(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学マニピュレータ（MAN）であって：
光学素子（OE）、特に溶融シリカから構成された光学素子（OE）、および該光学素子（OE）の表面形状（SF）を可逆的に変化させる作動装置（DR）を備え、該作動装置（DR）は、複数の接触面（K）で前記光学素子（OE）に機械的に作用する、複数のアクチュエータ（AK）を備える光学マニピュレータにおいて、
前記光学素子（OE）は、前記アクチュエータ（AK）の前記接触面（K）の領域において、少なくとも作用領域（IA）で、1Mpaを超える、好適には100Mpaを超える、特に好適には500Mpaを超える圧縮応力（S）へとプレストレスを与えられることを特徴とする光学マニピュレータ（MAN）。
【請求項２】
請求項１に記載の光学マニピュレータであって、前記光学素子（OE）は板状である光学マニピュレータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光学マニピュレータであって、張力調整装置（MO）を更に備え、該張力調整装置（MO）は、前記光学素子（OE）を囲み、および前記光学素子（OE）の機械的なプレストレスにより、前記圧縮応力（S）を発生させる役割を果たす光学マニピュレータ。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、前記圧縮応力（S）は、少なくとも１つの表面（O1, O2）で、前記光学素子（OE）の表面近接体積領域（V1）または非表面近接体積領域（V2）において形成される光学マニピュレータ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、前記圧縮応力（S）は、前記光学素子（OE）の光学的使用領域（FP）の内側および外側の双方で形成される光学マニピュレータ。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、前記圧縮応力（S）は、前記光学素子（OE）の光学的使用領域（FP）の外側のみで形成される光学マニピュレータ。
【請求項７】
請求項１〜４の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、前記圧縮応力（S）は、前記作用領域（IA）が形成されている、前記アクチュエータ（AK）の前記接触面（K）の領域に限定される光学マニピュレータ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、更に、少なくとも１つのコーティング（17, 18）を備え、該コーティング（17, 18）は、前記圧縮応力（S）を発生させるために、前記光学素子（OE）の表面（O1, O2）上に蒸着され、および前記コーティング（17, 18）の熱膨張係数（CTE2）は、前記光学素子（OE）の材料の熱膨張係数（CTE1）よりも大きい光学マニピュレータ。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、更に層（19）を備え、該層（19）は、前記圧縮応力（S）を発生させるために、特に融合または熱接合により前記光学素子（OE）の表面（O1, O2）に接続され、および前記層（19）の熱膨張係数（CTE2）は、前記光学素子（OE）の材料の熱膨張係数（CTE1）よりも大きい光学マニピュレータ。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、イオン、特に金属イオン、金属原子または他の物質が、前記圧縮応力を前記光学素子（OE）の少なくとも表面近接体積領域（V1）において発生させるために、取り込まれる光学マニピュレータ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光学マニピュレータであって、前記イオン、前記金属原子または前記他の物質は、イオン交換または気相からの内方拡散により、前記表面近接体積領域（V1）中に取り込まれる光学マニピュレータ。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光学マニピュレータであって、前記イオンは、イオンビームを使用する注入により、前記表面近接体積領域（V1）中に取り込まれる光学マニピュレータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、前記光学素子（OE）は、前記圧縮応力（S）を発生させるために、少なくとも１つの気体、特に希ガス、および／または窒素を添加される光学マニピュレータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学マニピュレータであって、前記気体の含有量は、少なくとも表面近接体積領域（V1）において、1×1016分子/cm3を超える光学マニピュレータ。
【請求項１５】
請求項１〜１４の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、前記光学素子（OE）の材料は、表面近接体積領域（V1）において前記圧縮応力を発生させるために、前記光学素子（OE）の残余の体積（V2）から逸脱する密度および/または密度勾配を備える光学マニピュレータ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学マニピュレータであって、前記光学素子（OE）の前記材料は、前記表面近接体積領域（V1）において、前記光学素子（OE）の前記残余の体積（V2）におけるよりも、少なくとも１％高い密度を有する光学マニピュレータ。
【請求項１７】
請求項１５に記載の光学マニピュレータであって、前記光学素子（OE）の前記材料は、少なくとも前記表面近接体積領域（V1）において、700ppmを超えるOH含有量、および5×1017分子/cm3を超える水素含有量を有する光学マニピュレータ。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、前記圧縮応力が、前記光学素子（OE）、好適には表面近接体積領域（V1）をアニーリングすること、または前記光学素子（OE）を前記表面近接体積領域（V1）において溶融することで発生される光学マニピュレータ。
【請求項１９】
請求項１〜１８の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、少なくとも１つのアクチュエータ（AK）を前記光学素子（OE）の表面（O1）に接続するための、少なくとも１つの接触面（K）は、前記光学素子（OE）の前記表面（O1）に形成された、周方向の溝（N）により包囲されている光学マニピュレータ。
【請求項２０】
請求項１〜１９の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、少なくとも１つのアクチュエータ（AK）は可動脚部（F）を備え、該可動脚部（F）には、前記アクチュエータ（AK）を前記光学素子（OE）の表面（O1）に接続するための接触面（K）が形成されている光学マニピュレータ。
【請求項２１】
請求項１の前提部、特に請求項１〜２０の何れか一項に記載の光学マニピュレータであって、少なくとも１つのアクチュエータ（AK）は可動脚部（F）を備え、該可動脚部（F）には、前記アクチュエータ（AK）を前記光学素子（OE）の表面（O1）に接続するための接触面（K）が形成され、前記脚部（F）は、少なくとも前記接触面（K）の領域において輪郭形成プロファイルを備え、該輪郭形成プロファイルの厚さ（T）は連続的に、前記接触面（K）からの距離（DI1）が増加するにつれて減少し、および／または前記脚部（F）の材料は、少なくとも前記接触面（K）の領域において、前記脚部（F）の中心軸（33）からの距離（DI2）が増加するにつれて連続的に減少する機械的強度を有する光学マニピュレータ。
【請求項２２】
請求項２１に記載の光学マニピュレータであって、輪郭形成プロファイルおよび／または連続的に減少する強度を備える前記脚部（F）の前記接触面（K）は、接合剤（18, 19）により前記光学素子（OE）の前記表面（O1）に接続され、および前記圧縮応力（S）は、前記脚部（F）が前記表面（O1）に接続される際に熱誘発される機械的応力である光学マニピュレータ。
【請求項２３】
マイクロリソグラフィ用の投影レンズ（PO）であって、該投影レンズ（PO）の波面を補正するための、請求項１〜２２の何れか一項に記載の、少なくとも１つの光学マニピュレータ（MAN）を備えるマイクロリソグラフィ用の投影レンズ（PO）。
【請求項２４】
請求項２３に記載の投影レンズであって、前記光学マニピュレータ（MAN）の前記光学素子は平行平面板（OE）であり、該平行平面板（OE）は、前記投影レンズ（PO）中、または前記投影レンズ（PO）のミラー素子（CM）中に導入されている投影レンズ。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載の投影レンズ（PO）を備える、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置（WSC）。
【請求項２６】
請求項２５に記載の投影露光装置であって、前記光学マニピュレータ（MAN）は、露光工程の間の波面補正用に構成され、前記光学マニピュレータ（MAN）の前記光学素子（OE）は、少なくとも１０億露光工程の寿命を有する投影露光装置。
【請求項２７】
請求項１〜２２の何れか一項に記載の光学マニピュレータ（MAN）を製造する方法であって：
機械的応力（S）を表面近接体積領域（V1）中に導入することにより、前記圧縮応力を、前記アクチュエータ（AK）の少なくとも前記作用領域（IA）で発生させるステップか、または、前記光学素子（OE）の表面近接体積領域（V1）を圧縮することにより、前記圧縮応力を、前記アクチュエータ（AK）の少なくとも前記作用領域（IA）で、非表面近接体積領域（V2）において発生させるステップ、を含む方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、前記圧縮応力は少なくとも１つの溝（N）で発生され、該溝（N）を、前記光学素子（OE）の表面（O1）に形成し、およびアクチュエータ（AK）の接触面（K）を包囲させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は2014年7月1日に出願された独国特許出願第10 2014 212 710.6号の優先権を主張するものであり、その出願の全開示は、参照により本出願の内容となっている。
【０００２】
本発明は光学マニピュレータに関する。光学マニピュレータは、光学素子、特に溶融シリカから構成された光学素子、および光学素子の表面形状を可逆的に変化させる作動装置を備える。作動装置は、複数の接触面で光学素子に機械的に作用する、複数のアクチュエータを備える。本発明は、少なくとも１つのそうした光学マニピュレータを備えた投影レンズ、およびそうした投影レンズを備えた投影露光装置に関する。また本発明は、そうした光学マニピュレータを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロリソグラフィ用の投影レンズにおいて、波面補正または結像収差を補正するために光学マニピュレータを使用することが知られている。例えば米国特許出願公開第2008/0239503号明細書は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の投影レンズを開示する。投影レンズは、回転非対称結像収差を低減させるための光学マニピュレータを備える。一実施形態においてマニピュレータは、例えば平面板の第１の光学素子と、第２の光学素子と、第１の光学素子と第２の光学素子との間に形成された間隙と、該間隙中に導入された液体とを備える。少なくとも１つのアクチュエータが、アクチュエータの動作が第１の光学素子に回転非対称変形をもたらすように、第１の光学素子と結合されている。少なくとも２つのアクチュエータを、第１の光学素子の円周に沿って取り付け可能である。この２つのアクチュエータは、光学素子の表面を可逆的に変化させるために、光学素子中に機械的な曲げモーメントを導入する。
【０００４】
光学素子の表面形状を変化させるために、曲げモーメントが発生されると、通常は機械的な引張応力および圧縮応力の双方が、光学素子中に導入される。波面収差を補正すべく、光学素子の表面形状において充分に大きな変化（曲げ）をもたらすためには、操作される光学素子の厚みは、極端に厚く選択されるべきでない。露光作動の間に動的に波面補正を実行することを意図する場合には、光学素子において引張り応力および圧縮応力が変化する頻度が高い。つまり、光学素子は過酷な機械的負荷を受けることになる。機械的負荷の影響で、光学素子が想定される寿命に達する以前に、光学素子においてクラックまたは破壊が形成される可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第2008/0239503号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、耐破壊性が向上された光学マニピュレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、第１態様により、導入部で記述した種類の光学マニピュレータにより達成される。光学素子は、アクチュエータの接触面の領域において、少なくとも作用領域で、1Mpaを超える、好適には100Mpaを超える、特に好適には500Mpaを超える圧縮応力へとプレストレスを与えられる。
