JP2001185483A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロット状の画像フィールドまたは回転非対
称な照明を持ち、光源からの放射により回転非対称的な
作用を受けて加熱される屈折光学部材の不均一な熱膨張
を防ぐ。 【解決手段】 レンズ（２）が、回転非対称に放射され
た光源の入射（３）によって加熱される。そのレンズに
表面に帯状の電気加熱部材（５〜１０）が間隔をあけて
配置される。これらは透明である。光が通りその光で加
熱させられる領域（３）はその周辺だけが加熱部材で覆
われる。使用時にこの加熱部材に通電され、光で加熱さ
れない部分を中心に加熱してほぼ均一な過熱状態を達成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置に関し、
光源と光源からの放射により回転非対称的な作用を受け
ることで加熱される屈折光学部材とを含み、少なくとも
１つの電気的加熱部材が光学部材に連結されるような、
特にスロット状の画像フィールドまたは回転非対称な照
明を持ちマイクロリソグラフィ投影プリンティング装置
に特に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の光学装置の画像品質は、回転非対
称な画像欠陥により損なわれることが多い。こうした画
像欠陥は、回転非対称光線に起因する光学部材の加熱の
結果だけでなく、他の光線に起因する効果、例えば光学
部材の相当する回転非対称な膨張、及び／又は、屈折率
分布をもたらすコンパクションなどの結果としても起こ
る。高品質な画像が必要な場合、特にマイクロリソグラ
フィ投影プリンティング装置に対してはそうであるが、
上記の光線に起因する画像欠陥は許容できない。対称、
及び／又は、一様な温度分布を達成するために、追加の
加熱により画像特性を改善しようとする努力は、ＥＰ
０ ６７８ ７６８ Ａ２により知られている。その目
的のために、複数の加熱部材がレンズの周辺面に熱的に
連結され、従ってレンズをその端部の方向から加熱す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】画像特性に対して最も
関係するレンズ中央領域のそのような対称、及び／又は
一様な温度分布を達成するために、レンズをそのように
加熱することは、レンズ材料の一般に低い熱伝導性によ
って、レンズの周辺面が整然と比較的多く加熱しなけれ
ばならないという欠点を持つ。レンズの周辺領域におけ
る強い加熱は、レンズ、及び／又は、レンズ取付枠が熱
のストレスで損傷を受ける危険性をもたらす。更に、レ
ンズの周辺領域と中央領域との間が比較的離れているた
め、中央領域近傍の温度分布に影響を与えるように意図
した構造にすることは、実際には不可能である。従って
本発明の目的は、最初に述べた型の光学装置を、光学部
材における温度分布が、より対称に、及び／又は、一様
にすることができるように改善することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的は加熱部材を備
えた本発明により達成される。本発明における加熱部材
は、光学部材により支持され、光源からの放射が作用す
る光学部材の表面領域において実質的に光学的に透明で
あり、更に、電気的に互いに絶縁された複数の平行な被
覆ストリップを含むような抵抗加熱被覆からなる。ま
た、本発明は加熱電流供給部を含む。前記方法で配置さ
れる被覆ストリップを持つ加熱部材は、追加の加熱によ
りレンズ本体に生じる全体的に均一な温度分布として、
画像特性の良好な適応を可能にする。特に、レンズの画
像欠陥の主な原因となるようなレンズ本体の中央領域お
よびその周辺領域は、回転非対称的な加熱が光源の放射
による残存吸収の結果として直接加熱されるであろう。
被覆ストリップは光学的に透明であるので、レンズの口
径を不必要に制限しない。すなわち、光源からの放射の
作用を受けるレンズ本体の表面が変わっても、同じ加熱
部材を使用することが可能である。

