(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロリソグラフィ投影露光装置に用いられる反射屈折投影対物系又は反射投影対物系の光学要素、特に、前面ミラー又はレンズの能動的冷却が可能な装置を提供する。【解決手段】反ストークス螢光発光を用いることにより、適切な励起光（１１）による照射時に冷却される特性を有する材料で構成された少なくとも１つの部分領域（５）を有する前面ミラー又はレンズ（３）として実施される光学要素（３）。この部分領域は、ＺＢＬＡＮ、すなわち、５３％ＺｒＦ4−２０％ＢａＦ2−４％ＬａＦ3−３％ＡｌＦ3−２０％ＮａＦ（ｍｏｌ％）という組成をを有するガラスをＹｂ3+でドープしたものである。【選択図】図１
2011048344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学要素が前面ミラー（３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）として又はレンズ（３）として実施された対物系（６０３）の光学要素（３、３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）であって、
適切な励起光（１１、３１１、５１１）による照射時に冷却される特性を有する材料で構成された少なくとも１つの部分領域（５、３０５、５０５）を有する、
ことを特徴とする光学要素（３、３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）。
【請求項２】
光学要素が前面ミラー（３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）として又はレンズ（３）として実施されたマイクロリソグラフィ投影露光装置のビーム誘導系（６０１）の光学要素（３、３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）であって、
適切な励起光（１１、３１１、５１１）による照射時に冷却される特性を有する材料で構成された少なくとも１つの部分領域（５、３０５、５０５）を有する、
ことを特徴とする光学要素（３、３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）。
【請求項３】
前記材料は、希土類でドープされたガラス又は希土類でドープされた結晶である、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項４】
前記材料は、ＺＢＬＡＮＰ：Ｙｂ3+、ＺＢＬＡＮ：Ｙｂ3+、ＣＮＢＺｎ：Ｙｂ3+、ＢＩＧ：Ｙｂ3+、ＫＧｄ（ＷＯ4）：Ｙｂ3+、ＫＹ（ＷＯ4）2；Ｙｂ3+、ＹＡＧ：Ｙｂ3+、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｙｂ3+、ＫＰｂ2Ｃｌ5：Ｙｂ3+、ＢａＹ2Ｆ8：Ｙｂ3+、ＺＢＬＡＮＰ：Ｔｍ3+、ＢａＹ2Ｆ8：Ｔｍ3+、ＣＮＢＺｎ：Ｅｒ3+、ＫＰｂ2Ｃｌ5：Ｅｒ3+から成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項５】
希土類を用いた前記ドーピング（７、３２５、５２５）の大きさが、位置依存である、
ことを特徴とする請求項３及び請求項４のいずれか１項に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項６】
前記励起光（１１、３１１、５１１）が反射コーティング（１７、３１７、５１７）で反射されて前記部分領域（５、３０５、５０５）内に戻されるように構成された該励起光のための反射コーティング（１７、３１７、５１７）を有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項７】
前記励起光（１１、３１１、５１１）のための前記反射コーティング（１７、３１７、５１７）を少なくとも部分的に有する側面（１５、３１５、５１５）を有する、
ことを特徴とする請求項６に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項８】
前記側面（１５、３１５、５１５）は、前記励起光（１１、３１１、５１１）が前記反射コーティング（１７、３１７、５１７）で少なくとも２回反射されるように構成される、
ことを特徴とする請求項７に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項９】