【０００８】
光学素子は、特に板状に具現化されることが可能である。最も単純な場合では、板状の光学素子は、平行平面板とすることが可能である。そうした板が通常は、十分な屈曲をもたらし、従って波面操作のために十分に変形するよう、例えば5mm未満、特に3mm未満である薄い厚さを有する。光学素子はまた、レンズ、または鏡とすることが可能であり、そのミラー基板上に機械的なアクチュエータが作用する。この場合、光学素子またはミラー基板は同様に5mm未満の厚さを有し、および場合により、非平行平面の様式で具現化される。例えばそうしたレンズまたは鏡は、透過表面または反射表面の領域で、曲率を有することが可能である。本願の意味において、板状の光学素子とは、アクチュエータの作用から屈曲可能であり、その結果、光学素子の表面形状において、波面収差の補正のために十分な可逆的な変形を発生させることが可能な光学素子、と理解される。
【０００９】
光学素子の作用領域は、アクチュエータの接触面に、および／または接触面に隣接して、表面近接体積領域において形成されるか、または場合により、表面から更に離れた光学素子の体積領域において形成される。光学素子の材料の上に、アクチュエータにより及ぶ機械的な引張応力は、この作用領域において最大となる。最大引張応力は、光学素子の表面で、表面近接体積領域において発生可能であり、または場合により非表面近接体積領域において発生可能である。
【００１０】
アクチュエータが、傾斜で引張応力と圧縮応力の双方を光学素子の材料中に導入するために、光学素子に固定的に接続されたレバーの様式で具現化されている場合、1Mpaを超える、場合により10Mpaを超える可能性のある引張応力が、接触面の近傍において、または光学素子の表面の領域のレバーの脚部点の近傍において、局所的に光学素子の材料中に導入される。アクチュエータが、光学素子上に結合するレバーの様式であり、およびレバー上で、光学素子の表面に対して平行な、任意の有効方向を有する横方向の力成分を発生可能である場合、作用領域は、平均的時間に亘って回転対称的な様式、つまり円形または環状に、接触面の周り、および／または下で具現化可能である。有効方向に偏向されると、応力は小さな弓形に集中される。実際には、アクチュエータまたはレバーが、作用を受ける、つまり一方向へのみ引くかまたは押されることが多いため、作用領域は２つの互いに相対する弓形を形成する。
【００１１】
溶融シリカおよび他の光学材料中への圧縮応力の導入は、全般的に危機的でないのに対して、溶融シリカの静荷重に対する引張強度は、約50Mpa乃至60Mpaの範囲である。これらの値は、深部損傷のない研磨により、１オーダーの大きさまで向上させることが可能である。以下は、深部損傷のない研磨方法として知られている：グレーデッドグレインを使用する研削および研磨（各ステップで、事前のステップの１乃至２倍の直径のグレインで除去する）；最大深部損傷までエッチングで除去（通常はグレインサイズの２倍）およびグレーデッドグレインを使用するスムージング／研磨。フッ化水素酸を使用する初期エッチングは、深部損傷の証明として知られている。この場合、事前には微視的に識別できない損傷は、クレータを形成するためにエッチング処理される。光学素子が平行平面板として具現化されている場合、深部損傷のない板研磨が要求される。溝が、光学素子の概して平坦な表面中に導入され、この溝が各アクチュエータの接触面を、例えば環状に包囲する場合、通常は深部損傷のない溝面を作り出すことが要求される。これは、例えばレーザ研磨で作り出すことが可能であり、以下に詳述する。以下においては、要求されるエッチングステップおよび／または研磨ステップがすでに光学素子上で実行されているため、光学素子は深部損傷のない表面を備えることとする。
【００１２】
動的負荷の結果、光学素子の材料において、特に最大の引張応力が導入される作用領域で、破壊またはクラックが発生する可能性がある。上記で特定した大きさのオーダーのプレストレスは、圧縮的な応力または圧縮応力を光学素子上に及ぼし、この圧縮応力が、引張応力の大きさのオーダーであるか、または理想的には引張応力よりも大きいため、クラックまたは破壊の発生を反作用で抑えることが可能である。本出願において、圧縮応力および引張応力、という用語は、光学素子の厚さ方向に対して垂直に、または光学素子の表面に対して実質的に平行に作用する応力を意味する、と理解される。
【００１３】
光学素子の材料は、人工的に作り出された溶融シリカとすることが可能である。溶融シリカは、UV波長範囲で約250nm未満である、本明細書に関連する使用波長に対して透過性を有する。特に光学素子が鏡である場合には、チタニウムドープ溶融シリカ、ガラスセラミックスまたはセラミックスのような他の材料も可能である。鏡の場合には、これらの材料は基板としての役割を果たす。基板に対して、各使用波長に対して反射性を有するコーティングが施される。そうした鏡は、施されたコーティングに応じて、例えばEUV波長範囲等の他の波長範囲用にも設計可能である。以下において多くの場合、溶融シリカを光学素子の材料として取り上げる。一般に、溶融シリカに関連して説明した関係が、同様に上述の他の材料に対しても適応されるものとする。
【００１４】
一実施形態において、光学マニピュレータは張力調整装置を備える。張力調整装置は、光学素子を囲み、および光学素子の機械的なプレストレスにより、圧縮応力を発生させる役割を果たす。円形の光学素子の場合、その場合の径方向の圧縮応力は、例えば装着リングによって導入可能である。長方形の光学素子の場合、線形の圧縮応力を、２つの主軸（縦軸および横軸）に沿って導入可能である。双方の場合において、高い圧縮プレストレスが導入されるため、アクチュエータに導入される引張応力が影響して、光学素子が局所的に引張負荷を受けるか、または圧縮負荷領域から出た場合に、プレストレスなしの場合の引張応力よりも、局所的に低い引張応力が発生することは不可能である。張力調整装置は、光学素子を完全に、つまり周方向で連続して囲むことが可能である。しかしながら、例えば長方形、または場合により環状枠の張力素子を、分割型の様式で具現化することも可能である。長方形枠、または長方形の張力素子の場合、例えば角部を省略し、および板を縦サイドおよび横サイドで、２つのバイスの間のように、挟んで締め付けることも可能である。
【００１５】
例えば金属マウントを機械的に締める、またはその収縮を調整することにより、約2Mpaの範囲の圧縮応力を、溶融シリカで構成された光学素子上で得ることが可能である。例えばガラス、ガラスセラミックスまたはセラミックスから構成されたリングの形状の張力素子を焼き嵌めすることにより、より高い応力さえ実現可能である。同一の材料が、光学素子と張力素子に使用されている場合（すなわち、例えば溶融シリカの周囲に溶融シリカの環がある場合）、締め付けは熱的に安定する。この場合、必要に応じて「仮想的」な焼き嵌めも実行可能である。この場合、局所的に熱緩衝材または加熱素子を追加し、光学素子の外側領域および内側領域に異なる冷却率を与えることで、全体的に圧縮応力を記録させる。そうした手順は、ブランクまたは光学素子を軸方向に計測する場合に、回転対称的な応力複屈折を設定する手順として既知である。
【００１６】
圧縮プレストレスは、アクチュエータにより導入される、類似の大きさのオーダーの引張応力を相殺可能である。光学素子が、（薄い）平行平面板として具現化されている場合、一般には複数年に亘る光学素子の寿命に亘って、締め付けを維持することは、実現が難しいかもしれない。場合により、光学素子をややメニスカス状に具現化可能であり、それにより、光学マニピュレータが投影レンズに配置された際に、プレストレスの変化が主として、容易に相殺可能なフォーカス項に導かれる。一般に、外側にある張力調整装置によって圧縮応力を発生させることは、主として比較的厚い光学素子に適している。なぜならこれは、半径方向応力に垂直な屈曲に対する保護となるためである。
【００１７】
更なる実施形態において、圧縮応力は、少なくとも１つの表面で、光学素子の表面近接体積領域または非表面近接体積領域において形成される。第１の場合、圧縮応力が、通常は表面からの距離が、通常は約0.1mm未満である、表面近接体積領域に限定される。外側の約100μmにおけるクラック発生が効果的に抑制可能である場合、下部の領域においては、クラックの問題がもはや発生しない。なぜなら、クラックの形成は、光学素子の表面で始まる場合が多いためである。表面、または表面近接体積領域における圧縮応力は、光学素子の１つの表面、または双方の表面で発生させることが可能である。通常は圧縮応力が、アクチュエータ、またはアクチュエータの接触面に面した光学素子の、少なくとも表面で発生される。圧縮応力は、光学素子の非表面近接体積領域においても形成可能でもある。この場合、一般に約10nmを超えない厚さをこの場合に有する表面近接体積領域が引張層を形成し、この引張層が、下に存在する体積領域に圧縮応力を及ぼす。この場合最大引張応力を有する作用領域が、通常は同様に非表面近接体積領域に位置する。
【００１８】
一実施形態において、圧縮応力は、光学素子の光学的使用領域の内側および外側の双方で形成される。光学的使用領域は、透過光学素子の場合に、使用される放射線がその領域を通って方向的に通過する、光学素子の領域である。この場合光学的使用領域は、通常は環状領域により包囲され、アクチュエータは環状領域において光学素子に対して作用する。例えば鏡である反射光学素子の場合、光学的使用領域は、放射線が方向的に反射される、表面の部分領域を形成する。圧縮応力が、光学的使用領域の内側および外側の双方で発生される場合、有利にも、圧縮応力が表面に沿って均一に分布される。これは、例えばコーティングを均一に施すことで達成可能である。（以下を参照）
【００１９】
代替的な実施形態において、圧縮応力は、光学素子の光学的使用領域の外側のみで形成される。上記で詳述したように透過光学素子の場合、アクチュエータ、より厳密にはアクチュエータと光学素子の表面の接触面、および従って最大引張応力を有する作用領域もが、通常は光学的使用領域の外側に形成される。しかしながらこの場合、場合により反射光学素子の場合でも、圧縮応力が光学的使用領域の外側のみで発生されることが、有利となり得る。特に透過光学素子の場合は、このようにすることで、応力複屈折が光学的使用領域の内側で発生することを防止可能である。
【００２０】
更なる実施形態において、（上記で更に特定した大きさのオーダーの）圧縮応力は、作用領域が形成されている、アクチュエータの接触面の領域に限定される。光学素子の光学的使用領域に対する負荷を、このようにして追加的に除去可能である。上記で詳述したように、特に高い最大引張応力は、アクチュエータの作用領域で起こる。そうした作用領域は、例えば光学素子の、表面領域または表面近接体積領域であり、これらはアクチュエータの接触面に直に隣接、つまりアクチュエータの接触面に触れる。しかしながらそうした作用領域は、アクチュエータの接触面を例えば環状に包囲可能でもあり、またはアクチュエータの接触面に直に隣接して形成された表面領域、およびこの表面領域を包囲する表面領域、または表面近接体積領域を形成する。
【００２１】
アクチュエータは、通常は２つの隣接するアクチュエータの作用領域が重なり合うことのない距離で、互いに配置されている。このようにしてに、作動の間に発生する隣接するアクチュエータの引張応力が、光学素子の同じ１つの位置で合計されることを防止可能である。この場合圧縮応力は、例えば島状、つまり各接触面の領域に境界が画定された様式で、光学素子中に導入可能である。
【００２２】
一実施形態において、光学素子は少なくとも１つのコーティングを備える。コーティングは、表面上に蒸着され、およびコーティングの熱膨張係数は、光学素子の材料（たとえば溶融シリカ）の熱膨張係数よりも大きい。そうしたコーティングは、特に単層のみからなることが可能であり、通常は約10μmを超えない厚さ、または場合により1μm未満の厚さを有する。コーティングが、光学素子の光学的使用領域中に延在する場合、コーティングの厚さは、光学活性を避けるために、一般に1μmを著しく下回る厚さとすべきである。例えばコーティングが光学的使用領域の外側にのみ形成されているため、コーティングの透過および光学的効果が重要でない場合には、コーティングが、通常は約10μmを超える厚さを有するべきではない。コーティングの厚さは、特に、所望される応力の強さ、および、コーティングの熱膨張係数が基板または光学素子の熱膨張係数とどの程度異なるか、にも左右される。
【００２３】
一般に、層またはコーティングの場合、引張層と圧縮層の間で区別する必要がある。つまり引張層は、それ自体が引張応力下にあり、および引張層が下に存在する材料を圧縮することにより、その材料が強化される。引張層は、引張層自体が機械的な危険にさらされているため、可及的に薄くすべきであり、引張層がむしろ、例えば作用領域で、またはアクチュエータの接着ジョイント周囲での、局所的な使用に適するようにする。圧縮層は、基板の一部を構成するか、または極めて大きな接着強度で基板に連結されている。圧縮層は包囲されるために、圧縮層自体が圧力下に位置し、および下に存在する基盤に引張応力をもたらす傾向がある。従って保護作用が圧縮層内部で発生する。こうした理由から圧縮層は、むしろ厚く選択されるべきである。
【００２４】