【０００５】被覆ストリップは、光源の放射の作用を受
ける表面の周辺領域において特に、狭い隙間のみが個々
の被覆ストリップの間に残るように、実質的に光学部材
を覆う層を形成する。こうした被覆ストリップの配置
は、特に光源の放射の作用を受ける箇所を取り囲んでい
る周辺領域において、レンズ表面の全体的加熱を実際上
可能にする。従って、加熱を利用して調節可能になる光
学部材の温度分布の結果、画像特性の良好な制御が可能
である。被覆ストリップ間の狭い隙間は、被覆ストリッ
プ間の電気的絶縁の役目をする。被覆ストリップは、光
学部材から離れた側の面に反射防止膜を設けることがで
きる。この反射防止膜は、同時に被覆ストリップの防護
層でもある。特に、光学部材を製作するのに使用された
材料の屈折率よりも大きい屈折率を持つ材料で被覆スト
リップが作られる場合には、光学部材から離れた被覆ス
トリップの境界層において、反射損の増加を避けること
ができる。

【０００６】反射防止膜は、好ましくは光学部材上の連
続層である。すなわち、例えば被覆ストリップおよび反
射防止膜の両方は、２つの連続する蒸着または他の被覆
操作による簡単な方法で加えられる。被覆ストリップ
は、放射線の波長の領域で光学部材の材料と実質的に同
じ屈折率を持つ材料を選択してそれから作られる。前記
方法により反射損は、被覆ストリップとレンズ本体との
間の境界層において避けられる。少なくとも２つの被覆
ストリップは、互いに異なる単位長さ当たりの電気抵抗
を持つことができる。ある加熱電流において、出熱は、
加熱抵抗と共に増加する。単位長さ当たりの適切な抵抗
を事前に選択することにより、ある一定の加熱電流のも
とで、レンズ本体における良好な対称、及び／又は、一
様な温度分布をもたらすようなレンズ表面に亘る出熱分
布を達成することは、既に可能である。従って、加熱電
流の電流制御を不要にすることができる。

【０００７】被覆ストリップが単位長さ当たりの電気抵
抗の複数の異なる領域を含む場合は、レンズ本体表面上
の出熱分布に適応する更なる自由度が、前記目的に必要
とされる加熱電流を変更することなくもたらされる。単
位長さ当たりの電気抵抗の連続する変化は、被覆ストリ
ップに沿って生み出される。こうした連続する変化は、
被覆ストリップの全長に亘って伝えられる熱エネルギー
の対応する連続変化を生みだし、従って、温度分布の好
ましくない不連続を避けることができる。好ましい形状
の構造において、被覆ストリップは、被覆ストリップと
平行に位置する対称メリジオナル平面に関して鏡面対称
に配置される。その結果、同様な鏡面対称を持つ光源に
よる作用の、放射された力の分布において、対称、及び
／又は、一様な温度分布を生み出すための出熱の適応は
容易になる。対称メリジオナル平面によって互いに鏡面
対称となる被覆ストリップが同一な電気抵抗を持つ時、
加熱部材の製作は簡単になる。

【０００８】本発明の好ましい形状の構造において、加
熱電流供給部は、少なくとも２つの電源装置を含み、対
称メリジオナル平面によって互いに鏡面対称となる被覆
ストリップの対は、各々同じ電源装置によって加熱され
る。これにより加熱部材の制御が簡単になる。加熱電流
供給部は、電源装置から供給される出力を事前に選択す
るような加熱電流制御回路との通信リンクを持つことが
できる。これにより、投影プリンティング装置の外部操
作パラメータの変更に対する出熱分布の自動的な適応が
可能になる。