前記部分領域（５、３０５、５０５）は、円柱の形状を有し、その側面が、光学要素（３、３２１、５２１）の前記側面（１５、３１５、５１５）と一致する、
ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項１０】
前記励起光（１１、３１１、５１１）の入射位置（１３、３１３、５１３）から離れた前記円柱の前記側面は、前記反射コーティング（１７、３１７、５１７）を有する、
ことを特徴とする請求項９に記載の光学要素（３、３２１、５２１）。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学要素（３、３２１、５２１）を含む光学系（１、３０１、５０１）であって、
励起光（１１、３１１、５１１）を部分領域（５、３０５、５０５）内に誘導する少なくとも１つのデバイス（９、３０９、５０９）を有する、
ことを特徴とする光学系（１、３０１、５０１）。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのデバイス（９、３０９、５０９）は、前記励起光（１１、３１１、５１１）が前記光学要素（３、３２１、５２１）内への入射（１３、３１３、５１３）時に所定の角度スペクトルを有するように構成される、
ことを特徴とする請求項１１に記載の光学系（１、３０１、５０１）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのデバイス（９、３０９、５０９）は、前記励起光（１１、３１１、５１１）の強度が調節可能であるように構成される、
ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の光学系（１、３０１、５０１）。
【請求項１４】
前記光学要素（３、３２１、５２１）は、側面（１５、３１５、５１５）を有し、
前記少なくとも１つのデバイス（９、３０９、５０９）は、前記励起光（１１、３１１、５１１）が前記側面（１５、３１５、５１５）から前記部分領域（５、３０５、５０５）内に誘導されるように構成される、
ことを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の光学系（１、３０１、５０１）。
【請求項１５】
光学系（３０１）が、第１のデバイス（３１１）と共に少なくとも１つの第２のデバイス（３１１）を有し、
前記第１のデバイス及び前記第２のデバイスは、前記励起光（３１１）が前記光学要素（３２１）内への入射時に各場合に異なる角度スペクトル及び／又は各場合に異なる強度を有するように構成される、
ことを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか１項に記載の光学系（１、３０１、５０１）。
【請求項１６】
請求項１１から請求項１５のいずれか１項に記載の光学系を含むマイクロリソグラフィ投影露光装置。
【請求項１７】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光学要素（３、３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）を冷却する方法であって、
光学要素（３、３２１、５２１、６０７、６４１、６４３、６４５）が、適切な励起光による照射によって冷却される、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前面ミラー又はレンズとして実施された光学要素、この種類の光学要素を含む光学系、また、前面ミラー又はレンズとして実施された光学要素を冷却する方法に関する。ミラー及びレンズは、光を偏向、合焦、又は非合焦にするためにビーム誘導系、特に、対物系に用いられる。主にマイクロリソグラフィ投影露光装置内での使用の場合には、光学要素の品質及び光学安定性に対して厳しい要件が作られる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、大規模集積電気回路の製造に用いられるもののようなマイクロリソグラフィ投影露光装置では、用いられる光による光学要素の加熱は、装置内の一般的に無視することができない光学的な外乱の原因になる。
光学要素において従来用いられる材料の場合には、加熱は、光学要素の体積変化、及び従って形状変化を招き、それによって光学要素の光学特性が直接的に変化する。
【０００３】
更に、形状変化には、通常は材料内の機械的応力が付随し、それによってこの材料の屈折率が影響を受ける場合がある。微細なレベルでは、大きい熱運動は直接的に屈折率の変化をもたらす。これらの影響は、レンズの効果を変化させ、最終的に投影中の結像収差として現れる。結像収差が光軸に関して回転対称である場合には、多くの場合に、例えば、個々の光学要素の再調節といったそれ自体公知の対策を用いて補償が可能である。