上記で詳述した場合においては、選択されたコーティング材料は、例えば溶融シリカである光学素子の材料よりも大きな熱膨張係数を有する材料である。コーティングの少なくとも１つの層は、例えば蒸発、スパッタリングまたはイオンビーム源を高温で使用する等のコーティング工程の間に基板に施され、および場合により高密度化される。光学素子も、通常はコーティング塗布の間に加熱される。コーティングおよび光学素子を冷却した後、コーティングは、光学素子の材料よりも大きな範囲で収縮するため、圧縮応力を光学素子中で、表面の領域に導入する。つまりコーティングは、引張層として、および従って、上記で詳述した張力調整装置と同様に作動する。圧縮応力はコーティングの場合、その範囲が、光学素子の表面近接体積領域に限定される。
【００２５】
光学素子は、透過において作動可能である。この場合、通常はアクチュエータが、光学素子の光学的使用領域の外側に結合する（上記を参照）。この場合コーティングを、光学的使用領域の内側にも施すことを意図する場合、コーティングの材料は、使用波長で使用される放射線に対して十分な透過性を有するべきである。使用波長は、本出願において、通常はUV波長範囲にある。透過性コーティング材料は、反射防止層として作用する材料、例えばMgF2またはLaF3等の金属フッ化物とすることが可能である。こうした層を使用して、400Mpaまでの応力が発生可能であり、この応力は、この場合に起きる数Mpaの負荷を変えるためには、必要を上回るものである。Al2O3またはHfO2のような金属酸化物もまた、248nm、および場合により193nmのUV波長範囲においても、十分な透過性を有する。コーティングが、光学的使用領域の内側にも施されている場合、光学素子を、両側から均一に、同一の大きさの張力を与えられた各層、または各コーティングで被覆し、光線が、光学素子を斜めに通過する際に、各層または各コーティングにおいて、主光線方向に対して横方向に同じ応力成分を認め、および板が、径方向の引張応力に対して垂直に屈曲を起こさないようにすることが、通常は有利である。
【００２６】
鏡の形状の光学素子のコーティングを意図する場合、または透過光学素子のコーティング工程の間に光学的使用領域がマスキングされ、コーティングが光学的使用領域の外側のみに施される場合、コーティング材料がはるかに自由に選択され、および十分な接着強度を有して、柱状粒成長の傾向がない限り、金属層またはセラミック層を使用可能である。追加的に、環状に光学的使用領域を包囲するコーティングには、光学的使用領域が広範囲で応力複屈折に至る可能性のある引張層に起因する応力から免れる、という利点がある。光学的使用領域に対する負荷は、層が、作用領域のみにおいて、アクチュエータの接触面またはその周囲に形成されている場合に、更に除去可能である。各接触面が環状溝に包囲されている場合には、環状溝の表面を覆うのみで十分であろう。場合により、環状溝の周囲に直に隣接する平面領域を追加的に覆う。
【００２７】
アクチュエータが、両側で光学素子上に結合する場合、コーティングが、通常は光学素子の両方の表面上に形成される。アクチュエータが、１つの側の上で光学素子上に結合する場合、すなわち作用領域が光学素子の１つの表面上でのみ形成されている場合でも、層またはコーティングを光学素子の互いに対向する両表面に施し、一方の側の上のコーティングが引張応力下にある際に、光学素子の変形を防ぐことが有利であろう。
【００２８】
溶融シリカで構成された光学素子は、合成溶融シリカで構成されたブランクを機械的に処理することで作り出される。一般にブランクの合成溶融シリカは、シリコンを含有する有機または無機前駆物質を、H2およびO2内で、場合により例えば天然ガスのような燃料ガスを加え、燃焼させることで作り出される。SiO2粒子は、すでに炎の中で形成され、およびターゲット上に堆積される。溶融シリカの製造において、非常に熱い炎が熱いターゲット上へ向けられ、粒子が直接ガラス化するいわゆる直接法と、多孔質体をより低い温度で堆積させ、および焼結させてガラス固化体を形成するいわゆるスート法とで区別される。
【００２９】
更なる実施形態において、表面近接体積領域において圧縮応力を発生させる光学素子は、光学素子の残余の体積とは異なる、熱膨張係数勾配および／または熱膨張係数を有する。表面近接体積領域における熱膨張係数が、通常は光学素子の残余の体積よりも大きい。溶融シリカの熱膨張係数（CTE）の違いは、特にこれらの違いが、溶融シリカ製造の間、室温にまで冷却される以前に存在している場合、表面近接体積領域において張力または圧縮応力をもたらすことが可能である。熱膨張係数におけるそうした違いは、例えば不純物原子でドーピングすることで達成可能である。ドーピングは、焼結または熱処理工程以前、または場合により焼結または熱処理工程の間で、それに続く溶融シリカブランクの冷却の前に実行される。熱膨張係数の違いは、ガラス製造の間に、炎に供給される材料または混合物を変えること、それとも単に炎の化学量論量（例えば炎中の含水量を増加する、またはチタニウムドープ材料の場合にはチタニウムの含有量を変化させる）を変えることでも作り出すことが可能である。
【００３０】
更なる実施形態において、圧縮応力を発生させる光学素子は層を備える。層は、圧縮応力を発生させるために、特に融合または熱接合により光学素子の表面に接続され、および層の熱膨張係数は光学素子の材料の熱膨張係数よりも大きい。上記で詳述した蒸着層と類似して、より高い熱膨張係数を有する材料の（より厚い）引張層を、光学素子に対して、または少なくとも作用領域、すなわち最大引張強度による破壊のリスクのある領域に対して、高温で施すことが可能である。この場合、例えばより高い熱膨張係数を有するガラスまたは（ガラス）セラミックス等、異なる材料で構成された例えば板状のボディは、光学素子のラップ加工または研磨加工された表面であるグラウンド面上に、例えば接合または溶着される。
【００３１】
ケイ酸塩ガラスは、溶融シリカよりも著しく低い融点を有し、および溶融シリカのガラス転移温度未満で、既に機械的な固定接続に入る（高温接合）。特殊なアルカリ溶液で、機械的な固定接続を数100℃の温度で既に作り出すことが可能であり（低温ボンディング）、またはガラスペーストで作り出すことができる（「フリットボンディング」）。より高い膨張係数を有する層は、場合により、レーザを使用する放射で局所的に融合させたガラスパウダーにより、作り出すことも可能である。
【００３２】
上述の全ての場合において、接続が作り出された際の層は、従来のコーティングの場合より著しく厚い。従って、波面補正のために要求される光学素子の変形が、過度に大きい厚さに妨げられないよう、接続が作り出された後に、例えば溶着層または接着層を研ぐ、または研磨するかによって、より薄くすることが必要である。環状溝が、光学素子上でアクチュエータの接触面の周囲に形成されている場合には、例えば異なるガラスの層を、基板としての役割を果たす光学素子OEの材料中に溶融させることが可能であり、およびその後、再び環状溝Nを作り出すために、切削処理により除去可能である。
【００３３】
更なる実施形態において、イオン、特に金属イオン、金属原子または他の物質が、圧縮応力を光学素子の少なくとも表面近接体積領域において発生させるために、取り込まれる。例えばコーニング（Corning）（登録商標）のゴリラ（Gorilla）（登録商標）のような強化ガラスは、より大きなイオン（この場合：カリウム）を有する塩のホットメルト中に導入された、アルカリ金属ケイ酸塩ガラス（この場合：アルミノケイ酸ナトリウムガラス）によって製造される。この結果、ガラス表面からナトリウムイオンが溶解され、反対にカリウムがガラス中に取り込まれる。カリウムイオンはより大きく、および圧縮応力下のガラスの表面に位置する。プレストレストコンクリート素子の場合と同様に、外部から導入された引張応力が圧力領域から局所的に離れる作用を持たないよう、確実を期する。更に、ノッチでのクラックの成長が抑制される。数10μmのドープ層で、ガラスの引張強度を１オーダーの大きさを超えて増加させるために十分である。以下のリンクを参照されたい。“http: //www. gasesmag. com/features/2013/May/Glass_May_2013. pdf”.金属が塩メルト内でイオンとして存在している間、イオンが、通常はガラス内で共有結合し、例えば金属原子の形状として存在し、共有結合は異なる度合いのイオン性を有する。例として挙げると、Naは例えばSiよりも強いイオン結合性を有する。純粋な溶融シリカは金属を含有しない。しかしながら、例えばTiのような多くの四価金属は、Siに替わって、ガラス母材中に取り込まれることが可能であり、NaおよびCuのような異なるイオン価を有する金属は、十分な高温でガラス中に拡散可能であり、そこで取り込まれることが可能である、と知られている。
【００３４】
一発展実施形態において、イオン、金属原子または他の物質は、イオン交換または気相からの内方拡散により、表面近接体積領域中に取り込まれる。この発展実施形態において、イオンをガラス中に、イオン交換法で、または気相から即ちイオン交換なしで内方拡散し、上記で特定された値の範囲、即ち少なくとも1Mpa乃至1000Mpa、または場合によってそれよりも高い圧縮応力を、通常は1μmを超え、場合により1mmまで、またはそれを超える厚さを有する表面近接体積領域において調整することを提案する。
【００３５】
溶融シリカ内のほぼ全ての金属イオンが、UV波長範囲で高程度の吸収という結果となるため、透過光学素子の場合には、光学素子の材料と同じ材料、または光学素子の材料におけるよりも拡散が一層ゆっくりと進行する材料で光学的使用領域を覆い保護することが、通常は必要となる。代替的に、光学的使用領域を保護するために、ドーピングの前に保護ビードを施してブランクに事前に輪郭形成し、およびドーピングの後に保護ビードを除去可能である。
【００３６】
アルミニウムは、193nmの波長で、溶融シリカにおける吸収が顕著に増加する結果とならない数少ない金属のうちの１つである。複数cmの厚さまでのレンズ素子ブランクのためには、ppm範囲のアルミニウム濃度は許容可能と思われる（米国特許出願公開第2005/0112380号明細書を参照）。このことから、ドーピングはパーミルの範囲、またはパーセントの範囲でさえも、数μmの厚さを有する表面近接体積領域に対して許容可能と推測できる。
【００３７】
従って、溶融シリカで構成された透過光学素子を全領域に亘ってドープすることを意図する場合、またはマスキングが十分に有効でない場合には、アルミニウムまたは類似の化学要素を、ドーピング目的に使用することを提案する。マスキングは、光学的使用領域の外側で一層高い濃度を可能とするために、例え効果が限られているとしても、保持可能である。光学素子が、溶融シリカ、チタニウムドープ溶融シリカ、ガラスセラミックスまたはセラミックスから構成された鏡である場合、ドーピングが基板の熱膨張係数に著しく影響しない限り、光学使用領域の保護手段は要求されない。
【００３８】
言うまでもなく、上記で詳述した引張層と同様に、透過素子および鏡に対しても、１つの側または両側の上でイオンを導入して、光学的非使用領域、各アクチュエータの接触面または接触面の周囲の作用領域、および特に各アクチュエータの接触面の周囲に存在可能な環状溝に制限可能である。
【００３９】
更なる発展実施形態において、イオンは、イオンビームを使用する注入により、表面近接体積領域中に取り込まれる。注入には、非金属イオンまたは金属イオンを使用可能である。通常は注入が、イオンを室温で、場合により注入されたイオンの移動性を助長するために僅かに高い温度で、溶融シリカ中に内方拡散させることで実行される。すでに水素が添加された基板は、基板がボンバードメント下で過度な程度にまで温度が上昇し、結果的に水素の外方拡散に至らないよう、冷却することも有利であろう。これには追加的に、基板としての役割を果たす光学素子が室温に、またはほぼ室温に留まることが可能であり、および浸透深さと濃度プロファイルを、イオンおよびイオン源の加速電圧を選択することで制御可能、という利点がある。更に、より狭く境界が画定されたイオンビームを使用することで、横方向ドーピングプロファイルが制御可能であるため、注入に供されない表面領域に対してのマスキングは、場合により完全に省略可能である。
【００４０】
イオン注入は、通常は表面近接体積領域の（溶融シリカ）材料の密度を減少させる結果となる。注入されたイオンは、ガラス母材上に力を及ぼす。この力は、下に存在する材料とせん断耐性的に接続された溶融シリカの表面近接体積素子を膨張させる結果となる。表面近接体積領域中にはイオンが注入され、従って圧縮層を形成し、および下に存在する溶融シリカに、所望のプレストレスが発生する結果となる。この方法を一般化すると、ドーピングは、任意の種類の粒子ビーム、および非金属材料を使用して実行可能である。
【００４１】
更なる実施形態において、光学素子は、圧縮応力を発生させるために、少なくとも１つの気体、特に希ガス、および／または窒素を添加される。気体は溶融シリカ内で分子的に溶解する。つまり気体原子または分子は、ガラス母材の間隙に取り込まれる。１つ以上の気体が、通常は例えば500℃を超える高い添加温度で、および一般に気圧に比べて高い圧力で、光学素子中に取り込まれる。
【００４２】
UV用途に所望される、水素の溶融シリカ中の内方拡散の場合、mmあたり1018分子/cm3を超える高い濃度勾配が発生する限り、屈折率の変化に加えて、測定可能な大きさの応力複屈折も発生することが知られている。基本的に、5％乃至1000％の水素分圧で複数週間に亘り、１つ以上のステップで行なわれる従来の水素添加の後に、少なくとも１０倍は増加された分圧で、短い添加フェーズを実行可能であろう。水素分圧は、上記の定義に従って全圧に依存する。つまり、例えば1atmで100％の水素分圧は、10atmで10％（即ち90％の不活性ガス）の水素分圧に対応する。しかしながら水素は室温でも外方拡散し、および（200℃または300℃まで、および２時間までの）従来の反射防止コーティング、または室温で複数年の貯留の後に、数10μmの厚さを有する空乏ゾーンが形成される。従って、水素が内方拡散する結果、機械的強度の向上は限られた時間でしか継続しない。それにもかかわらず、個別の場合において、そうした機械的強度の向上は、光学素子に総寿命を達成させる効果を有する。なぜなら、負荷が変化する場合の経年は、水素の外方拡散が進行し、および全体的な圧縮応力が減少した後に、局所的に著しい引張応力がかかった場合に、ようやく開始するからである。