【０００９】加熱電流制御回路は、光学部材、及び／又
は、光学装置の画像特性を計測するセンサと通信リンク
を選択的に持っており、電源装置に供給される出力の事
前選択は、センサの計測結果に応じて達成される。その
ような配置は、光学部材、及び／又は、光学装置全体の
センサから得られた画像特性を最適化するための、出熱
分布の自動的な適応を可能にする。センサは位置敏感型
センサであり、光学部材、及び／又は、光学装置の焦点
面に配置される。このようなセンサを用いると、光学部
材、及び／又は、光学装置の画像特性の正確な取得が可
能である。位置敏感型センサには、ＣＣＤ検知器が可能
である。こうしたセンサは、高い光学的感度および良好
な直線性を持っている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態は、図を参照し
ながら以下に詳しく説明される。図に示す加熱可能レン
ズ１は、マイクロリソグラフィ投影プリンティング装置
における光学装置の一部であるが、装置の他の構成要素
は、図示されていない。レンズ本体２は、例えばフッ化
アルゴン・エキシマレーザの紫外線放射などの光源から
の放射光線の作用を受ける。フッ化アルゴン・エキシマ
レーザの紫外線は、それがレンズ本体２を通り抜ける際
は、図１に破線の矩形３によって示すような矩形断面区
域を通る。このようなプリンティング形状は、投影プリ
ンティング装置においてスロット状の画像フィールドと
なる。

【００１１】レンズ本体２は、丸い、両凸（図２参照）
の基本体４を含み、上方に向いたレンズ表面は、５〜１
０の合計６つの抵抗ストリップで被覆されている。基本
体４は、投影光線に対して極めて高い透明材料で作ら
れ、紫外線の場合は、石英ガラスまたはフッ化カルシウ
ムで作られる。抵抗ストリップ５〜１０は、各々が５、
６、７、及び、８、９、１０の３つの抵抗ストリップを
含む２つのグループによって互いに平行に配置され、狭
い絶縁隙間１１が、グループ（５、６、７、又は、８、
９、１０）内の個々の抵抗ストリップの間に残る。２つ
のグループの抵抗ストリップ５、６、７、及び、８、
９、１０は、それらの間で平行に延長するレンズ本体２
のメリジオナル平面1２に関して対称に配置される。絶
縁隙間１１より大きく、且つ、基本体４が加熱被覆をも
たない隙間１３は、メリジオナル平面１２に隣接する抵
抗ストリップ７および８の間に残る。

【００１２】抵抗ストリップ５〜１０は、電気的導電媒
体から作られ、光源の波長に対して（フッ化アルゴン・
エキシマレーザーの場合、１９３．３ナノメートル）、
実際上は損失なしの光学透明である。それらの長手方向
の長さは、レンズ本体２の丸い形状により制限され、そ
の結果、最も内側にある抵抗ストリップ７、８が最長
で、最も外側にある抵抗ストリップ５、１９が最短にな
る。最も内側にある２本の抵抗ストリップ７、８は、そ
れらの長手方向と直角方向に、各々３つの抵抗帯域１４
〜１６に再分割される。中央抵抗帯域１５は、その両外
側の抵抗帯域１４、１６と比較して、抵抗ストリップ
７、８に沿って、より低い単位長さ当たりの電気抵抗を
持つ。

【００１３】抵抗帯域1５に比べ、より低い単位長さ当
たりの抵抗を持つ抵抗帯域１４、１６は、抵抗帯域１５
における抵抗ストリップ７の層の厚さを、抵抗帯域１
４、１６におけるそれよりも小さくすることで達成でき
る。代わりの方法としては、抵抗帯域１４〜１６におい
て適切な材料選択をする、例えば、抵抗帯域１４、１６
には抵抗帯域１５よりも導電材料に更に強力なドーピン
グ処理をすることにより達成できる。抵抗ストリップ
５、６、及び、９、１０の単位長さ当たりの抵抗は、抵
抗帯域１４、１６のそれに相当する。抵抗ストリップ５
〜１０のメリジオナル平面１２に関する上記の配置は、
抵抗ストリップの３つの対７と８、６と９、及び、５と
１０を生じ、その各々は、互いに対称的に配置された２
つの抵抗ストリップを含む。抵抗ストリップ５〜１０
は、レンズ本体２の端部の近くでそれぞれの狭い側面に
接触点を持ち、そこを介して、電線が抵抗ストリップ５
〜１０に接続される。７と８、６と９、及び、５と１０
の対は、電気的に並列接続される。７と８、６と９、及
び、５と１０の各々の対は、別の電源ユニット１７、１
８、１９に接続される。前記電源ユニットは、加熱のた
め、適切な抵抗ストリップ５〜１０に電気エネルギを供
給する。