【０００４】
特に、現在頻繁に用いられているスロット状像視野によって引き起こされるもののような回転対称ではない結像収差の場合には、状況はより困難である。この点に関して、例えば、ＵＳ６，７８１，６６８Ｂ２は、光学要素内の温度分布を対称化し、その後残りの回転対称結像収差をそれ自体公知の方式で補償することを提案している。この目的で、冷却気体流が、関連の光学要素上に誘導される。しかし、これは、構造的空間の理由から常に可能であるわけではない。
【０００５】
反射屈折投影対物系又は反射投影対物系の場合には、ミラーの加熱をミラー後面の能動的な冷却によって相殺することができる。この相殺は、例えば、ミラー基板内の冷却溝を通過する冷却液で冷却することによって可能である。しかし、冷却液流により、ミラーの震動が発生する可能性があり、それによって投影対物系における使用の場合には、結像が外乱を受ける。
しかし、マイクロリソグラフィ投影露光装置のための照明系の光学要素も、照明光によって加熱され、その結果として光学要素の光学特性が変化する。
ＵＳ６，３７８，３２１及びＷＯ２００９／０１８，５５８は、適切な励起光による照射の結果として反ストークス螢光発光に基づいて冷却される構成要素を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＵＳ６，７８１，６６８Ｂ２
【特許文献２】ＵＳ６，３７８，３２１
【特許文献３】ＷＯ２００９／０１８，５５８
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｍａｎｓｏｏｒ  Ｓｈｅｉｋ−Ｂａｈａｅ及びＲｉｃｈａｒｄ  Ｉ．Ｅｐｓｔｅｉｎ著「光学冷凍」、「Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ」第１巻、２００７年１２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、光学要素、特に、前面ミラー又はレンズの能動的冷却である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的は、適切な励起光による照射を受けて冷却される特性を有する材料で構成された少なくとも１つの部分領域を有する前面ミラー又はレンズとして実施される光学要素を用いて達成される。この光学要素は、反ストークス螢光発光を用いて事実上単色の光ビームを短波長蛍光光へと変換する材料が存在するということを利用する。この目的に必要とされるエネルギは、この材料から引き出され、それを受けて材料は冷却される。例示的に反ストークス螢光発光の場合には、熱フォノンによって基底状態から励起された電子は、レーザ光子によってより高いエネルギへと誘導され、この高いエネルギにおいてフォノンによって再度励起される。その後、電子は、基底状態に落ちて戻り、この過程でレーザ光子と比較してより短い波長を有する蛍光光子を放出する。次に、「フォノン−レーザ光子−フォノン−蛍光光子」という循環を新しく始めることができる。しかし、「フォノン−レーザ光子−蛍光光子」という循環、又は「レーザ光子−フォノン−蛍光光子」という循環も可能である。このいわゆる「光学冷却」（光学冷凍）は、例えば、２００７年１２月に「Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ」第１巻に公開されたＭａｎｓｏｏｒ  Ｓｈｅｉｋ−Ｂａｈａｅ及びＲｉｃｈａｒｄ  Ｉ．Ｅｐｓｔｅｉｎ著「光学冷凍」という論文から公知である。
【００１０】
この場合、光学要素は、少なくとも部分的な領域内でこの適切な材料から成る。その結果、光学要素は、完全に又は個々の領域内でのみこの材料で構成することができる。例示的にミラー又はレンズの場合には、領域の１つの範囲は、ミラー又はレンズの要素軸の部分的な区画に沿って延びることができる。この要素軸に対して垂直な領域の範囲は、光学要素の縁部に達するまで延びることができる。部分領域は、光学使用面に継ぎ目なく結合することができ、又は反ストークス螢光発光を達成するように励起することができない領域によって光学使用面から分離することができる。
【００１１】
励起光が材料内に吸収され、それによって材料が励起されて反ストークス螢光発光が起こるように励起光の波長が選択された時に、適切な励起光が存在する。