【００４３】
しかしながら、より有利には、室温で分子水素よりもゆっくり拡散する気体、またはその気体を使用することで、水素を使用した場合よりも顕著に高い濃度、および従って高い圧縮応力が可能であり、しかもガラスに対して他の損傷を与えることがない（1018分子/cm3を超える水素含有量は、一般に光学特性において、レーザ誘発性の変化をもたらす結果となる）気体を使用して濃度勾配を設定し、圧縮応力を得る。このためには、特に希ガスおよび窒素が適している。
【００４４】
室温で水素よりゆっくり拡散する気体の場合、工程時間を短縮するために、500℃を超える添加温度を使用することが適切である。更に、数マイクロメートルの厚さを有する表面層への添加が、この温度の場合に数分または数時間より長く継続する場合には、水素の冷添加、すなわちより低い温度での添加の前に、変形ガスを添加すべきである。濃度および張力の横方向の制御は、例えば圧縮応力をアクチュエータの接触面の領域の作用領域においてのみ発生させるために、光学素子、またはそれから光学素子が製造されるブランクを、マスキングする、または事前に輪郭形成することで実行可能である。一般に、圧力および温度が高い場合には、事前の輪郭形成がより有利である。
【００４５】
一発展実施形態において、気体の含有量は、少なくとも表面近接体積領域において、1×1016分子/cm3、好適には5×1016分子/cm3、特に1×1018分子/cm3を超える。所望の圧縮応力を発生させる気体または気体分子の濃度は、使用される気体に左右される。通常は、例えばArのような軽量分子の場合には高い濃度が要求され、大分子の場合には、通常は比較的低い濃度が要求される。更に、大分子を含む気体を使用することが有利である。なぜなら、こうした気体は水素よりもゆっくり拡散するため、光学素子の作動の間、光学素子から外方拡散しないためである。気体を、表面近接体積領域でそうした高い濃度とするには、特に希ガスまたは窒素である気体を、（内方拡散を促進すべく）高圧および高温で内方拡散させて達成可能である。内方拡散された気体の濃度が高まると、表面近接体積領域に高い圧縮応力をもたらす。
【００４６】
一実施形態において、光学素子の材料は、表面近接体積領域において圧縮応力を発生させるために、光学素子の残余の体積から逸脱する密度および／または密度勾配を備える。表面近接体積領域が、光学素子の残余の体積の密度と異なる密度を備え、表面近接体積領域の密度が、光学素子の残余の体積の密度を下回る場合、異なる密度で圧縮応力をもたらすことが可能である。この場合、表面近接体積領域は、膨張し、および表面近接体積領域とせん断耐性的に接続された、下に存在する（非ドープの）残余の体積に引張応力をもたらす傾向にある。
【００４７】
表面近接体積領域において密度差が作り出される方法に応じ、表面近接体積領域での密度分布は、均一とするか、または同様に勾配を有することが可能である。勾配は、例えば表面に対して実質的に垂直に走ることが可能である。最大の密度差は表面で発生し、および表面からの距離が大きくなるにつれて、密度は本体の残余の部分の密度に徐々に調和する。いずれにしても、表面で所望の圧縮応力が発生する結果となるよう、密度勾配が選択されるべきである。
【００４８】
更なる実施形態において、溶融シリカは、表面近接体積領域において、光学素子の残余の体積におけるよりも、通常は少なくとも１％高い密度を有する。光学素子の密度は、UV光、電子ビーム、エックス線または一般的な高エネルギー放射線により圧縮をもたらすことで、表面近接体積領域において増加可能である。２体積％、または場合により３体積％までの永久的な圧縮は、（例えば約100eV程度の粒子エネルギーでの）電子放射、および（例えば10nm未満の波長での）エックス線放射により達成可能である。この場合浸透深さは極めて小さく、極端な場合でも、放射のエネルギーに応じて数nmである。原則として、工程の信頼性のためには、面積要素毎に、やや過度に高い投与量を使用することが有利である。なぜならその場合、各位置で、飽和およびそれに従う同じ圧縮が、どこででも達成されるためである。
【００４９】
表面近接体積領域において圧縮されたガラスは、引張層のように作動し、および下に存在するガラスに圧縮をもたらす。蒸着された引張層または上記で詳述したコーティングとは異なり、圧縮された体積領域は、下に存在するガラス上ではるかに大きな接着強度を有するため、所定の破壊位置のある柱状構造を有さない。従って圧縮の結果、よりおおきな応力を調整可能であり、およびノッチ応力、または蒸着された引張層におけるクラック、または蒸着された引張層の脱離等に起因する、寿命に関する問題を回避可能である。言うまでもなく、表面近接体積領域と表面に対して垂直な光学素子の残余の体積の間の移行部は、不連続的、または連続的とすることが可能である。必須となるのは、通常は少なくとも１％は表面で増加された密度が、結果的に表面近接体積領域において、または下に存在する光学素子の残余の体積への移行部で張力となり、これが結果的に所望される圧縮応力となることである。
【００５０】
光学素子の材料が緻密化または圧縮されることは、特にアクチュエータの接触面の周囲の島状の表面領域において有利である。この方法はまた、環状に接触面を包囲する溝の表面を硬化させるためにも有利であると証明されている。
【００５１】
更なる発展実施形態において、光学素子の材料は、少なくとも表面近接体積領域において、700（重量）ppmを超える高いOH含有量、および5×1017分子/cm3を超える水素含有量を有する。溶融シリカ、特に700ppmを超える高いOH含有量、および通常は5×1017分子/cm3を超える高い水素含有量を有するそうした溶融シリカは、低いエネルギー密度（例えば193nmの波長で20μJ/cm2）を有するUVレーザ光で照射されると膨張する、いわゆるレアファクションの傾向がある。これは、（193nmに関しては）記事「マイクロリソグラフィ用に193nmで低フルエンスArF放射線が数百億パルス照射される溶融シリカ材料の挙動」R. G. Morton他、Proc. SPIE Vol. 4000、2000年７月（“Behaviour of fused silica materials for microlithography irradiated at 193 nm with low-fluence ArF radiation for tens of billions of pulses”, R. G. Morton et al., Proc. SPIE Vol. 4000, July 2000）において初めて記述されたものであり、また、記事「ArFレーザが照射された溶融シリカの加速寿命テスト」Ch. Muhlig他、Proc. SPIE, Vol. 7132、2008年１２月（ “Accelerated life time testing of fused silica upon ArF laser irradiation” by Ch. Muhlig et al., Proc. SPIE, Vol. 7132, December 2008）、または上記で引用した米国特許出願公開第2005/0112380号明細書を参照されたい。そうした高いOH含有量を有するガラスは、マイクロリソグラフィ用に193nmでは、ごく稀に使用されるのみであるが、場合により薄い板状の光学素子に、特によく適しているかもしれない。この場合には、前照射により、少なくとも作用領域つまり最も応力が高い領域において硬化を実行可能であると思われ、および後硬化は、光学素子の作動の間に、迷光により実行される。コーニング（Corning）（登録商標）のチタニウムドープ溶融シリカ（ULE）（登録商標）もレアファクションに適した組成を有しており、この材料で構成された鏡は、同様に上述のように硬化されることが可能である。
【００５２】
高エネルギー照射下でのレアファクションの発生は、長い間に亘って既知であり、J. E. Shelbyの「水素含浸のガラス質シリカにおける放射効果」1979年（“Radiation Effects in Hydrogen-impregnated Vitreous Silica,” J. Appl. Phys. 50, 3702）を参照されたい。この場合、電子ビーム圧縮と同じ源を、照射源として使用可能であり、薄い引張層に替わってやや厚い圧縮層が、照射源およびガラスパラメータ（OH含有量、H２含有量）を適切に選択することで作り出される。
【００５３】
更なる実施形態において、圧縮応力が、光学素子、好適には光学素子の表面近接体積領域を、通常はレーザビームによりアニーリングすること（すなわちレーザアニーリング）、または光学素子を表面近接体積領域において溶融することで発生される。溶融は、通常はレーザビームにより（局所的に）実行される（いわゆるレーザ研磨）。レーザビームの使用に加えて、または代替として、浸透深さの小さい他の高エネルギー放射線、または電子ビームも、加熱または溶融のために使用可能である。
【００５４】
上記で詳述した、ガラスの化学的硬化に加えて、物理的硬化（アニーリング）も知られている。上述した硬化方法の場合とは異なり、アニーリングは、例えばスパッタリングによって検出されるかのような、光学素子の材料の組成に変化を引き起こすことがない。更に、圧縮応力が優勢であり、かつ応力光学的にもはや検知不能な、極めて小さい体積領域を作り出すことが可能である。しかしながらラマン分光法、特に共焦点ラマン分光法は、ガラスの仮想温度における変化、または他のボンディングパラメータを、＜1μｍの空間解像度でさえ検知可能であり、表面近接体積領域に限定されたアニーリングおよび光学素子の局所的な溶融の双方を検知可能である。
【００５５】
テンパリングの間の光学素子の形状（形態）の変化が、不所望なものである場合、ガラス材料は、ガラス転移温度TG未満の温度で、および低緩和温度を丁度上回るようにされ、および複数日または複数週間この温度で保たれる。その後ガラスは、その上に吹き付けられる気体、または水、好適には氷水、または液体窒素等への液浸により冷却される。冷却によるクエンチングは、最初に引張応力を、より迅速に冷却される表面で形成する効果を有し、この引張応力は塑性変形により低減される。この変形は氷結され、および温度差が相殺された後に表面に圧縮応力をもたらす。この圧縮応力は、こうして得られたガラスの強度を著しく向上させ、機械的負荷および熱的負荷に耐える。
【００５６】
この手順は溶融シリカの場合にも可能であるが、約1200℃付近の温度がアニーリングに必要である。透過光学素子を完全にアニールすることを意図すると、その場合ナトリウムが表面近接層中に内方拡散するため、そうした高温では透過損失の恐れがある。更に、光学表面の粗さおよび寸法的有効性（形態）に関する要件が保証不能となりかねないため、続く研磨および（おそらくは局所的な）補正が必要となる可能性がある。更に、液体窒素内でクエンチングする場合、圧縮ゾーンを数10μmへ限定することが困難であるため、ガラス板は、巨視的すなわち表面近接体積領域のみに限らず張力を与えられる可能性があるため、光学的に著しい応力複屈折を有することがある。
【００５７】
従って好適には、透過性の溶融シリカ素子のみならず、溶融シリカ、チタニウムドープ溶融シリカ、ガラスセラミックスまたはセラミックスで構成された鏡のためにも、アニーリングおよび硬化にレーザビームを使用する。このために、横方向に、通常は局所的にアクチュエータの接触面の近傍において、ガラスは１つ、または複数のレーザパルスにより加熱される。硬化される領域は、レーザパワーを十分として、区分的に加熱されるか、さもなければ走査される。
【００５８】
レーザ放射線が光学素子の材料に吸収されるよう、ガラス表面上に吸収層を（一時的に）施すか、またはガラス材料内で良好に吸収されるレーザ波長を選択しなければならない。この場合に溶融シリカに対しては、赤外光＞3500nm、特にCO2レーザからの10.6μmの光、および更には、いわゆる水の帯域である約2700nm、2150nmまたは1400nmの範囲の波長、および175nm未満のUV放射線が適している。短い光パルス（psおよびfs）の場合、近UV波長範囲（例えば355nmまたは266nm）の光も使用可能である。この場合、高吸収に対して、初期に多重光子を使用して、なだれ吸収に備える。チタニウムドープ溶融シリカに対しては、同様にIR波長が選択される。しかしながらUV波長範囲においては、近UV波長範囲のUV光で、すでに十分である。ガラスセラミックスの場合、全ての波長を使用可能であり、残余の透過に応じて可視波長も含まれる。
【００５９】
吸収層で放射線が吸収される、またはガラス内で高吸収され、従って光学的な浸透深さが極めて小さい場合、熱的な浸透深さはレーザパルス（個別のレーザパルス）の持続時間（連続波レーザの場合には照射の持続期間または高反復率レーザの場合にはバーストの持続期間）により決定される。特にpsおよびfsレーザを使用すると、数μm乃至nmの、熱的な浸透深さが可能である。そうした薄い層の冷却は、数ナノ秒内に、（放射法則に起因する極めて高い温度に主として関連する）表面からの放射、および（DTにおいて線形の）基板中への放熱により実行される。個別の短パルスのパワーが不十分である場合、ビーム直径を低減可能であり、および繰返レーザを走査方法で使用することで、面を硬化可能である。＞1000℃の温度で加熱された領域のみが硬化されるため、照射領域が数10℃または100℃で巨視的に加熱されるにもかかわらず、硬化は、極めて薄い表面近接体積領域のみで発生する。吸収層が存在しない場合、浸透深さは、パルス持続時間のみでなく、波長を選択することによっても制御可能である。
