JP2014179624A - 光学素子の温度制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空雰囲気に設けられた光学素子の温度を制御するための装置において、特に光学素子、例えばＥＵＶマイクロリソグラフィ装置における光学素子、例えばミラーの温度を制御するために使用することができ、光学素子の安定した挙動をもたらす装置を提案する。
【解決手段】この装置は、真空雰囲気に設けられた光学素子の温度を制御するための役割を果たす。装置は、光学素子から離間して配置されており、放射熱伝達によって光学素子を冷却するための冷却器を備える。制御器は放射冷却部の温度を制御するための役割を果たす。さらに装置は光学素子を加熱するための加熱部を備える。加熱部は、加熱部の温度を制御するために制御器に接続されている。得られる温度制御装置は、特にＥＵＶマイクロリソグラフィ装置の光学素子に用いることができ、光学系の安定した性能をもたらす。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空雰囲気に設けられた光学素子の温度を制御するための装置に関する。さらに本発明は、このような装置を用いて真空雰囲気に配置された光学素子の温度を制御する方法、このような温度制御装置を有する照明系、およびこのような温度制御装置を有するマイクロリソグラフィ投影光学系に関する。

所定の用途では、光学ミラー装置の温度または温度プロフィールを所定のレベル、特に一定のレベルに保持することが重要である。このような用途の例は、特に１０ｎｍ〜３０ｎｍの範囲の照明光波長で作動する、特にＥＵＶ（極紫外線）照明光学系および投影光学系である。ＥＵＶ光子は大気ガスによって吸収されるので、これらの光学系は、極めて高い真空環境で作動する必要がある。この波長で利用できる透明な材料はないので、反射および回折素子は、ＥＵＶ光線を形成し、案内するために唯一考えられる光学素子である。１に近い反射率を有するミラー素子のための反射性コーティングを作製することは極めて難しいので、概してミラー面に当たる光の一部は光学的コーティングおよび／またはその下のミラー基板によって吸収される。この吸収された放射力は、ミラー基板を加熱し、熱膨張に起因してミラーの面形状、ひいては光学特性を変えてしまう。このようなことは不都合である。特にＥＵＶ波長に関して、残余吸収は、決して無視することのできない吸収された放射力をもたらす。高品質の光学ミラーにおける温度安定化は幾つかの欠点に直面する。なぜなら、高品質の光学ミラーの面形状は、寄生力に対して感応性であり、ひいてはミラー保持部および緩衝装置の設計は、寄生力およびトルクが最小限となるように最適化されている必要があるからである。適宜な力およびトルク方向のための剛性の最小化には、熱伝導のために利用できる横断面の低減が常に伴う。それ故、最小限の寄生力に関して良好な保持構造は、常にミラーにおける熱負荷の問題を起こす劣悪な熱伝導部である。特にＥＵＶ照明系ではミラーは真空下に保持されるので、ミラーを冷却するためにガスを使用することはできない。ミラー基板の水冷は、通路およびチューブを流れる水が常に構造固有モードを動的に励起し、これにより、望ましくない振動を発生させるので、不都合である。材料としてショット社によって作製されたゼロデュアまたはコーニング社によって作製されたＵＬＥのように温度変化をある程度許容する超低膨張率のセラミクスは、高価であり、容易に製造することができない。

米国特許出願公開第２００４／００３５５７０号明細書および米国特許出願公開第２００４／００５１９８４号明細書は、放射熱伝達に基づいたミラー冷却法について記載している。これらのミラー冷却システムは、ヒートシンクの冷却制御に基づいている。ミラーにおける熱負荷の上昇は、ヒートシンクの冷却面の温度を低減することによって補償される。ヒートシンクの温度変化により熱平衡が妨げられるので、システム全体に熱的な不安定性をもたらす。

米国特許出願公開第２００４／００３５５７０号 米国特許出願公開第２００４／００５１９８４号

本発明の課題は、真空雰囲気に設けられた光学素子の温度を制御するための装置において、特に光学素子、例えばＥＵＶマイクロリソグラフィ装置における光学素子、例えばミラーの温度を制御するために使用することができ、光学素子の安定した挙動をもたらす装置を提案することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を含む温度制御装置により解決される。