光学要素は、レンズ又は前面ミラーとして実施することができる。前面ミラーは、この場合、放射線が、後面ミラーの場合のように、最初にミラー内に貫通し、次に、ミラーの後面において反射されるようになるのではなく、ミラー面又はミラー面上に付加された適切な反射コーティングにおいて反射されるミラーを意味すると理解される。
【００１２】
本発明の一実施形態では、希土類でドープされたガラス又は結晶が、反ストークス螢光発光を達成するように励起することができる材料として用いられる。
適切な材料は、例えば、ＺＢＬＡＮＰ：Ｙｂ3+、ＺＢＬＡＮ：Ｙｂ3+、ＣＮＢＺｎ：Ｙｂ3+、ＢＩＧ：Ｙｂ3+、ＫＧｄ（ＷＯ4）：Ｙｂ3+、ＫＹ（ＷＯ4）2；Ｙｂ3+、ＹＡＧ：Ｙｂ3+、Ｙ2ＳｉＯ5：Ｙｂ3+、ＫＰｂ2Ｃｌ5：Ｙｂ3+、ＢａＹ2Ｆ8：Ｙｂ3+、ＺＢＬＡＮＰ：Ｔｍ3+、ＢａＹ2Ｆ8：Ｔｍ3+、ＣＮＢＺｎ：Ｅｒ3+、ＫＰｂ2Ｃｌ5：Ｅｒ3+である。
【００１３】
一部の場合には、使用光に起因する光学要素の加熱は、光学要素にわたって均一に分布される方式で発生するのではなく、位置依存とすることができる。従って、本発明の一実施形態では、部分領域内での希土類を用いたドーピングの大きさは位置に依存する。その結果、光学要素の冷却にターゲット方式で影響を及ぼすことができる。ある位置におけるドーピングが大きい程、励起光の吸収は高くなり、従って、冷却は強くなる。例示的に、希土類を用いたドーピングは、位置に依存して０パーセントと３パーセントの間で達成することができる。
【００１４】
本発明の一実施形態では、光学要素は、反射コーティングを有し、これは、励起光が反射コーティングにおいて反射され、反射の後に依然として部分領域内に位置するように構成される。その結果、励起光は、部分領域内でより長い距離を辿り、それによって励起光の光子が吸収され、反ストークス螢光発光過程が励起される可能性が高まる。
本発明の一実施形態では、光学要素は側面を有し、この側面には、少なくとも部分的に励起光に対する反射コーティングが付加される。一般的に、光学要素は、前面、後面、及び側面を有する。レンズの場合には、使用放射線は、最初に前面を通過し、次に、後面を通過する。前面ミラーの場合には、使用放射線は、前面で反射され、それに対して後面は、前面とは反対側に配置される。側面は、側部の方向の光学要素の境界を定める。回転対称光学要素の場合には、一般的に、側面は、光学要素の回転軸に対して平行に配向された面である。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、側面は、励起光が、反射コーティングにおいて少なくとも２度反射されるように構成される。従って、励起光ビームは、反射コーティング上で初回の入射を行い、そこで反射され、反射コーティング上の異なる位置において少なくとも更に１回の入射を行い、更に別の１回の反射を受ける。それによって励起光ビームが、部分領域内で可能な最長距離を辿ることが保証される。励起光ビームが、完全に吸収されるまで部分領域から全く出射することができなくなるように側面を構成することができる。この場合、反射コーティングは、空洞と類似の方式で作用する。
【００１６】
本発明の一実施形態では、冷却材料を有する部分領域は、円柱として実施される。この場合、円柱の側面は、光学要素の側面と一致する。円形断面を有する円柱形状は、円柱軸に対して垂直に移動する励起光ビームが、吸収されるまで円柱内で各所に反射されるという利点を有する。この場合、励起光が円柱内に入射する領域から離れた円柱の側面には、励起光に対する反射コーティングが設けられる。この場合、入射開口部は、一方では励起光が損失のない方式で入射することができ、他方では円柱内で各所に反射される励起光のうちで可能な限り少ない励起光しか入射開口部を通じて再度出射することができないように選択される。
【００１７】
本発明の一実施形態では、光学要素は、更に、励起光を部分領域内に誘導する少なくとも１つのデバイスを有する光学系の一部である。デバイスは、例えば、励起光に適する光源、例えば、波長可変ダイオード励起Ｙｂ：ＹＡＧレーザ、又は個々の可能な材料に適する励起光を利用可能にする他のレーザ光源を含む。更に、デバイスは、励起光を反射コーティング内の入射開口部上に集束させる集束ユニットを含むことができる。
【００１８】
本発明の一実施形態では、デバイスは、励起光が光学要素内への入射時に所定の角度スペクトルを有するように構成される。角度スペクトルは、光学要素内への入射位置における表面法線に関する励起光ビームの入射角の分布を意味すると理解される。光束の角度スペクトルを用いて達成することができることは、例えば、部分領域内の材料を可能な限り均一に励起し、それによって材料を相応に均一に冷却することである。しかし、角度スペクトルを用いて、励起光を部分領域のうちの特定の領域にのみ印加することができる。従って、円柱共振器内で、特に、各所に反射される励起光によってリング形の縁部領域のみを励起し、それによって環状領域を冷却することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態では、デバイスは、励起光の強度を調節することができるように構成される。その結果、冷却を光学要素の加熱に適応させることができる。
