネルギー密度を投影レンズにおいて続いて生じるほど低く選択できない。これは、この場合に熱測定信号が小さくなりすぎるからである。この場合、異なるエネルギー密度で測定を行い、これを続いて光学素子３の動作中に生じるエネルギー密度に外挿することが可能である。
【００６８】
概して、光学素子の老化がエネルギー密度Λ２＊パルス数／パルス持続時間に比例するとここでは言える。光学素子の全ての場所で、測定中の総負荷は、光学素子３の寿命にわたって予想される値の約１／１０未満とすべきである。この割合は高いように思われるが、測定に好都合なエネルギー密度が通常は約２００μＪ／ｃｍ２〜１０００μＪ／ｃｍ２の範囲にある一方で、動作中に多くの光学素子は１μＪ／ｃｍ２のエネルギー密度しか受けない。
【００６９】
測定前に洗浄効果及び／又は漂白効果がブランク２の材料で終了するまで待つことが目的である場合、最初に、（材料老化の結果として吸収が急速に低下するのではなく非常に低速で上昇するにすぎないうちに）個々の測定点での繰り返し測定により必要な事前照射線量を求めることが可能である。第２ステップにおいて、全ての所望の測定場所をこうして求めた線量で照射した後に、測定を開始することができる。
【００７０】
検出された測定信号が、測定光線１０及び／又は加熱光線８の位置合わせと、また側面１３及び／又は端面２ａ、２ｂからの距離とほぼ無関係であることにより、ブランク２は、光学的使用体積１２においてＸ方向及びＹ方向に走査することができ、その目的で変位テーブル６を対応して制御ユニット（図示せず）により駆動する。さらに、対応の両矢印で示すように、測定光線１０を指向させるために測定光源９を、又は加熱光線８を指向させるために加熱光源７を適当な運動機構により回転させることができる。言うまでもなく、適切な場合には、測定光源９及び加熱光源７の直線変位を行うこともできる。測定光線１０と加熱光線８との間の重なり領域１１（相互作用体積）が小さければ、空間分解測定をＺ方向に、すなわちブランク２の円柱軸と平行に行うこともできることで、光学素子３の製造に用いるブランク２の体積内の吸収の深さプロファイルを記録することが可能である。
【００７１】
このように、ブランク２のうち破線で示す、熱レンズ、すなわち温度に伴う屈折率の変化が光学素子３の（結像）特性に特に望ましくない影響を及ぼす部分領域１７において、吸収を非破壊測定することもできる。これらの臨界部分領域１７では、光学素子３の体積吸収の吸収係数ｋ０を０．５×１０−４／ｃｍ以下、好ましくは０．２×１０−４／ｃｍ以下、特に０．１×１０−４／ｃｍ以下とすべきである。上記部分領域１７外では、吸収係数ｋ０をより大きくすることができるが、光学素子３のどの場所でも２×１０−４／ｃｍ、好ましくは１×１０−４／ｃｍ、特に０．５×１０−４／ｃｍの値を超えるべきではない。
【００７２】
したがって、上述の空間分解測定法により、ブランク２が吸収に関して光学機構での使用要件を満たす光学素子３の製造に適しているか否かを確認することが可能である。特に、ブランク２と、そこから製造できると共に光学機構における幾何形態又は位置決めに起因して吸収に関して上記仕様を満たすことができる光学素子３との間の評価を行うことも可能である。言うまでもなく、適切な場合には、ブランクは光学素子の製造に決して適さない場所依存性吸収も有し得る。
【００７３】
図３は、図１に示す装置１とは対照的に２つの加熱光線８ａ、８ｂを発生させる２つの加熱光源７ａ、７ｂを有する装置１’を示す。図３に示す装置１’の場合、ブランク２’の一方の端面２ａのみに可視研磨を施せば十分である。２つの加熱光線８ａ、８ｂを、表面の近くにあり光学素子３’の製造に用いる体積内で重ねる。この場合、重なり領域１１における加熱は、個々の加熱光線８ａ、８ｂに沿った加熱よりも大きい。加熱の結果として、以下で膨らみ１８と称し図３に大幅に誇張して示す突起がブランク２’の端面２ａに形成される。
【００７４】
測定光源９が発生させた測定光線１０は、膨らみ１８の付近でブランク２’の端面２ａに当たり、その結果として、端面２ａから反射した測定光線１０においてシャックハルトマンセンサ１４により検出される波面歪みが生じる。図３に示すように、測定光線１０は、ブランク２’の端面２ａにおける加熱光線８ａ、８ｂの２つの入射領域を包含しないほど十分に小さな直径ｄｍを有することが理想的であるが、これは表面吸収に起因してかなりの加熱がそこで生じるからである。