【００６０】
300℃乃至500℃を超える温度が、秒の端数ほどの極めて短い期間でのみ存在し、更に、好適にはそうした温度が光学素子の光学的使用領域の外側でのみ発生するため、ガラスに水素を添加した後には、全てのレーザ硬化方法を実行可能である。
【００６１】
圧縮応力が光学的使用領域の外側でのみ発生されると、レーザパラメータについても、ガラス表面がガラス転移温度TGを超える温度にまで加熱され、従って局所的に溶融するよう設定可能である。この結果、クラックへと成長したり、またはノッチに応力が加わることで、表面の強度を低減する可能性のある研磨／エッチングに起因する深部損傷、研削および研磨欠陥、または凹凸を、修復可能である。ガラス（溶融シリカを含む）の典型的な膨張曲線に起因して、局所的な溶融の結果、表面、または表面近接体積領域で、更に大きく、かつ場合により薄い張力が発生する。レーザ溶融用の高性能な光学系の領域において、上述の方法は、レーザ研磨、レーザアニーリングまたはレーザリペアとして既知であり、および機械的な研磨欠陥の補修に使用され、使用波長のレーザによる従前の作動結果である損傷を補修するためにも使用される。
【００６２】
上記で詳述した方法の場合、レーザアニーリングまたはレーザ研磨を、片側または両側で、好適には光学素子の光学的使用領域の外側で環状に、または場合により作用領域で島状、つまりアクチュエータの接触面の近傍においてのみ、または各接触面の周囲に形成された環状溝の内側においてのみ、使用可能である。
【００６３】
更なる実施形態において、少なくとも１つのアクチュエータを光学素子の表面に接続するための、少なくとも１つの接触面は、光学素子の表面に形成された、通常は環状（円環状）である周方向の溝により包囲されている。接触面の周囲につけられた溝は、通常は溝の深さが0.5mm、好適には0.2mmを超えず、レバーの様式で作動するアクチュエータが作動する際に、光学素子における最大引張応力が、接触面で覆われた表面領域ではもはや発生せず、むしろ確実に溝内で発生させる役割を果たす。これは、接触面と光学素子の表面の間に接着剤が導入されている場合に、特に有利である。なぜなら、このようにすることで、接着剤のせん断または分割が防止可能なためである。この場合、溝は、接着剤に覆われた光学素子の表面の領域の周囲に形成される。
【００６４】
この場合、一般に表面の大きな凹形および粗さは残るが、溝をつけた後に、エッチングにより、処理応力および深部損傷を低減可能である。そうした深部損傷がなくとも、表面形状の小規模な変調が影響し、溝内で局所的な応力が急上昇する可能性がある（ノッチ応力）。更に溝の内側表面は、機械的な平滑化および研磨が、容易ではない。従って特に好適には、溝の内側表面は局所的に平滑化され、および上述のレーザ研磨により強化または硬化される。レーザ研磨による溝の硬化で、光学素子の破壊強度が確保され、場合によっては、上記で詳述した圧縮応力をなしとするのに十分な可能性がある。
【００６５】
更なる実施形態において、少なくとも１つのアクチュエータは可動脚部を備える。可動脚部には、アクチュエータを光学素子の表面に接続するための接触面が形成されている。光学素子の表面に接続された脚部は、レバーを形成する。レバーにおいて、脚部の接触面と反対側に、例えばピエゾ素子の形状である作動部材を結合可能であり、脚部に横力を加える。追加的または代替的に、脚部は、光学素子の表面に対して垂直方向に移動可能であり、接触面の領域において、圧縮応力を発生させるか、または光学素子を偏向させる。
【００６６】
光学素子が張力を与えられ、および１つの脚部またはレバー、または一般には複数の脚部またはレバーを調整することで屈曲される結果、波面の高いオーダーに、目標通りに影響を及ぼすことが可能である。レバーとしての役割を果たす脚部は、接触面において、光学素子の一般には平坦な表面に、例えば接着剤である接合剤の助けにより接続可能である。上述の周方向の溝は、接着剤から応力をそらす役割を果たすことが可能である。代替的に脚部またはレバーは、ねじ留め可能でもあり、または表面に施されたメタライズ層上にハンダ付けまたは溶接可能である。
【００６７】
接触面が形成されたレバーまたは脚部が、アルミニウム、鋼または高強度セラミックスから形成され、および光学素子のガラスと十分にせん断耐性のある接続を得ることが可能である場合、結果的に、より高い強度を有する複合材料となる。なぜなら上述の材料の多くが、光学素子のガラス材料よりも高い疲労強度を有するためである。しかしながら、この向上された強度は、脚部の下、つまり接触面が光学素子の表面に接続されている領域においてのみ存在する。脚部が、実質的に長方形を有するか、または側視で急傾斜の台形のプロファイルを有する場合、最大引張応力は、ガラス内部で、接触面で覆われてはいるが、強度が向上されてはいなかった領域の外側で発生する。
【００６８】
本発明の更なる態様は、導入部で記述した種類の光学マニピュレータに関する。光学マニピュレータは、特に上記で詳述したように具現化可能である。すなわち、少なくとも１つのアクチュエータは可動脚部を備え、可動脚部には、アクチュエータを光学素子の表面に接続するための接触面が形成されている。脚部は、少なくとも接触面の領域において輪郭形成プロファイルを備え、この輪郭形成プロファイルの厚さは連続的、特に指数関数的に、接触面からの距離が増加するにつれて減少し、および／または脚部の材料は、少なくとも接触面の領域において、脚部の中心軸からの距離が増加するにつれて連続的に減少する機械的強度を有する。
【００６９】
脚部の直径が、接触面に向かい連続的に増加し、脚部の厚さが連続的、好適には指数関数的に、少なくとも、光学素子の表面から続く部分領域に亘って減少する場合、脚部の強度も、その部分領域の外側領域において減少する。レバーとして作動する脚部が作動すると、それに従って脚部は、脚部の外側領域において徐々に変形可能である。その結果、ガラス内の応力が、より広い作用領域に亘って分布される。その結果、応力はその強度の点では減少するが、接触面と光学素子の表面の間の複合領域において、殆どの部分に対し依然として存在する。輪郭形成プロファイルの選択に対して、追加的または代替的に、脚部材料の強度を変化させる、つまり脚部の組成を異なる合金化層から構成するか、またはドーピング勾配を与えて、脚部の外側領域、すなわち光学素子の表面に結合する中心軸から最も離れた領域で変形能を向上して調整することで、応力を分布させる可能性も存在する。脚部に輪郭形成する、または脚部の強度を変化させることにより、好適には、光学素子の材料内で発生する最大引張応力を、1MPa未満にまで低減可能である。
【００７０】
輪郭形成された脚部、または強度が変化する材料から構成された脚部を使用することに対して、追加的または代替的に、繊維強化された接着層を、光学素子の表面に施すことも可能である。この場合、繊維強化された接着層が、通常は脚部の直径を超えて延在するか、または接触面を超えて外側に向かって延在する。この方法によっても、結果的には、光学素子の材料内の応力を空間的に塗りつぶすことになる。
【００７１】
一般に有機的な接着剤が十分なせん断耐性を有さない場合、または場合により、UV分解またはガス放出を理由として接着剤の使用が許容されない場合、（例えば輪郭形成された）脚部をメタライズ層の上に、ハンダ付けまたは溶接することも可能である。この場合も、使用するハンダの直径および厚さプロファイルを選択することで、光学素子内の応力を塗りつぶし可能である。
【００７２】
更なる実施形態において、輪郭形成プロファイルおよび／または連続的に減少する機械的強度を備える脚部の接触面は、接合剤により光学素子の表面に接続され、および圧縮応力は、脚部が表面に接続される際に熱誘発される機械的応力である。輪郭形成プロファイル、または外側に向かい減少する機械的強度を有する脚部およびガラス基板が、接着剤の硬化またはハンダ付けのために高温にされる場合、一般に脚部は、冷却の間または冷却後に、基板よりも大きな程度で縮むものであるため、1Mpaを超える可能性のある圧縮応力がガラス中に導入される。ガラスの強度は、圧縮圧力を導入し、作動の間に光学素子の材料中に導入された引張応力を、この圧縮応力が反作用で抑えることで、更に向上される。
【００７３】
更なる態様は、マイクロリソグラフィ用の投影レンズに関する。マイクロリソグラフィ用の投影レンズは：少なくとも１つの光学マニピュレータを備え、光学マニピュレータは上述のように具現化され、投影レンズの波面を補正する。従来の光学マニピュレータとは対照的に、波面補正は、光学素子が張力を与えられること、または屈曲されることにより、露光工程の間のリアルタイムの光学素子の作動で実行可能である。このようにして、波面の個別のオーダー、すなわち個別のゼルニケ係数に、目標通りに影響を及ぼすことが可能である。投影レンズは、UV波長範囲において使用する放射線用、またはEUV波長範囲において使用する放射線用に具現化可能である。後者の場合、投影レンズが通常は透過光学素子を備えず、光学マニピュレータが通常はEUVミラーとして具現化される。
【００７４】
一発展実施形態において、光学マニピュレータの光学素子は平行平面板であり、平行平面板は、投影レンズ中、または投影レンズのミラー素子中に導入されている。光学マニピュレータの光学素子は、例えば平行平面板であり、通常は長方形板の形状の透過光学素子とすることが可能である。この場合、光学素子は追加的部品として、投影レンズのビーム路中に導入されている。この場合光学素子は、例えば、結像されるマスクを備えた物体平面と、投影レンズその他の第１レンズ素子の間に配置可能である。この場合、光学素子は平行平面板として具現化されており、約2mm乃至3mmの薄い厚さを有する。この場合アクチュエータが、通常は平面板上で、光学的使用領域の外側で可動脚部と結合する。
【００７５】
言うまでもなく、光学素子は、投影レンズのビーム路の別の場所にも配置可能である。代替的または追加的に、例えば反射屈折投影レンズにおけるように、既にいずれにせよ存在しているミラー素子もまた、波面マニピュレータとしての役割を果たすことが可能である。この場合、アクチュエータは、ミラー素子のミラー基板に作用する。ミラー素子は、例えばUV波長範囲用の投影レンズにおいて、またはEUVリソグラフィ用の投影レンズにおいて、配置可能である。
【００７６】
更なる態様は、上述のように具現化された投影レンズを備える、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置に関する。そうした投影露光装置が、通常は走査作動用に提供される。つまり、結像される構造が配置された物体視野が、露光工程の間に走査される。光学マニピュレータは、走査工程の間にリアルタイムで波面操作するため、または像収差を補正するために使用されることを意図しており、従って結果的に、サイクルが、光学マニピュレータの光学素子の寿命に亘る109以上のオーダーの高い数字となる。走査露光の間に、現に露光されている領域に応じて像収差が変化し、および像収差を直接補正することを意図する場合（フィードフォワードまたは閉ループ）、場合により個別のアクチュエータはその都度、その作動範囲の著しい部分に亘ってスイープしなければならず、これを本願の意味においてサイクル、すなわち露光工程に対応するサイクル、と呼ぶ。光学素子の寿命に亘るサイクル数は、毎時のウエハ（100乃至300wph「wafer per hour」）およびウエハ当たりの露光（数百露光の領域における）に起因する。
【００７７】
一発展実施形態において、光学マニピュレータは、露光工程の間の波面補正用に構成される。光学マニピュレータの光学素子は、少なくとも１０億露光工程（またはサイクル、上記参照）の寿命を有する。波面収差を補正するために、光学素子へ負荷が要求される場合、上記で詳述した方法が実行されなければ、波面補正のために所望される補正範囲を使用すると、光学素子に対して要求される寿命が達成されず、想定されるサイクル数を完了する以前に、既に光学素子の溶融シリカ材料内でクラックまたは破壊が発生する恐れがある。上述の方法により、光学素子の寿命を延長可能であり、または既定の寿命に対して、光学マニピュレータにより達成可能な波面補正範囲を低減する必要がない。
【００７８】
本発明の更なる態様は、上述の光学マニピュレータを製造する方法に関する。方法は：機械的応力を表面近接体積領域中に導入することにより、圧縮応力を、アクチュエータの少なくとも作用領域で発生させるステップであって、機械的応力は特に製造の間に熱誘発されることが可能であるステップか、または、光学素子の表面近接体積領域を圧縮することにより、圧縮応力を、アクチュエータの少なくとも作用領域で、非表面近接体積領域において発生させるステップ、を含む。上記で詳述したように、光学素子が、その表面の領域で熱衝撃を受け、その熱衝撃が光学素子の表面近接体積領域中に機械的応力を導入することで、この光学素子の表面で、圧縮応力を発生させることが可能である。熱衝撃は、例えばレーザアニーリングにより発生可能である。熱誘発される機械的応力は、レーザビームまたは電子ビームにより表面を局所的に溶融させることでも導入可能である。導入される機械的応力を増加させるために、光学素子は加熱後、例えばこの光学素子を液体窒素を使用して冷却する等、迅速に冷却可能である。熱誘発された応力は、場合により光学素子を迅速に冷却することで、事前加熱なしで発生可能であり、例えば液体窒素を使用して、光学素子の表面、または表面に近接する体積領域を冷却する。