光学要素の側面が、励起光に対する反射コーティングを有する本発明の一実施形態では、デバイスは、励起光が側面から部分領域内に誘導されるように構成される。
本発明の一実施形態では、光学要素は、励起光を部分領域内に誘導する複数のデバイスを有する。その結果、材料の励起中の均一性を改善し、それによって１つのデバイスのみの場合に可能な均一性よりも一層高い均一性を伴って材料を冷却することができる。
【００２０】
本発明の一実施形態では、光学系は、励起光を部分領域内に誘導するデバイスを偶数個有する。
光学系が複数のデバイスを有する場合には、本発明の一実施形態は、少なくとも２つのデバイスの場合に材料内への入射時の励起光の角度スペクトル及び／又は励起光の強度が互いに異なるようにデバイスを構成することを可能にする。その結果、部分領域内で位置依存の強度分布を調節することができる。
本発明の一実施形態では、光学系は、マイクロリソグラフィ投影露光装置に用いられる。
【００２１】
本発明の目的はまた、前面ミラー又はレンズとして実施される光学要素を冷却する方法によっても達成され、光学要素は、適切な励起光による照射によって冷却される。通常、光は、光学要素の加熱を引き起こすと考えられるが、反ストークス螢光発光を用いることにより、適切な励起光による光学要素の照射は、光学要素の冷却を引き起こすことができる。
下記では、図に示す例示的な実施形態に基づいて本発明の詳細内容をより完全に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】レンズとして実施された光学要素を有する本発明による光学系の側面図での概略図である。
【図２】図１による光学系の平面図での概略図である。
【図３】前面ミラーとして実施された光学要素を有する本発明による光学系の側面図での概略図である。
【図４】図３による光学系の平面図での概略図である。
【図５】ミラーとして実施された光学要素を有する光学系の更に別の例示的な実施形態の側面図での概略図である。
【図６】本発明による光学系を収容するマイクロリソグラフィ投影露光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、レンズとして実施された光学要素３を含む光学系１を側面図として概略図で示している。レンズ３は、それぞれの使用光２５に適する透過材料から成る。図１では、レンズ３を正の屈折力を有する両凸レンズとして例示している。しかし、負の屈折力を有する両凹レンズ、又は正又は負の屈折力を有するメニスカスレンズを含めることができる。レンズの直径は、それぞれの用途に適応される。マイクロリソグラフィ投影露光装置のための投影対物系では、一般的に、直径は、１００ｍｍと３００ｍｍの間にある。レンズ３は、適切な励起光１１による励起を受けて反ストークス螢光発光を提供する材料から成る部分領域５を有する。図１では、この部分領域は、ＺＢＬＡＮ、すなわち、５３％ＺｒＦ4−２０％ＢａＦ2−４％ＬａＦ3−３％ＡｌＦ3−２０％ＮａＦ（ｍｏｌ％）という組成を有するガラスをＹｂ3+でドープしたものである。ドーピングの大きさは２％であり、ドーピング原子７の均一な分布によって略示しているように、部分領域にわたって均一に達成される。
光学系１は、励起光１１を利用可能にするデバイス９を含む。デバイス９は、１０２０ｎｍと１０３５ｎｍの間の波長を有するレーザ光を生成する調整可能なダイオード励起Ｙｂ：ＹＡＧレーザを含む。
【００２４】
レンズ３の側面１５は、円柱状に実施され、円柱軸は、レンズ３の対称軸と一致する。部分領域５は、円柱形状を有し、その側面は、レンズ３の側面上に位置する。円柱部分領域５は完全にレンズ３の内側に位置し、レンズ３のうちの部分領域５の外側の領域は、材料ＺＢＬＡＮ：Ｙｂ3+で構成されず、従って、励起光１１による照射を受けて反ストークス螢光発光を呈さない。
部分領域５は、側面において反射コーティング１７を伴って実施される。反射コーティングは、励起光の波長に対して最適化される。反射コーティングは、金又は適切な誘電体多層コーティングで構成することができ、それによって励起光に対して９９．５％を超える反射率が得られる。反射コーティング１７は、入射開口部１３を有し、そこを通じて励起光１１が部分領域５内に入射する。