【００７５】
反射した測定光線１０の検出の代替として、測定光線１０は、膨らみ１８の側部に当たってそこから偏向されるだけであるようにも指向され得る。測定光線１０は、端面２ａと平行に進んで空気の加熱により偏向されることもでき、その場合の測定は、いわゆるＰＴＤ又はミラージュ法を用いて行われる。しかしながら、波面センサの使用には、これらの検出法よりも、光線の入念な位置合わせが不要であるか又は適当なソフトウェア適合に置き換えることができるという利点がある。言うまでもなく、図１及び図３に示す装置１、１’の場合、局所的な屈折率勾配を増加させることで信号対雑音比を改善するために３つ以上の加熱光線を用いることも可能である。
【００７６】
上述のように、図４に関連してより詳細に後述する、吸収に関してマイクロリソグラフィ用の投影露光装置１０１で用での使用要件を満たす光学素子３、３’の製造に適したブランク２、２’を特定することが可能である。この場合、測定法を用いて、ブランク２、２’の製造プロセスを最適化し、且つ各ブランク２、２’における吸収の空間分布を求めることができる。製造プロセスの最適化後、統計的プロセス制御を用いるか、又は適切な場合には各ブランク上の１つ〜約３つの特徴的な場所のみで測定を実行すれば十分である。
【００７７】
マイクロリソグラフィ投影露光装置１０１は、液浸リソグラフィを用いた高密度集積半導体コンポーネントを製造する役割を果たす。これは、光源として、１９３ｎｍの作動波長を有するエキシマレーザ１０３を備える。代替的に、他の作動波長、例えば２４８ｎｍ又は１５７ｎｍを有する光源を用いることもできる。下流の照明系１０５が、その出射平面又は物体面１０７において、下流の投影レンズ１１１のテレセントリシティ要件に適合させた大きく鮮明に区切られた非常に均一な照明の照明視野を生成する。照明系１０５は、瞳照明を制御するデバイス及び照明光の所定の偏光状態を設定するデバイスを有する。照明系１０５の下流のビーム経路に、マスク１１３を保持し移動させるデバイス（レチクルステージ）を配置して、マスク１１３が投影レンズ１１１の物体面１０７にあり、当該面において駆動方向１１５の走査動作のために可動であるようにする。
【００７８】
投影レンズ１１１は、マスク平面とも称する物体面１０７の下流に続き、上記投影レンズは、マスクの像を基板１１９、例えばシリコンウェーハに縮小して結像し、上記基板は、レジスト１２１とも称するフォトレジストで覆われる。基板１１９は、レジスト１２１を有する平面状の基板表面が投影レンズ１１１の像面１２３と実質的に一致するよう配置される。基板は、マスク１１３と同期して基板１１９を移動させるドライブを備えたデバイス１１７により保持される。デバイス１１７は、基板１１９を投影レンズ１１１の光軸１２５と平行なｚ方向と上記軸に対して垂直なｘ方向及びｙ方向との両方に移動させるマニピュレータも備える。
【００７９】
基板１１９を保持するように設けたデバイス１１７（ウェーハステージ）は、液浸リソグラフィで用いるよう設計される。これは、スキャナドライブにより可動であり基板１１９（ウェーハ）を収容する平坦切欠部をベースに有するレセプタクルデバイス１２７を備える。周縁部１２９により、浸液１３１用の平坦な上開き液密レセプタクルが形成される。縁部の高さは、導入された浸液１３１がレジスト１２１を有する基板表面を完全に覆うことができ、且つ投影レンズ１１１の出射側端領域がレンズ出口と基板表面１２１との間の正確に設定された作動距離で浸液１３１に浸かることができるような寸法である。
【００８０】
投影レンズ１１１は、像面１２３に最も近く第２瞳面１３８ｂの下流に配置した最終光学素子として事実上半球状の平凸レンズ素子１３３を有し、当該平凸レンズ素子の出射面１３５は、投影レンズ１１１の最終光学面である。最終光学素子の出射側は、投影露光装置１０１の動作中に浸液１３１に完全に浸かって当該浸液で濡れている。平凸レンズ素子１３３は、投影レンズ１１１の第１瞳面１３８ａの付近に配置したさらに別のレンズ素子１３７と同じように、図１又は図３に示すような光学素子３’又は３により形成することができる。
【００８１】