【００７９】
代替的に、特に電子である粒子で光学素子の表面をボンバードメントするか、または特にエックス線放射である放射を光学素子の表面に実行することで、光学素子の表面近接体積領域の圧縮を実行可能である。圧縮は、場合により異なる方法で実行可能である。圧縮の結果、表面近接体積領域が、下に存在する非表面近接体積領域上に圧縮応力を及ぼす。
【００８０】
方法の１つの変更方法において、圧縮応力は少なくとも１つの溝で発生される。溝を、光学素子の表面に形成し、およびアクチュエータの接触面を包囲させる。上記で詳述したように、溝は光学素子において、最大応力を吸収する役割を果たす。従って、有利にも、溝の領域において圧縮応力が発生される。この場合圧縮応力は、光学素子の表面近接体積領域または非表面近接体積領域において、同様に発生されることが可能である。
【００８１】
本発明の更なる特徴および利点は、本発明に対して必須の詳細を示す図面を参照とした、本発明の実施形態に関する以下の記載から、および請求項から明らかとなる。個々の特徴は、各ケースにおいてそれら特徴自体により個別に実現可能であり、または本発明の変更実施形態においては、複数の特徴を随意に組み合わせて実現可能である。
【００８２】
本発明の代表的な実施形態を、以下の概略的な図面に示し、および下記の記載において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】マイクロリソグラフィ用の投影露光装置の一実施形態の概略図である。
【図２】a, bは、板状の光学素子および作動装置を備える光学マニピュレータの一実施形態の、概略的な側面図および平面図である。
【図３】a乃至dは、図２a, bの光学素子の表面に作動装置のアクチュエータの脚部を固定する、複数の可能性を示す概略図である。
【図４】a乃至fは、光学マニピュレータの、異なる熱膨張係数を有する材料の光学素子において、圧縮応力を発生させる複数の可能性を示す概略図である。
【図５】a乃至dは、イオン注入および気体の内方拡散による、光学素子における圧縮応力発生の概略図である。
【図６】a乃至cは、圧縮およびレアファクションによる、板状の光学素子における圧縮応力発生の概略図である。
【図７】aおよびbは、レーザ熱処理およびレーザ研磨による、光学素子における圧縮応力発生の概略図である。
【図８】a乃至dは、アクチュエータの脚部に、連続的に厚さが減少するプロフィールのない場合（図８a）およびある場合（図８b乃至d）の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００８４】
図面に関する以下の記載において、同一または機能的に同一の部品に対しては、同一の符号を使用する。
【００８５】
図１は、マイクロリソグラフィ用の投影露光装置WSCの一実施形態を示す。マイクロリソグラフィ用の投影露光装置WSCは、半導体部品の製造および他の微細構造部品の製造に使用可能であり、および数マイクロメートルの端数までの解像度を得るために、深紫外（DUV）範囲からの光または電磁放射線で作動する。ArFエキシマレーザは、約193nmの使用波長λを有し、一次放射源または光源LSとしての役割を果たす。他のUVレーザ光源、例えば157nmの動作波長を有するF2レーザ、または248nmの動作波長を有するArFエキシマレーザも、同様に可能である。
【００８６】
光源LSの下流に配置された照明系ILLは、その出口面ESにおいて、大きく、鋭く境界が画定された照明視野を発生させる。照明視野は、光路において照明視野の後ろに配置された投影レンズPOのテレセントリシティ要件に適合させる。照明系ILLは、異なる照明モード（照明設定）を設定する装置を備え、および、例えば異なる度合いのコヒーレンスσを有する従来のオンアクシス照明と、オフアクシス照明の間で切換え可能である。オフアクシス照明モードは、例えば円環状照明、またはダイポール照明、またはクワドラポール証明、または他のいずれかの多極照明を備える。適切な照明系の構成は自体公知であるため、本明細書中では詳説しない。米国特許出願公開第2007/0165202号明細書（国際公開第2005/026843号に対応）は、多様な実施形態において使用可能な照明系の例を開示する。
【００８７】
そうした光学的部品は、レーザLSから光を受けとり、およびその光から、投影露光装置WSCの照明系ILLに属するレチクルMに向かう放射照明を形成する。
【００８８】
マスクM（レチクル）を保持および操作する装置RSは、レチクルに配置されたパターンが投影レンズの物体平面OSに位置するよう、照明系の後ろに配置される。物体平面OSは、照明系の射出平面ESと一致し、および本明細書中ではレチクル平面OSとも称される。マスクはこの平面において、走査作動のために、光軸OA（z-方向）に対して垂直な走査方向（y-方向）へ、走査駆動装置の助けで移動可能である。
【００８９】
投影レンズPOは、レチクル平面OSの後ろに続く。この投影レンズは低減レンズとして作用し、およびマスクMに配置されたパターンの像を、例えば1:4(│β│=0.25)、または1:5(│β│=0.20)の縮尺で、フォトレジスト層で被覆された基板W上に結像する。この基板の感光性基盤表面SSは、投影レンズPOの像平面ISの領域に位置する。
【００９０】
露光される基板は、本実施形態の場合は半導体ウエハWであり、光軸OAに対して垂直なレチクルMと同期して、ウエハを走査方向（y-方向）に移動させるために、走査駆動装置を備えた装置WSにより、保持されている。装置WSは「ウエハステージ」とも称され、および装置RSは「レチクルステージ」とも称される。これらは、走査制御装置により制御される走査装置の部分である。走査制御装置は、本実施形態の投影露光装置の中央制御装置CUに一体化されている。
【００９１】
照明系ILLにより発生される照明視野は、投影露光の間に使用される、有効な物体視野OFを画定する。本実施形態の場合、この視野は長方形であり、および走査方向（y-方向）に対して平行に測定された高さA、および、それに対して垂直（x-方向）に測定された幅B＞Aを有する。アスペクト比AR=B/Aは、一般に２と１０の間、特に３と６の間である。有効な物体視野は、光軸（オフアクシス視野）に沿ったy-方向に、少し離れている。有効な像視野は、有効な物体視野と光学的に共役であり、像面ISにおいて、有効な物体視野と同じ形状、および高さB*と幅A*の間で同じアスペクト比を有するが、実寸の視野サイズは、投影レンズの結像スケールβ、つまりA*=│β│AおよびB*=│β│Bにより縮小される。
【００９２】
投影レンズが、液浸レンズとして設計および作動される場合、投影レンズの作動の間、放射線は、投影レンズの射出面と像平面ISの間に位置する浸液の薄層を通過する。液浸作動の間、像側開口数NA＞1が可能である。ドライレンズとして構成することも可能である。この場合、像側開口数は、値NA＜1に限られる。高解像度投影レンズに典型的であるこのような条件下で、例えば0.15より大きい、または0.2より大きい、または0.3より大きい値である、比較的大きな開口数を備えた投影放射線が、投影レンズにおいて、いくつか、または全ての視野平面（物体平面、像平面、もしかすると１つ、または複数の中間像平面）の領域に存在する。
【００９３】
図１に示す投影レンズPOは反射屈折投影レンズであり、第１の純粋に屈折性のレンズ部分、凹面鏡CMを備えた第２の反射屈折レンズ部分、および第３の純粋に屈折性のレンズ部分を備える。第２レンズ部分は偏向装置を備える。偏向装置は、プリズム状に具現化され、物体平面OSから来る投影放射線を凹面鏡CMへと反射するために第１平面偏向鏡FM1を、および第１偏向鏡FM1に対して直角な第２偏向鏡FM2を備える。第２偏向鏡FM2は、凹面鏡CMにより反射された投影放射線を、像平面ISの方向へ偏向する。比較的に基本的な構成を備えた液浸レンズは、例えば国際公開第2004/019128号が開示する。液浸作動の間、像側開口数NA＞1が可能である。ドライレンズとして構成することも可能である。この場合、像側開口数は値NA＜1に限られる。
【００９４】
投影レンズまたは投影露光装置は、光学的な波面操作系WFMを備える。波面操作系WFMは、波面操作系WFMの光学的効果を、制御信号により可変に設定可能にするという意義で、物体平面OSから像平面ISに伝播する投影放射線の波面を動的に変更するよう構成される。本実施形態における波面操作系WFMは、光学素子OEを有する光学マニピュレータMANを備える。光学素子OEは、投影ビーム路において、投影レンジPOの物体平面OSに直接に近接し、および光学素子OEの表面形状SFを、作動装置DRの助けにより可逆的に変化させることが可能である。
【００９５】
更に説明するために、図２aは光学マニピュレータMANの、x-z平面における概略的な縦断面図を示す。光学マニピュレータMANは、投影放射線に対して透過性を有する材料、例えば合成溶融シリカで構成された板状の光学素子OEを備える。図示の例では、光学素子OEは平面板として具現化されており、および約2mm乃至3mmの厚さを有する。作動装置が作用しないと平坦である、光学素子OEの表面形状SFは、作動装置DRの作用により、図２aに示す波状の表面形状に変化される。波状の表面形状SFを発生させるために、作動装置DRは複数のアクチュエータAKを備える。アクチュエータAKは、互いに独立して作動可能であり、および図２bにおいては単純化され、円形に図示されている。
【００９６】
アクチュエータAKは、図２bに示す光学的使用領域の外側で、光学素子OE上に結合する。この光学的使用領域の外周は、図２aにおいて破線で示される。光学的使用領域FPは、有効な物体視野OFから来る光線により照明される。光学的使用領域FPは、「フットプリント」とも称される。光学素子OEは、物体視野OFに近接して配置されているため、投影放射線に使用される光学領域FPは実質的に、照明された物体視野OFの長方形を有し、長方形の角領域は、やや丸みを帯びている。
【００９７】
アクチュエータAKは、投影放射線がアクチュエータAKで散乱、または反射されることを防止するために、光学的使用領域FPの外側に配置されている。アクチュエータAKは、光学素子OEが屈曲されることが可能であり、および表面形状SFが定義された波状に至ることが可能であるように、板状の光学素子OE上に結合する。この場合、z-方向に対して平行に測定された波の振幅つまり光学素子OEのz-方向への偏向、およびx-方向で測定された隣接する波頂の間の距離つまり波紋の波長または周期の双方を、異なる値に設定可能である。本実施形態の場合は、x-方向に正弦波プロファイルが設定されている。
【００９８】
図２bは、光学素子OEの表面形状が、この方向で、複数の極大値（図２aでは波頂で示され、図２bでは符号「＋」で示される）を有し、およびその間に複数の極小値（図２aでは波底で示され、および図２bでは「−」で示される）を有することを概略的に示す。言うまでもなく、図２bに示すアクチュエータAKの配置は単に例示的なものであり、アクチュエータAKは、光学素子OEを所望通りに屈曲させるために、光学的使用領域FPの周囲に異なる態様で配置可能である。
【００９９】
光学素子OEに作用するために、各アクチュエータAKは、図３a乃至dに図示された脚部Fを備える。脚部Fはその下端に接触面Kを備える。接触面Kは、脚部Fに面した光学素子OEの第１表面O1へと接続する役割を果たす。アクチュエータAKの作動素子は、例えばピエゾ素子として具現化可能であり、脚部Fにおいて光学素子OEの表面O1から離れる方向に面する端部で、脚部F上に結合する。図３a乃至dで認識可能なように、脚部F上に及ぶ力は、脚部Fの上部部分領域において横方向の力成分を有するため、脚部Fがレバーとして作動する。
【０１００】
図３aに示す例において、脚部Fは、光学素子OEの表面O1に接着接合されている。つまり、接着層10が接触面Kと表面O1の間に導入されている。図示の実施形態の接着層は、光学素子OEからのUV波長範囲の漂遊放射光線から接着層10を保護する、保護層11に施されている。保護層11は、UV波長範囲の放射線に対して非透過性を有する材料からなる。
【０１０１】
図３aの矢印で視覚化された力が脚部Fに作用する場合、引張応力が脚部Fから光学素子OEの材料へと伝達される。この引張応力は作用領域IAにおいて最大値になると推測される。図示の実施形態の作用領域IAは、光学素子OEの表面O1において接触面Kまたは接着層10に覆われた領域に、部分的に重なる。作用領域IAは、脚部Fにおいて、横力の有効方向に対して反対側に形成されている。通常は、脚部FにかかるアクチュエータAKの力の有効方向が、x-y平面において特に任意に変更可能であるため、光学素子OEにおいて最大引張応力が発生する作用領域IAは、通常は環状に接触面Kの周囲に拡がる。
【０１０２】
引張応力を接着層10からそらすために、図３bに示す光学素子OEの場合には、脚部Fまたは脚部Fの接触面Kが、光学素子OEの表面O1につけられた環状溝Nで包囲されている。この場合、作用領域IAは溝Nの内側に形成されている。つまり、レバーの役割を果たす脚部Fを偏向する間の最大引張応力は、溝Nの内側で発生する。
【０１０３】
図３cは、脚部Fを光学素子OEの表面O1に固定する、更なる可能性を示す。光学素子OE内には孔が導かれ、ねじ12は孔の内部に挿入される。このねじは、脚部F内に形成された内径ネジにねじ留めされる。各シム13, 14は、脚部Fと光学素子OEの第１表面O1の間、およびねじ12の頭部と光学素子OEの第２表面O2の間に、導入されている。