【００２５】
図２は、図１による光学系を平面図で示している。ここで、デバイス９は、励起光１１を入射開口部１３上に集束する集束ユニット１９を有し、その結果、円柱部分領域５内への入射において励起光の所定の角度スペクトルが発生することが明らかになる。この場合、入射開口部１３での側面に対する表面法線に沿った入射を受けての０°の入射角と最大入射角との間の連続角度スペクトルが発生する。励起光ビーム１１は、ドーピング原子７のうちの１つによって吸収されるまで、反射コーティング１７において複数回各所で反射される。光学系１は、励起光１１を結合するためのデバイス９を１つしか持たない。部分領域５の均一な励起を改善するために、対応する個数の入射開口部１３を通じて部分領域５内に励起光１１を誘導する更に別のデバイス９をレンズ３の円周に沿って設けることができる。
【００２６】
光学要素３は、入射する使用光２０の吸収によって加熱される。光学要素３は、冷却目的で励起光１１によって照射される。励起光１１は、ドーピング原子７を励起して反ストークス螢光発光を起こし、その過程でより短い波長の蛍光光が生成される。吸収された励起光子と再放出された螢光光子との間のエネルギ利得は、光学要素の冷却を引き起こす。この場合、蛍光放射線は、全ての方向に放出される。蛍光放射線が、光学要素３又は使用ビーム経路内の上流又は下流にある他の光学要素の加熱を再度引き起こさないためには、例えば、使用ビーム経路の外側の吸収トラップのような適切な対策を用いて蛍光放射線を可能な最大限度まで排除すべきである。
【００２７】
図３は、前面ミラーとして実施された光学要素３２１を含む光学系３０１を側面図として概略図で示している。図３において図１による要素に対応する要素は、図１にあるものと同じ参照符号に３００という数値だけ増したものを有する。これらの要素の説明に対しては、図１に関する説明を引用する。
ミラー３２１は、ＥＵＶマイクロリソグラフィ投影露光装置に向けて準備され、従って、その前面３２３において５ｎｍから１５ｎｍの範囲の使用波長に向けて最適化された適切な多層コーティングを有する。この場合、ＥＵＶ使用光３２０は、前面３２３において反射される。ミラー３２１は、正の屈折力を有する凹ミラーとして実施される。しかし、ミラー３２１は、負の屈折力を有する凸ミラー、又は屈折力を持たない平面ミラーとして実施することができる。ミラーの基板材料は、ＥＵＶにおける使用に適応される。部分領域３０５は、ここでもまた、ＺＢＬＡＮで構成され、Ｙｂ3+でドープされる。しかし、ドーピング３２５の大きさは、部分領域内で均一ではなく、中心に向けて増大するドーピング原子３２５の密度によって示しているように、位置依存の分布を有する。従って、部分領域３０５の中心では、ドーピング３２５は３％であり、ミラーの縁部では１％しかない。従って、励起光３１１による均一な励起時には、冷却効果は、ミラー３２１の縁部におけるよりもミラー３２１の中心において有意に高い。
【００２８】
図４は、光学系３０１を平面図に示している。この場合、半径方向に増大するドーピングをドーピング原子３２５の半径方向に増大する密度によって示している。ドーピング３２５のこの分布は、ミラー３２１が、ＥＵＶ使用光によって縁部領域におけるよりも、特に、中心において、すなわち、ミラー３２１の要素軸の周囲でより大きい程度に加熱される場合に有利である。ＥＵＶ使用光のほぼ３０％は、多層コーティング３２３内で吸収され、同時に、ミラーは高真空内に置かれるので、ＥＵＶミラーの冷却は特に重要である。光学要素３２１の製造後にはもはや変更することができない希土類を用いた部分領域３０５のドーピング３２５の変動以外にも、可変電力を有し、それによって全体冷却効果を相応に調節することができる励起光３１１のためのレーザ光源によって冷却効果を調節することも可能である。
【００２９】
光学要素３０１は、励起光３１１を部分領域３０５内に誘導する４つのデバイス３０９を有する。その結果、実質的に均一な励起光及び従って材料の冷却が可能である。しかし、均一性を改善するために、円周に沿って更に別のデバイスを配置することができる。
デバイス３０９は、励起光３１１の角度スペクトル及び同じく強度を各入射開口部３１３において調節することができるように実施される。従って、対応する個数のデバイス３０９が与えられると、部分領域３０５内で励起光の事実上あらゆる位置依存の強度分布を生成することができる。
【００３０】