【００１４】電源ユニット１７〜１９の電力出力は、前
記電源ユニットと通信リンクを持つ加熱電流制御回路２
０によって制御される。電源ユニット１７〜１９の設定
出力は、加熱電流制御回路２０と通信リンクを持つプリ
ンティング制御回路２１により、加熱電流制御回路２０
に入力される。次にプリンティング制御回路２１に接続
されるのは、２次元ＣＣＤアレイ２２であり、その上に
投影プリンティング装置の光学装置の焦点面が適切な光
学部材（図示しない）を使って結像される。図２より、
レンズ本体２の基本体４が、抵抗ストリップ５〜１０を
支持する面が反射防止膜２３で被覆されているのが示さ
れている。反射防止膜は、特に抵抗ストリップ５〜１０
の上方の厚さ、及び、絶縁隙間１１と隙間１３との領域
内での厚さが関係する限りにおいては、概略でのみ示
す。レンズ本体２の抵抗ストリップ５〜１０が設けられ
た面と離れている方の面にも反射防止膜（図示しない）
がある。抵抗ストリップ５〜１０ではレンズの面から離
れた側の面に反射防止膜２３が形成されており、それが
ストリップの保護層ともなっている。

【００１５】加熱可能レンズは、以下のように作動す
る。投影光線は、レンズ本体２の材料が投影光線の波長
領域における残存吸収によってレンズ本体２を加熱す
る。その加熱は、レンズ本体２内で、最初は投影光線の
光路対称を持つ。加熱は、屈折率の変化と同様に材料の
熱膨張をもたらし、従って、レンズ本体２の画像特性の
変化をもたらす。抵抗ストリップ５〜１０を使用してレ
ンズ本体２を加熱する目的は、レンズ本体２の温度分布
を対称にすることであり、または、前記温度分布の所定
の形を達成することである。その結果として、レンズ本
体２における空間的に一様な屈折率と同様、定まった熱
膨張分布は、制御可能な画像特性をもたらす。

【００１６】第１の段階で加熱電流制御回路２０は、抵
抗ストリップがレンズ本体２を、特に基本体４を主に投
影光線による加熱が起きない箇所を加熱するように、電
源ユニット１７〜１９による抵抗ストリップ５〜１０へ
の電力出力を制御する。その箇所は、投影光線の断面３
が抵抗ストリップ７、８のみを部分的に貫通するような
図１に示す状況においては、抵抗ストリップ５、６、及
び、９、１０である。一方での投影光線の作用による加
熱、他方での抵抗ストリップ５、６、９、１０の電気的
加熱によるレンズ本体２の加熱を組み合わせることで、
投影光線の残存吸収のみの加熱でレンズ本体２の加熱は
しない場合よりも、レンズ本体２において、光軸に関す
る回転対称により近づく温度分布がもたらされる。改善
された温度の対称的分布は、レンズ本体２の画像欠陥の
低減をもたらす。画像欠陥の低減は、投影プリンティン
グ装置の改善された画像をもたらし、次にＣＣＤアレイ
２２により取得され、既知の画像取得アルゴリズムを使
いプリンティング制御回路２1を利用して評価される。

【００１７】ＣＣＤアレイ２２によって取得され投影プ
リンティング装置を利用して即座に画像化された構造
を、プリンティング制御回路２１に入力された設定値構
造と比較することで、プリンティング制御回路２１は、
電源ユニット１７〜１９の電力出力用の新しい設定値を
求める。その設定値は、電源ユニット１７〜1９の制御
のため、加熱電流制御回路２０に送られる。すなわち、
加熱可能レンズ１の選択的表面加熱の結果、光学装置の
画像品質は、画像欠陥を最小に押さえつつ反復的に最適
品質に近づく。