【０１０４】
図３dに示す脚部Fの場合、光学素子OE上に脚部Fをハンダ16でハンダ付け、または溶接するために、光学素子OEの表面O1にメタライズ層15が施されている。言うまでもなく、図３a乃至dに示す実施形態の代替実施形態として、アクチュエータAKまたはアクチュエータAKの脚部Fは、光学素子OEの対向する両表面O1、O2上にも結合可能である。
【０１０５】
図３a乃至dに示す全ての場合において、光学素子OEの屈曲を可能とするために、せん断に耐性のある接続が、脚部Fと光学素子OEの間に作り出される。光学素子OEが屈曲する間、引張応力が、脚部Fの接触面Kに近接する作用領域IAに導入される。この引張応力は、1Mpaを超える可能性があり、場合により10Mpaを超えるか、またはそれよりも高くなる可能性がある。光学素子OEの溶融シリカ材料の引張強度は、静荷重に対して約50Mpa乃至60Mpaである。
【０１０６】
投影露光装置WSCの中央制御装置CUは、リアルタイムで波長収差を補正するために、投影露光装置WSCの露光作動の間、光学マニピュレータMANの作動装置DRに対して連続的に作用し、光学素子OEの引張負荷および圧縮負荷を、頻繁に、かつ大きく変化させる。従って、光学素子OEが計画寿命に達する以前に、光学素子OEにクラック形状または破壊形状が形成される可能性がある。
【０１０７】
光学素子OEの溶融シリカ材料は、圧縮応力に対して極めて無反応であるため、光学素子OEの寿命を延ばすために、圧縮応力の形態のプレストレスを、光学素子OE中に導入することを提案する。圧縮応力は、アクチュエータAKの脚部Fの旋回運動がもたらす引張応力を反作用で抑制するため、光学素子OEの材料は常に圧縮負荷を受けるか、または少なくとも光学素子OEの材料内の引張応力が、反作用で抑制する圧縮応力により低減可能である。上記目的に適した圧縮応力は、この場合1Mpaを、好適には100Mpaを、特に500Mpaを超えるものとすべきである。
【０１０８】
光学素子OE内でこの大きさのオーダーの圧縮応力を発生させるために、張力調整装置MOにより、外的な圧縮応力を発生させることが可能である。張力調整装置MOは、図２bに示すように、板状の光学素子OEを囲む。張力調整装置MOは、光学素子OEの外縁上に締まり嵌めされた、環状の金属製マウントとして具現化可能である。張力調整装置MOは実質的に、光学素子OEの２つの主軸（xおよびy）に沿って、圧縮応力を導入する。機械的な張力調整装置MOが、通常は複数Mpaの大きさのオーダーの圧縮応力を光学素子OE中に導入可能であるため、アクチュエータAKにより導入される同じ大きさのオーダーの引張応力を相殺可能である。
【０１０９】
図４a乃至fに示す光学素子OEの場合、圧縮応力を発生させるために、光学素子OEに施された少なくとも１つの引張層により、対応する引張応力が、光学素子OEの少なくとも１つの表面O1, O2上に及び、光学素子OEにおいて下に存在するガラス材料が圧縮応力を受ける。光学素子OEの表面O1, O2で引張応力を発生させるために、（熱膨張係数CTE1を有する）光学素子OEの材料よりも大きな熱膨張係数CTE2を有する材料を使用可能であり、つまり、CTE2＞CTE1が成り立つ。
【０１１０】
図４aに示す実施形態の場合、引張応力は、光学素子OEの各表面O1, O2に施されたコーティング17, 18により発生される。コーティング17, 18を施すために、光学素子OEが通常は加熱され、およびコーティング材料は各表面O1, O2上に蒸着されるか、または場合により、イオンビームの補助を受け、スパッタリングにより光学素子OEに施される。コーティング17, 18、および基板としての役割を果たす光学素子OEを冷却した後、コーティング17, 18は、熱膨張係数CTE2がより高いために、光学素子OEの材料よりも大きな程度で収縮し、コーティング17, 18が引張応力（図４aで矢印で示す）を発生する。この引張応力が結果的に、光学素子OEの材料内で、対向する圧縮応力Sを導く。コーティング温度が、約300℃乃至500℃の範囲にある場合、コーティング工程は、要求される可能性のある光学素子OEへの水素の添加工程の前に実行されなければならない。
【０１１１】
図４aの実施形態においては（各側で）２つの層からなるが、それより多くの層、または１つのみの層からなることが可能な、コーティング17, 18用の層材料としては、図４aで示すように、光学的使用領域FP内部を含む全領域に施す場合には、使用されるUV波長範囲の放射線に対して透過性を有する材料が使用されるべきである。これは例えば、MgF2およびLaF3のような金属フッ化物であり、これらは193nmの放射線に対して透過性を有し、および数MPaの引張応力の負荷を変えるという観点からは十分を超える400Mpaまでの層応力を発生させるために使用可能である。Al2O3およびHfO2のような金属酸化物もまた、248nm、および場合により193nmに対しても、十分な透過性を有する。
【０１１２】
図４aにおいては、アクチュエータAKまたは脚部Fが、光学素子OEの上側O1上にのみ結合しているにもかかわらず、コーティング17が光学素子OEの上側O1に施され、およびコーティング18も光学素子OEの下側O2に施されている。下側O2のコーティング18は、一方の側に施されたコーティング17の引張応力のもとで、板が変形するのを防ぐ役割を果たす。しかしながら言うまでもなく、場合により、レバーまたは脚部Fの各々が結合する表面O1上のみに、コーティング17を施せば十分である。図４aに示すように、透過光学素子OEの張力を与えられたコーティング17, 18が光学的使用領域FPを含む場合、板状の光学素子OEを、両側から均一に、同一の大きさの張力を与えられた各コーティング17, 18で覆い、光線が斜めに通過する際に、各コーティング17, 18において、光線の主光線方向に対して横方向に同じ応力成分を認めることが有利である。
【０１１３】
図４bは、光学素子OEの光学的使用領域FPの外側のみ、つまり図２bに示す枠形状領域内で、全領域に亘って施されたコーティング17, 18の変更実施形態を示す。従ってコーティング17, 18は、光学素子OEの光学的使用領域FPを包囲する。およびコーティング17, 18は、例えばコーティングの間に、光学素子OEの光学的使用領域FPを覆うことで作り出すことが可能である。光学的使用領域FPの外側で、コーティング17, 18を環状に施した結果として、投影露光装置WSCにおいて使用される放射線に対して非透過性を有するコーティング材料、例えば金属材料またはセラミック材料も使用可能である。更に光学的使用領域FPは、複屈折に至る可能性のある、コーティング17, 18に起因する応力から免れることが可能である。
【０１１４】
光学的使用領域FPに対する負荷は、図４cに示すように、コーティング17が各脚部Fの接触面Kの領域で島状に施された場合に、更に除去可能である。各脚部Fまたは接触面が、周方向の環状溝Nで包囲されている場合、コーティング17は溝Nの内側のみに施す、および場合により図４dに示すように、溝Nに隣接する平面領域に施せば十分である。
【０１１５】
図４eに示すように、特に反射光学素子OEが鏡の形状である場合には、１つの側をコーティング可能である。反射光学素子OEは、例えば図１の投影レンズPOの凹面鏡CMとすることが可能である。図４eで認識可能であるように、この場合の光学素子OEは基板を備える。基板は、例えば溶融シリカ、またはチタニウムドープ溶融シリカから形成されることが可能である。板状の光学素子OEは金属コーティング18を備える。金属コーティング18に対して、反射増幅コーティング17が施されている。反射増幅コーティング17は、例えば１つ、または複数の金属フッ化物または金属酸化物を含有可能である。図示の実施形態では、金属コーティング18は、光学素子OEの材料よりも大きな熱膨張係数CTE2を有するため、金属コーティング18は引張層として作動する。
【０１１６】
図４fは、層19、または光学素子OEの材料よりも高い膨張係数CTE2を有するボディを使用して圧縮応力を発生させる、更なる可能性を示す。層19または、例えばガラスまたはガラスセラミックス等、光学素子OEの材料とは異なる材料で構成された板状のボディは、光学素子OEのラップ加工または研磨加工された表面O1であるグラウンド面上に、より高い温度で、例えば接合または溶着等で施される。ボディは、珪酸塩ガラスとすることが可能である。珪酸塩ガラスは、溶融シリカよりも融点が著しく低く、溶融シリカのガラス転移温度未満で既に機械的な固定接続に入る（高温接合）。
【０１１７】
特殊なアルカリ溶液で、機械的な固定接続を数100℃の温度で既に作り出すことが可能であり（低温ボンディング）、またはガラスペーストで作り出すことができる（「フリットボンディング」）。場合により、レーザを使用する照射で局所的に溶融させたガラスパウダーにより、より高い熱膨張係数を有する層19を作り出すことが可能である。
【０１１８】
上述の全ての場合において、接続が作り出された際の層19は、従来のコーティングの場合より、著しく厚い。従って一般に、接続が作り出された後に、例えば上部の溶着層または接合層19を、研ぐまたは研磨するかによって、より薄くすることが必要である。環状溝Nが、光学素子OE上でアクチュエータAKの接触面Kの周囲に形成されている場合には、例えば異なるガラスの層を、基板としての役割を果たす光学素子OEの材料中に溶融させることが可能であり、およびその後、再び環状溝Nを作り出すために、切削処理により除去可能である。
【０１１９】
1Mpaを超えて1000Mpaまでの圧縮応力を発生させる、更なる可能性は、イオン、特に金属イオンを、光学素子OEの材料のガラス母材中に取り込むことである。例えばTiのような四価金属のみでなく、例えばNaおよびCuのような異なるイオン価を有する金属も、十分に高い温度でガラス中に拡散可能であり、そこで取り込まれることが可能である。図５aはそうしたイオン注入工程を示す。イオン注入工程は、金属イオンM+または金属蒸気Mを気相に供給し、それらは、光学素子OEの材料中に、例えば200℃を超える十分に高い温度で、具体的には、通常約1μmと1mmの間の厚さを有する表面近接体積領域において内方拡散する。高温および低圧が、多くの金属注入のために使用されるが、例えば水銀の場合のように、金属が高い蒸気圧を有する場合を除く。
【０１２０】
金属イオン、またはガラス母材に共有結合された金属原子の多くは、結果的に、UV波長範囲において溶融シリカに高吸収されるため、図５aに示す光学素子OEの場合、光学使用領域FPを金属イオンの内方拡散に対して保護する必要がある。図５aにおいてこれは、光学素子OEの表面O1, O2上に位置する各板20a, 20bによって達成される。これらの板は、光学素子OEと同じ材料、または光学素子OEの材料におけるよりも拡散がよりゆっくりと進む異なる材料から形成されている。板20a, 20bは、光学的使用領域FPを全領域に亘って覆うような寸法とされている。
【０１２１】
図５bは、光学的使用領域を金属イオンの内方拡散に対して保護する、更なる可能性を示す。図５bは、光学素子OEを製造するブランクRを示し、このブランクRは、光学的使用領域FPを包囲する保護ビード20a, 20bを備え、金属イオンM+が光学使用領域中に侵入可能になることを防止する。金属イオンを添加した後に、保護ビード20a, 20bが除去され、板状の光学素子OEを製造する。
【０１２２】
ドーピング処理が、300℃乃至500℃を超える温度で実行される場合、有利には、光学素子OEの材料に水素を添加させる工程は、ドーピングの後でのみ実行される。例えばアルミニウムイオン等、溶融シリカにおける吸収が明らかに増加する結果とはならないイオンを注入する場合には、一般にマスキングをなしとすることが可能である。言うまでもなく、光学使用領域FPの保護手段は、光学素子が鏡、例えば溶融シリカ、チタニウムドープ溶融シリカ、ガラスセラミックスまたはセラミックスで構成された鏡の形状である場合には要求されない。
【０１２３】
図５a, bで示す、気相から光学素子OEの材料中への金属イオンの内方拡散に対して代替的に、イオン交換方法においても、金属イオンを光学素子OE中に取り込むことが可能である。この場合内方拡散は、ガラス材料内に存在するイオンよりも大きなイオンを有する塩のホットメルト中に浸漬された、光学素子OEにより実行される。ガラス材料内に存在する、より小さいイオンは、塩メルトのより大きなイオンと交換される。より大きなイオンは、数10μmで、ガラスの引張強度を１オーダーの大きさを超えて増加させるのに十分な、光学素子OEの表面近接体積領域において、圧縮応力を発生させる。
【０１２４】
図５cは、光学素子OEの材料中にイオンを注入する、更なる可能性を示す。この場合、表面近接体積領域V1にイオンを注入すべく光学素子OEの表面O1上に放射されるイオンビーム22を発生させるために、イオン源21を使用する。イオン注入は、室温または僅かに高い温度で実行可能である。表面近接体積領域V1の浸透深さまたは厚みd、および濃度プロファイルは、イオンおよび加速電圧を選択することで制御可能である。更に、横方向ドーピングプロファイルは、より狭く境界が画定されたイオンビーム22を使用して制御可能であるため、著しく簡素化して、光学的使用領域FPを有効にマスキングを実行可能である。図５cに示すドーピングは、一般に任意の種類の粒子ビーム、および非金属を使用して実行可能である。
【０１２５】