本発明によれば、温度制御装置は、２つの制御可能な熱化部を備える。一方では、ヒートシンクとして実施してもよい放射冷却部が設けられており、このヒートシンクの表面は、光学素子の温度よりも低い制御可能な温度を有している。他方では、光学素子を直接または間接に加熱するための加熱部が設けられている。加熱部は、例えば加熱液による接触加熱部を備える加熱手段として実施してもよいし、または例えば放射熱伝達、例えば赤外線の伝達に基づいた非接触加熱手段として実施してもよい。本発明の鍵は、一方では制御可能な加熱によって、また他方では放射冷却部への制御可能な熱伝達によって、光学素子における所定の温度特性の制御に関して極めて柔軟なアプローチが実施されることである。例えば光学ミラーの第１部分では加熱部による付加的な加熱によって、光学素子の第２部分では放射冷却部への選択的に制御された放射伝達によって、光学素子の第３部分では、一方の加熱と、他方の冷却部への選択的な放射伝達の組み合わせによって、照射光の残余吸収に起因する熱膨張によって生じる面形状の不都合な変化を除去することができる。このように組み合わせた柔軟なアプローチは、例えば光学素子の内部の均一な温度プロフィールを得る可能性をもたらすか、または各波面エラーの低減を支援する所定の対称性を有する温度特性を得るために役立つ。例えば、冷却媒体の流れによる光学素子自体の接触冷却に基づいた非放射冷却部に比べて、本発明による放射冷却部は光学素子の振動妨害を防止する。

請求項２に記載の温度安定化は、熱ドリフト効果を防止するための役割を果たす。

請求項３に記載の制御器は、ミラーに入射する作動光線量の変化の結果として通常生じる変化を均一にする。例えばこのような照明変化は、照明系の照明設定を変更することによって設けることができ、光学素子はこの照明系の一部である。

請求項４に記載の温度センサは、光学素子の良好な温度制御をもたらす。少なくとも１つの温度センサを光学素子の吸収または反射面の近傍に配置してもよい。この場合、関連した場所で温度を測定し、従って、直接測定を行う。温度センサは、非接触温度センサとして設計してもよい。これにより、光学素子の構造的完全性の不都合な妨害が防止される。温度センサの非接触設計に関して、このセンサは熱的結像システムを備えていてもよい。

請求項５に記載の冷却装置は放射冷却部の効率的な冷却をもたらす。

請求項６に記載の加熱装置についても同じことがいえる。

請求項７に記載の放射シールドは、光学素子以外の部材による放射冷却部の不都合な妨害を防止する。これにより、装置によって温度制御すべき光学素子以外の部材の配置とは無関係に放射冷却部の表面温度の良好な制御が得られる。

請求項８に記載の放射シールドは隣接構成部材、例えば隣接光学構成部材または隣接保持構造の妨害を防止する。

請求項９に記載のペルティエ素子により、放射冷却部の効率的な冷却が得られる。

請求項１０に記載の受熱プレートにより、良好に調整可能な熱化特性を有する放射冷却部が得られる。一方では受熱プレートを構成し、他方では冷却部材を構成する材料の材料特性、特に、熱伝導率によって、熱化特性の調整を行うことができる。さらに、受熱プレートもしくは他の冷却部材の厚さによって、または、例えば光学素子の形状に相補的であってもよいこれらの構成部材の形状によって熱化特性の調整が可能である。

請求項１１に記載の冷却部は、導管を通る冷却液の流れによって誘起された振動に起因する冷却部の振動妨害を防止する。ギャップによって、導管は冷却部の本体から振動分離される。これにより、光学素子の妨害も防止される。

請求項１２に記載の放射冷却部により、光学素子から放射冷却部への選択的な熱伝達が可能となる。これにより、放射冷却部に面した、光学素子の表面にわたる熱伝達プロフィールが生じる。このようなプロフィールを、照明により誘起された波面収差を除去するためにそれぞれ照明強度プロフィールに適合させるか、または加熱プロフィールに適合させてもよい。