上述のように空間分解的に求めた吸収挙動に基づいて、投影レンズ１１１の動作中の各光学素子１３３又は１３７における温度依存性又は場所依存性の屈折率変化Δｎのモデルを作成することが可能である。この目的で、各光学素子１３３、１３７の場所における放射強度を知る必要があり、これは適当な計算法により又は実験的に求めることができる。適切な場合は、このようにして求めた熱レンズに基づいて、投影レンズ１１１の光学素子１３３、１３７の位置又は投影レンズ１１１若しくは投影露光装置１０１の設計全体を変更することが可能であり、各光学素子１３３、１３７の所定の場所依存性吸収により、異なる照明モードの場合でも各光学素子１３３、１３７の全ての場所において動作中に照明放射線がもたらす屈折率変化Δｎは、スループットが少なくとも２００ウェーハ／時、特に２５０ウェーハ／時であれば、投影レンズ１１１が山から谷まで約８０ｎｍ未満、適切な場合は約５０ｎｍ未満、特に約２０ｎｍ未満の像面１２３における能動マニピュレータにより補正されない波面変形を有するよう選択され、これは図５及び図６に関連してより詳細に後述する。
【００８２】
図５は、マスク１１３の直下流の角度分布を示し、この図は、ｘｙ平面内の伝播角度の正弦を示し、軸（図示せず）は−１〜＋１まで延びる。本例では、図は、０．８５〜０．９５の開口率σを用いた１．３５のフル開口数ＮＡに関してダイポールが約３５°の角度にわたって延び且つ水平（ｘ）方向に延びるダイポール分布を示す。図５に示す角度分布は、例えばＮＡＮＤフラッシュ又はＤＲＡＭチップの形態のパターン化半導体コンポーネントの製造に用いるような従来のダイポール分布である。図５において、円として示す開口数Ｂ（絞り）により制限される最大伝播角度付近で２つの極を明確に識別することが可能である。さらに外側にある極は、投影レンズ１１１により結像されなくなるより高い回折次数である。
【００８３】
図６は、各ウェーハ直径が３００ｍｍでレジストの感度が３３ｍＪ／ｃｍ２の、約２５０〜３００ウェーハ／時のスループットに関する像面１２３における関連の（シミュレートした）波面収差を示し、投影レンズ１１１の光学素子に関して、正確にはいずれの場合も１９３ｍの波長で、２×１０−４以下の吸収係数ｋ０を想定し、特に重要な光学素子では１×１０−４以下の吸収係数ｋ０を想定した。図６に示す未補正の動的波面変形のＰＶ値（peak to valley value）は、シミュレーションでは８０ｎｍ未満であった。
【００８４】
要約すると、吸収は、光学機構で用いることを意図した全ての光学素子に関して上述したように空間分解的に求めることができる。すなわち、上述の手順又は上述の最適化は、投影レンズ１１１の場合だけでなく他の光学機構の場合にも、例えば図４に示す照明系１０５の場合にも可能である。
【００８５】
この場合、光学機構の製造中の光学素子の既知の吸収分布及びその結果得られる光学特性から始まり、光学素子の個々の特性に関して光学設計を最適化することが可能である。すなわち、光学素子の相対位置又は特定のレンズ素子位置へのブランクの割り当てを、系全体の光学特性、特に結像特性が最適化されるよう組み立て中に設定することができる。
【００８６】
例として、投影レンズ１１１の瞳面１３８ａ、１３８ｂの中間又はこれらの近くに位置するレンズ素子位置における、すなわちサブ開口率が５０％を超える、適切な場合には７０％を超える、特に８０％を超えるレンズ素子位置におけるこうした最適化の場合、光学的に関連する体積の全体で１×１０−４／ｃｍ未満、適切な場合にはさらに０．５×１０−４／ｃｍの吸収係数ｋ０を有するレンズ素子材料を用いることが可能である。
【００８７】
この値範囲にある吸収係数は、第１瞳面１３８ａの上流及び第２瞳面１３８ｂの下流でビーム経路に配置した光学素子の場合に、すなわち、例えば終端素子として働くレンズ素子１３３に関して、有利であることも分かった。能動マニピュレータから遠く離れたレンズ素子位置における、すなわち能動マニピュレータとの間に２つ又は３つのさらに他の光学素子が位置する光学素子が、同様に上述の値範囲内にある小さな最大吸収係数を有する材料を選択することも有利である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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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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