光学要素３２１は、前面３２３上に付加された多層コーティング内での入射使用光３２０の吸収によって加熱される。光学要素３２１は、冷却目的で励起光３１１によって照射される。励起光３１１はドーピング原子３２５を励起して反ストークス螢光発光を起こし、その過程でより短い波長の蛍光光が生成される。吸収された励起光子と再放出された螢光光子の間のエネルギ利得は、光学要素の冷却を引き起こす。この場合、蛍光放射線は、全ての方向に放出される。蛍光放射線が、光学要素３２１又は光学系３０１の他の光学要素の加熱を再度引き起こさないためには、例えば、吸収トラップのような適切な対策を用いて蛍光放射線を可能な最大限度まで排除すべきである。冷却される前面ミラーを用いる反射光学系又は反射屈折光学系の場合には、蛍光放射線が使用ビーム経路から分離されるので、上述のことは、レンズを光学的に冷却される光学要素とする場合よりも単純である。蛍光放射線をミラー３２１からより有効に誘導するために、部分領域３０５とミラー３２１の前面３２３の間に蛍光光に対する更に別の反射コーティングを設けることができる。
【００３１】
図５は、ミラーとして実施された光学要素５２１を含む更に別の例示的な実施形態の光学系５０１を側面図として概略図に示している。図５において図１及び図３による要素に対応する要素は、図１及び図３にあるものと同じ参照符号にそれぞれ５００及び２００という数値だけ増したものを有する。これらの要素の説明に対しては、図１及び図３に関する説明を引用する。
図５の例示的な実施形態は、反ストークス螢光発光を達成する適切な励起光によって励起される材料を有する部分領域５０５が、ミラー面５２３により近く配置される点で図３の例示的な実施形態と異なる。従って、反ストークス螢光発光を達成するように励起することができる材料で構成されない領域が、円柱部分領域５０５の上下に置かれる。これらの領域は、適切なミラー基板材料から成る。この対策を用いて達成されることは、部分領域５０５内の材料による冷却が、ミラー面５２３により近く発生し、従って、より有効な冷却が保証されることである。この対策は、部分領域５０５内の冷却が、均一に発生せず、位置に依存するように前面３２３にそれに対応して伝達されることが意図された位置依存の分布を有する場合には、特に重要なものである。この場合、位置依存の冷却は、第１に、ドーピング５２５を位置依存方式で構成することによって達成することができる。しかし、第２に、入射開口部５１３内の励起光５１１が、部分領域５０５全体ではなく、その一部しか励起光によって照明されないような角度スペクトルを有することによっても位置依存の冷却を達成することができる。デバイス５０９を用いると、例えば、部分領域５０５の外側領域内の環状のリング部しか励起光によって照明されないように角度スペクトルを調節することができる。これは、例えば、解像度の限界を高めるためにリソグラフィ結像に用いられるようなミラー５２１が瞳平面領域内に置かれ、瞳平面が環状に照明される時に関連がある場合がある。しかし、ミラー５２１が環状に照明される場合には、同様にミラー５２１の環状加熱が生じる。この場合、この環状加熱領域は、励起光５１１の角度分布の適応によって実質的に冷却することができる。１つのデバイス５０９しか例示していない。励起光のあらゆる望ましい位置依存の強度分布を生成するために、対応する個数の入射開口部５１３を通じて励起光５１１を部分領域５０５内に誘導する更に別のデバイス５０９が配置される。
【００３２】
図６は、マイクロリソグラフィ投影露光装置の必須光学構成要素を示している。この装置は、照明系６０１及び投影対物系６０３を含み、光源６０５からの放射線によって作動される。光源６０５は、特に、レーザプラズマ源又は放電源とすることができる。そのような光源は、ＥＵＶ範囲内、すなわち、５ｎｍと１５ｎｍの間の波長を有する放射線６２０を生成する。この波長範囲内では、照明系及び投影対物系は、主に反射構成要素を含む。光源６０５から出射する放射線６２０は、集光器６０７を用いて集光され、照明系６０１内に誘導される。この図では、照明系６０１は、２つのファセットミラー６１５及び６１７で構成された混合ユニット６０９、テレスコープ光学ユニット６１１、及び視野形成ミラー６１３を含む。投影対物系６０３は、物体平面６２７内の物体視野６２９を像平面６３３内の像視野６３１上に結像するためなどに機能し、この図では６つのミラーから成る。
【００３３】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の個々のミラーは、本発明により光学的に冷却される光学要素として実施される。