【００１８】ＣＣＤアレイ２２により監視される焦点面
に応じて、レンズ１のみ、又は、レンズ１が属するレン
ズ・グループ、例えば投影レンズ・システムの画像特性の
最適化が可能である。両方の場合に画像欠陥の過補償が
生じるのは、加熱の結果得られたレンズ１の画像特性
が、レンズ・グループの残りのレンズの画像欠陥をちょ
うど補償するように１つの加熱可能レンズ１が加熱され
た場合である。前記反復処理の過程において、加熱電流
が電源ユニット１７から加熱ストリップ７、８にも加え
られる時、隣接する抵抗帯域１４、１６に比べて中間の
抵抗帯域１５の単位長さ当たりの抵抗がより低いという
ことは、一般に最も光線が集中する光軸に近く、大部分
が投影光線により加熱されるようなレンズ本体２の領域
が、抵抗加熱からのより強い加熱を更に受けないことを
確実にする。

【００１９】図１の抵抗帯域１４〜１６の配置は、単に
例示的なものである。実際には、抵抗ストリップ５〜１
０は、代わりにレンズ本体２の両面に配置するか、また
は、異なる加熱抵抗を持つ複数の抵抗帯域に再分割する
こともできる。その場合、出熱を光線の入射形状に適応
させる方法として、抵抗ストリップ５〜１０の単位長さ
当たりの抵抗と絶対抵抗との両方は、互いに異なるよう
にすることもできる。個々の抵抗帯域の間の単位長さ当
たりの抵抗の変化は、急激である必要はなく、その代わ
りに滑らかであって良い。上記の抵抗加熱により、残存
吸収に起因する画像欠陥の補償ができるだけではなく、
その他の画像欠陥、例えば、光学部材材料の不均一性に
起因する非点収差や欠陥もまた、抵抗ストリップによる
適切な加熱により補償することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱用電源および制御回路がブロック図で示さ
れた、本発明による加熱可能レンズ側の平面図である。

【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩで切断された加熱可能レン
ズの断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱可能レンズ ２ レンズ本体 ３ 投影光線の矩形断面区域 ４ 基本体 ５ 抵抗ストリップ ６ 抵抗ストリップ ７ 抵抗ストリップ ８ 抵抗ストリップ ９ 抵抗ストリップ １０ 抵抗ストリップ １１ 絶縁隙間 １２ 対称メリジオナル平面 １３ 隙間 １４ 抵抗帯域 １５ 抵抗帯域 １６ 抵抗帯域 １７ 電源ユニット １８ 電源ユニット １９ 電源ユニット ２０ 加熱電流制御回路 ２１ プリンティング制御回路 ２２ ２次元ＣＣＤアレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルドルフ・フォン ビュナウ ドイツ連邦共和国・ディ−73457・エスリ ンゲン・トイセンベルクヴェク・36／２ (72)発明者 クリスチアン・ヴァグナー ドイツ連邦共和国・ディ−73430・アーレ ン・ヴァイデンフェルト・８ (72)発明者 ヨヒェン・ベッカー ドイツ連邦共和国・ディ−73447・オーベ ルコヒェン・ユノヴェク・10 (72)発明者 シュテファン・ザルター ドイツ連邦共和国・ディ−73447・オーベ ルコヒェン・フリューリンクシュトラー セ・７ (72)発明者 ヴォルフガング・フメル ドイツ連邦共和国・ディ−73525・シュヴ ェビッシュ グミュント・ガルテンシュト ラーセ・21