光学素子OEにおいて圧縮応力を発生させる、更なる可能性は、気体を光学素子OE中に内方拡散させることにある。気体は溶融シリカ内で分子的に溶解する。つまり気体原子または分子は、「格子間位置」で取り込まれる。溶融シリカ材料内の圧縮応力は特に、例えばヘリウム（図５d参照）および／または窒素等の希ガスを溶融シリカ材料に添加することで、作り出すことが可能である。気体は通常、例えば500℃を超える高い添加温度T、および一般には大気圧比で増加された圧力下で、光学素子OE中に導入される。上述した気体は、室温で分子水素よりもゆっくり拡散するため、光学素子OEの寿命に亘る外方拡散は、分子水素を光学素子OE中に取り込まむ場合に発生するであろう外方拡散よりも低い。更に、窒素および／または希ガスでは、例えば1×1016分子/cm3、5×1016分子/cm3または1×1018分子/cm3を超える高濃度を、表面近接体積領域V1に、ガラスを損なうことなく取り込み可能である。内方拡散された気体が高濃度であれば、表面近接体積領域V1に高い圧縮応力をもたらす。濃度および張力の横方向の制御は、例えば圧縮応力をアクチュエータAKの作用領域においてのみ発生させるために、光学素子OE、またはそれから光学素子OEが製造されるブランクR（この点において、図５a, bを参照）を、マスキングする、または事前に輪郭形成することで実行可能である。一般に、圧力および温度が高い場合には、事前の輪郭形成がより有利である。
【０１２６】
光学素子OEにおいて圧縮応力を発生させるために、表面近接体積領域V1において、光学素子OEの残余の体積V2の密度D2から逸脱した密度D1を作り出すこと、または光学素子OEにおいて密度勾配を作り出すことも可能である。
【０１２７】
表面近接体積領域V1における密度D1は、光学素子OEの残余の体積V2よりも小さくすることが可能である。これは例えば、密度勾配が熱処理により作り出される場合、つまりガラスが、転移温度TG未満の温度であり、および低緩和温度を丁度上回るよう加熱され、および複数日または複数週間この温度で保たれる場合に該当する。その後ガラスは、その上に吹き付けられる気体、または例えば氷水または液体窒素等への液浸により冷却される。ガラスの表面、または表面近接体積領域V1は、光学素子OEの残余の体積V2よりも迅速に冷えるため、ガラスは冷却後に、表面近接体積領域V1においてより低い密度を有し、従ってより大きな体積を占める傾向にあり、そのために光学素子OEの表面O1, O2を圧縮応力下におく。
【０１２８】
図６aは、表面近接体積領域V1における密度D1を、残余の体積V2に対して、特に表面近接体積領域V1においてガラス材料を圧縮することで変化させる、更なる可能性を示す。このために光学素子OEは、放射線源25により発生されるＸ線ビーム24を照射され、通常は１体積パーセントを超える、場合により２体積パーセントを超える、または３体積パーセントを超える、ガラス材料の永久圧縮を作り出す。圧縮された体積領域V1の浸透深さ、または厚みdは極めて小さく、例えば約10nm未満であるため、この体積領域は引張層として作動し、および下に存在する（非表面近接）体積領域V2の圧縮、つまり圧縮応力をもたらす。10nmは、軟Ｘ線放射の、溶融シリカ中、またはチタニウムドープ溶融シリカ中への典型的な浸透深さである。Ｘ線ビーム24の使用に対する代替として、他の高エネルギー放射も、圧縮目的に使用可能であり、波長が短いほど、溶融シリカ材料中への浸透が浅い。必須となるのは、表面O1に近接して、表面近接体積領域V1と光学素子OEの残余の体積V2の間で張力が発生し、この応力が結果的に所望される圧縮応力となることである。
【０１２９】
光学素子OEの材料が緻密化または圧縮されることは、特にアクチュエータAKの接触面Kの周囲の島状の表面領域において有益である。この方法はまた、環状に接触面Kを包囲する溝Nの表面を硬化させるためにも有利であると証明されている。図６bは、電子銃25により発生された電子ビーム26による、環状溝Nの領域のそうした圧縮を示す。電子ビーム26によっても、例えば10nm未満の極めて薄い厚さを有する表面近接体積領域V1を圧縮可能であり、引張層として作動させ、および下に存在する光学素子OEの残余の体積V2に圧縮応力を及ぼす。
【０１３０】
圧縮応力を発生させる、更なる可能性は、レーザ源27（図6c参照）により発生されたUV放射28で光学素子OEが前照射を受けることにある。この場合、光学素子OEの溶融シリカ材料は、少なくとも表面近接体積領域V1において、770（重量）ppmを超えるOH含有量、および5×1017分子/cm3を超える水素含有量を有する。そうした溶融シリカは、エネルギー密度の低いUVレーザ光での照射の間に膨張し易く、いわゆるレアファクションを起こす。
【０１３１】
表面近接体積領域V1における密度D1が、光学素子OEの残余の体積V2における密度D2に対して減少すると、結果的に、所望される圧縮応力を発生させる張力となる。図示の実施形態においては、前照射により、少なくとも作用領域、つまり最も応力が高い領域において硬化を実行可能であり、および後硬化は、光学素子OEの作動の間に、UV波長範囲の使用波長での迷光により実行される。直接堆積で製造されている限り、例えばコーニング（Corning）（登録商標）のULE（登録商標）のように、チタニウムドープ溶融シリカもまたレアファクションに適しており、結果的に、例えばこの材料で構成された鏡は、同様にして上述のように硬化されることが可能である。
【０１３２】
図７a, bは、レーザアニーリングまたはレーザ研磨により、光学素子OEで圧縮応力を発生させる、更なる可能性を示す。図７bに示す実施形態においては、図示のレーザ源29により発生されたレーザビーム30が使用される。このレーザ源は、約1μmの波長の放射線を発生させる。この波長のレーザ放射線30は、光学素子OEの溶融シリカにごく微弱に吸収されるのみであるため、吸収層31が、（一時的に）光学素子OEに施される。レーザ加熱処理が終了した後、吸収層31は、光学素子OEから再度除去される。図７aに示すように、好適には、光学素子OEの表面O1の島状の部分領域が、レーザビーム30によるレーザアニーリングを受ける。この部分領域は、アクチュエータAKの脚部Fの接触面Kのサイズにほぼ対応する。言うまでもなく、吸収層31を施すことの代替として、レーザアニーリングのために、光学素子OEの溶融シリカに容易に吸収される波長を有するレーザ放射線30、例えば3500nmを超える波長のレーザ放射線を使用可能であり、または短い（psまたはfs）光パルスの場合には近UV波長範囲のレーザ放射線もまた使用可能である。
【０１３３】
レーザ放射線30により加熱された表面近接体積領域V1の冷却は、表面O1からの排出により、数ナノ秒内に起こる。すなわち、数nsの最長パルス持続時間およびパルスの間に十分なポーズを有するパルス光源の場合、冷却はパルスの間に起こる。溶融シリカ材料は、1000℃を超えて加熱される領域のみで局所的に硬化されるため、数μmの厚さdを有する、薄い表面近接体積領域V1の内部のみ、つまり典型的には約2nm乃至3nmである光学素子OEの全体の厚さDと比較して著しく小さいことが判明している厚さdに亘って、適切なパルス持続時間があるとすれば、放射領域が巨視的に加熱されても硬化が起こる。吸収層31が存在しない場合、厚さdの浸透深さは、パルス持続時間のみでなく、波長を選択することによっても制御可能である。
【０１３４】
図７bが示すレーザビーム30においては、レーザのパラメータが、溶融シリカ材料の表面O1が1000℃を超えて、すなわち転移温度TGを上回る温度にまで加熱され、従って局所的に溶解するよう設定されている。この結果、クラックへと成長したり、またはノッチに応力が加わることで、表面O1の強度を低減する恐れのある深部損傷、研削または研磨欠陥等を、アニール処理可能である。表面近接体積領域V1は非常に薄いため、上記で詳述した方法の結果、張力が発生し、従って圧縮応力が、表面近接体積領域V1内、または表面近接体積領域V1と光学素子OEの残余の体積V2の間で形成される。レーザ研磨は、特に環状溝Nを硬化させるために適しており、溝Nの深部損傷を、レーザ研磨により低減可能である。深部損傷が修復可能であるか、または溝N内側のクラック成長傾向が十分に低減可能であるならば、環状溝Nをレーザ研磨することで、場合により、1Mpaを超える圧縮応力を光学素子OE中に導入せずに済ますことが可能となる。
【０１３５】
光学素子OE中に圧縮応力を導入する、上記で詳述した手順の代替として、またはその手順に加えて、光学素子OEの寿命は、アクチュエータAKによる光学素子OE中への引張応力を低減することによっても、延ばすことが可能である。このために、各アクチュエータAKを光学素子OE上に結合する脚部F、または脚部Fと光学素子OEの間の接続を適切に設計可能である。
【０１３６】
図８aは従来の脚部Fを示し、この脚部Fは、光学素子OEに面したその端部に、長手方向断面において実質的に長方形であり、および残余の脚部Fに対して不連続に拡がる部分32を備える。脚部Fは、通常はアルミニウム、鋼または高強度セラミックスから形成され、接着層10により、光学素子OEの溶融シリカと、十分にせん断耐性のある接続を形成する。つまり脚部Fは、上述の材料の多くが、光学素子OEの溶融シリカよりも高い疲労強度を有するため、溶融シリカと共に強度が向上された複合材料を形成する。しかしながら、強度が向上された領域は、接触面Kに覆われた光学素子OEの表面領域に限定されている。図８aに示すように、最大引張応力が発生する作用領域IAは、表面O1において、脚部Fに覆われた部分領域の外側に形成されており、この作用領域IAにおいては、強度が向上されていない。
【０１３７】
図８bに示す脚部Fの場合、脚部Fの厚さTは、光学素子OEの表面O1または接触面Kからの距離DI1が増加するにつれて、連続的に増加する。つまり、中心軸33に対して回転対称的に具現化された脚部Fは、接触面Kの領域において輪郭形成プロファイルを有し、この輪郭形成プロファイルは連続的、特に指数関数的に、厚さTに応じて減少する。脚部Fが輪郭形成プロファイルを備える場合、脚部Fの強度は、接触面Kにおいて、中心軸33から出る径方向で外側に向かって連続的に減少するため、脚部は、中心軸33から最も離れた外側領域において、レバーの様式で脚部Fが作動されると、徐々に変形可能である。図８bで認識可能なように、この場合最大引張応力を有する作用領域IAが、より大きな領域に亘って分布されているため、最大応力は、その振幅の点で減少する。更に、作用領域IAは部分的に、脚部Fの接触面Kに覆われた表面O1の領域にある。
【０１３８】
適切であり、連続的に変化するプロファイルを備えた脚部Fを選択することに対する代替、またそれに加えて、脚部Fの材料は、少なくとも接触面Kの領域において、脚部Fの中心軸33からの距離DI2が増加するにつれて、連続的に減少する機械的強度も有することが可能である。（図８b参照）脚部Fの機械的強度は、例えば、異なる合金層よりなる組成物、またはドーピング勾配により変化させることが可能である。
【０１３９】
図８cは、図８bの脚部Fを示す。図８cの脚部の場合、接触面Kと表面O1の間に接着層10が導入されており、この接着層は、図８bに示す接着層10とは異なり、繊維強化されている。繊維強化された接着層10は、最大引張応力を空間的に塗りつぶすために、表面O1上で、脚部Fに覆われた表面O1の部分領域を越えて延在する。同様に図８cで認識可能なように、この場合作用領域IAは、実質的に繊維強化された接着層10の下に配置されている。
【０１４０】
接着剤に替えて、図８dに示す異なる方法により、例えばメタライズ層15を使用して、メタライズ層15上にハンダ16により脚部Fをハンダ付け、または溶接し、光学素子OEの表面O1に、脚部Fを施すことが可能である。図８cにおいて接着層10が繊維強化された場合のように、図８dに示す固定の場合においても、ハンダ16および／またはメタライズ層15の直径および厚さのプロファイルを選択することにより、応力または作用領域IAを、ある程度塗りつぶすことが可能である。図８b乃至dに示す脚部Fの場合の最大引張応力は、光学素子OEが作動されると、作用領域IAにおいて1MPa未満に低減される。
【０１４１】
図８b乃至dに示す輪郭形成脚部Fは、接着層10を硬化するため、またはハンダ付け、もしくは溶接するために、高温にまで加熱可能である。冷却後の脚部Fが、通常は光学素子OEの表面O1よりも大きな程度で縮むため、このようにして導入された圧縮応力により、光学素子OEのガラスの強度が更に向上される。特にこの場合には、光学素子OEのガラス材料中に、1Mpaを超える圧縮応力を、光学素子OEが非作動の状態で導入可能である。最大引張応力が1MPa未満にまで同時に低減される結果、光学素子OEは、作動の間さえも常に圧縮負荷を受けるため、光学素子OEの寿命を、著しく延ばすことが可能である。
【０１４２】
要約すると、上記で詳述した態様により、光学マニピュレータMANの光学素子OEは、アクチュエータAKの通常の連続的作動の間に、投影露光装置WSCの露光作動の間に波面を操作するために、耐破壊性を向上させることが可能である。その結果、投影レンズPO内の光学素子OEの寿命が、少なくとも10億回の露光工程にまで延ばされる。場合により、波面操作用の光学素子OEは、レンズとしても具現化可能であり、および／または参照により本出願の内容に援用される、導入部で引用した米国特許出願公開第2008/0239503号明細書が開示するように、更なる光学素子に対して作用することが可能である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【図８ｄ】
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