すなわち、照明系６０１では、垂直入射集光器ミラー６０７は、特に、大きい熱負荷によって影響を受ける。この集光器ミラー６０７は、適切な励起光による励起を受けて反ストークス螢光発光を提供する材料から成る部分領域を有することによって冷却することができる。十分な量の励起光を部分領域内に誘導し、更に、実質的に均一な励起を得ることができるためには、部分領域の反射コーティングは、複数の位置において、励起光を通過させて部分領域に誘導することができる入射開口部を有する。
【００３４】
更に別の重要な構成要素は、特に、ＥＵＶ使用光による加熱に起因して実際には軽度にしか形状を変化させないが、その結果として依然として容易に感知することができる程に像平面６３３への物体の結像が外乱を受ける投影対物系６０３のミラーである。従って、投影対物系６０３の全てのミラーには、光学冷却のための少なくとも１つのデバイスが設けられる。投影対物系６０３のミラーの加熱は、第１に、ビーム経路内でのこれらのミラーの順序に依存する。この依存性は、使用光の全体パワーが、多層コーティング内での吸収に起因してミラー毎に低下することによる。しかし、第２に、加熱は、ミラーの直径にも依存する。小さいミラーが含まれる場合には、全体光パワーは、大きいミラーの場合よりも小さい区域上に入射し、その結果、小さいミラーはより大きい程度に加熱される。この大きい程度の加熱は、特に、光方向に第３のミラー６４３及び第４のミラー６４５における場合である。従って、励起光による部分領域の冷却及び従って励起は、相応にミラーの加熱に適応させなければならない。この適応は、例えば、部分領域内の材料のドーピングの大きさを適応させることによって達成することができる。しかし、別の事例では、励起光を発生させるための励起レーザの電力を適応させることも可能である。
【００３５】
更に、ミラーは、ミラー面にわたって均一に加熱されない。従って、特に、光方向に投影対物系６０３の第２の瞳平面に配置されたミラー６４１は、一般的に、いわゆる照明環境に依存する不均一な照明を有することになる。照明環境は、物体視野６２９内の結像される物体が照明系６０１によって照明される際の角度スペクトルを定める。この設定は、一例として、円形照明環境、環状照明環境、双極照明環境、又は四重極照明環境とすることができる。環状照明環境の場合には、瞳平面の照明はリング形である。従って、瞳平面に配置されたミラー６４１は、リング形領域内にある多層コーティング内での吸収によって加熱される。ミラー６４１のこの環状加熱は、励起光が、冷却されるミラー内の部分領域内への入射において、部分領域内で環状照明を引き起こす角度スペクトルを有することに起因して発生する環状冷却によって相殺することができる。代替形態として、部分領域のドーピングの大きさを位置依存方式で変化させることができる。しかし、この位置依存方式の変化は、ミラー６４１のこの形態の局所加熱に対してしか理想的な冷却を発生させないことになる。しかし、マイクロリソグラフィ投影露光装置では異なる照明環境が用いられるので、最初に、可能な限り多くの加熱プロフィールを満たす位置依存のドーピング分布を選択し、次に、作動モードに依存するミラー６４１の加熱の場合に、励起光の角度スペクトルの対応する適応によって位置依存の冷却を得ることがより好ましい。
【符号の説明】
【００３６】
５  部分領域
１１  励起光
【図１】
2011048344.tif 000003
【図２】
2011048344.tif 000004
【図３】
2011048344.tif 000005
【図４】
2011048344.tif 000006
【図５】
2011048344.tif 000007
【図６】
2011048344.tif 000008
【外国語明細書】
2011048344.tif 000009
2011048344.tif 000010
2011048344.tif 000011
2011048344.tif 000012
2011048344.tif 000013
2011048344.tif 000014
2011048344.tif 000015
2011048344.tif 000016
2011048344.tif 000017
2011048344.tif 000018
2011048344.tif 000019
2011048344.tif 000020
2011048344.tif 000021
2011048344.tif 000022
2011048344.tif 000023
2011048344.tif 000024
2011048344.tif 000025
2011048344.tif 000026
2011048344.tif 000027
2011048344.tif 000028
2011048344.tif 000029
2011048344.tif 000030