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特にスロット状の画像フィールドまたは
   回転非対称な照明を持ち、光源と、前記光源からの放射
   により回転非対称的な作用を受けることにより加熱され
   る屈折光学部材とを含み、少なくとも１つの電気的加熱
   部材が前記光学部材に連結されるような光学装置、特に
   マイクロリソグラフィ投影プリンティング装置であっ
   て、 前記加熱部材は、 前記光学部材（４）により支持され、前記光源からの放
   射により作用を受ける前記光学部材（４）の表面（３）
   の領域に、実質的に光学透明であり、電気的に互いに絶
   縁された複数の平行な被覆ストリップ（５〜１０）を含
   むような抵抗加熱被覆と、 加熱電流供給部（１７〜１９）とを含むことを特徴とす
   る光学装置。
2. 【請求項２】 前記被覆ストリップ（５〜１０）は、特
   に前記光源の放射により作用を受ける領域の周囲の領域
   で、前記光学部材（４）を実質的に覆う層を形成し、且
   つ、個々の前記被覆ストリップ（５〜１０）の間に狭い
   隙間（１１）が残存することを特徴とする請求項１に記
   載の光学装置。
3. 【請求項３】 前記被覆ストリップ（５〜１０）は、前
   記光学部材（４）から離れた側に反射防止膜（２３）を
   持つことを特徴とする請求項１または請求項２の何れか
   に記載の光学装置。
4. 【請求項４】 前記反射防止膜（２３）は、前記光学部
   材（４）上の連続した被覆であることを特徴とする請求
   項３に記載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記被覆ストリップ（５〜１０）は、前
   記放射線の波長の領域において前記光学部材（４）の材
   料と実質的に同じ屈折率を持つ材料から作られているこ
   とを特徴とする請求項１から請求項４のうちの何れか１
   つに記載の光学装置。
6. 【請求項６】 少なくとも２つの被覆ストリップ（５〜
   １０）は、互いに異なる単位長さ当たりの電気抵抗を持
   つことを特徴とする請求項１から請求項５のうちの何れ
   か１つに記載の光学装置。
7. 【請求項７】 前記被覆ストリップ（７、８）は、複数
   の異なる単位長さ当たりの電気抵抗の帯域（１４、１
   ５、１６）を含むことを特徴とする請求項１から請求項
   ６のうちの何れか１つに記載の光学装置。
8. 【請求項８】 単位長さ当たりの前記電気抵抗の連続す
   る変化は、前記帯域（１４、１５、１６）間で前記被覆
   ストリップ（７、８）に沿って生み出されることを特徴
   とする請求項７に記載の光学装置。
9. 【請求項９】 前記被覆ストリップ（５〜１０）は、前
   記被覆ストリップ（５〜１０）と平行に位置する対称メ
   リジオナル平面（１２）に関して鏡面対称に配置される
   ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちの何れか
   １つに記載の光学装置。
10. 【請求項１０】 前記対称メリジオナル平面（１２）に
    よって互いに鏡面対称となる前記被覆ストリップ（７、
    ８；６、９；５、１０）は、同一な電気抵抗を持つこと
    を特徴とする請求項９に記載の光学装置。
11. 【請求項１１】 前記加熱電流供給部は、少なくとも２
    つの電源装置（１７〜１９）を含み、且つ、前記対称メ
    リジオナル平面（１２）によって互いに鏡面対称となる
    前記被覆ストリップ（７、８；６、９；５、１０）の対
    は、各々同じ電源装置（１７；１８；１９）によって加
    熱されることを特徴とする請求項１から請求項１０のう
    ちの何れか１つに記載の光学装置。
12. 【請求項１２】 前記加熱電流供給部（１７〜１９）
    は、前記電源装置（１７；１８；１９）から供給される
    出力を事前に選択する加熱電流制御回路（２０）との通
    信リンクを持つことを特徴とする請求項１から請求項１
    １のうちの何れか１つに記載の光学装置。
13. 【請求項１３】 前記加熱電流制御回路（２０、２１）
    は、前記光学部材（４）、及び／又は、光学装置の画像
    特性を計測するセンサ（２２）との通信リンクを持ち、
    且つ、前記電源装置（１７、１８、１９）から供給され
    る前記出力の前記事前選択は、前記センサ（２２）の前
    記計測結果に応じて達成されることを特徴とする請求項
    １２に記載の光学装置。
14. 【請求項１４】 前記センサ（２２）は、前記光学部材
    （４）、及び／又は、光学装置の焦点面に配置される位
    置敏感型センサであることを特徴とする請求項１３に記
    載の光学装置。
15. 【請求項１５】 前記位置敏感型センサ（２２）はＣＣ
    Ｄ検知器であることを特徴とする請求項１４に記載の光
    学装置。