請求項１３に記載の加熱部の利点は、請求項１１に記載の冷却部の利点に対応する。請求項１３に記載の装置の場合、ミラー本体は、導管を流れる加熱液により誘起された振動によって妨害されない。

請求項１４に記載の冷却部に配置した第２面は、放射熱伝達によって反射面を効率的に冷却する。

請求項１５に記載のスペーサは、通路内における流体管を安定化させる。好ましくは、スペーサは内壁への導管振動の伝達を除去するばね部材および／または緩衝部材を備える。

請求項１６および１７に記載の光学素子の温度を制御する方法の利点は、装置自体に関して既に議論した利点である。

同じことが請求項１８および１９に記載の照明系および請求項２０に記載のマイクロリソグラフィ投影光学系についてもいえる。

本発明は、さらに反射面を有する光学ミラーを備える光学ミラー装置の温度制御装置に関する。さらに、本発明はこのような光学ミラー装置の温度を制御する方法、このような温度制御装置を有するマイクロリソグラフィ照明光学系、このようなマイクロリソグラフィ照明光学系を有する照明系、このような温度制御装置を有するマイクロリソグラフィ用投影光学系、このような温度制御装置を備える少なくとも１つのミラー装置を有するマイクロリソグラフィ投影露光装置、およびこのようなマイクロリソグラフィ投影露光装置を用いて微小構造化された構成部材を作製する方法に関する。さらに本発明は、温度安定化素子を有するシステムに関する。

本発明の別の課題は、反射面を有する光学ミラーを備える光学ミラー装置の温度制御装置を提供することである。この装置は、反射光の残余吸収に起因するミラーにおける熱負荷とは無関係に光学ミラーの安定した性能をもたらし、特にＥＵＶマイクロリソグラフィ装置においてミラー装置の温度を制御するために用いることができる。

この課題は、特に反射面を有する光学ミラーを備える光学ミラー装置の光学素子の温度を制御するための装置において、
光学ミラーのミラー熱伝達領域からの放熱を受ける少なくとも１つのヒートシンクと、
ミラー熱伝達領域を加熱するための加熱手段と、
前記加熱手段と信号接続しており、定常状態で加熱手段から受けた熱と、照明光源の有効照明光を案内するように設計されたミラーに照明光を入射させる照明光源から受けた熱とにより生じる、光学ミラーにおける総熱負荷が一定に保持されるように前記加熱手段を制御する制御手段とを含む装置によって解決される。

発明者が見つけた手がかりは幾分逆説的である：発明者は、上述の課題は、システムに付加的な熱を加えることによって解決できることを認識した。付加的な加熱手段により、温度プロフィールの定常状態を得ることができ、この状態は、反射光の残余吸収によって生じる熱によって実際にもはや妨げられない。このような残余吸収が生じた場合、加熱手段の加熱出力は制御して低減され、これにより、総熱負荷は一定に保たれる。このように、本発明による温度制御装置を有する光学ミラー装置を使用したシステムの熱挙動全体に、生じたとしてもわずかな変化しか生じない。ミラー装置の絶対温度はほぼ一定に保持される。ミラー装置の光学性能の妨害をもたらす不都合な熱膨張は生じない。加熱は短い応答時間で生じる場合があるので、熱的安定化は低い時定数で行われ、従って、小さい温度範囲内で温度を制御することが可能となる。例えば、１０^−６ｌ／Ｋの熱膨張係数を有する所定のミラー基板材料と光学面における０．２ｎｍの所定の熱膨張制限では、定常状態で０．０２Ｋの規模で一定に保持される温度プロフィールをもたらす温度制御を実現することができる。一般に、本発明による温度安定化を用いて、０．１Ｋの規模、または０．０１Ｋの規模、またはこれよりも好ましい規模で一定の温度プロフィールを達成することができる。本発明はＥＵＶ用途に制限されない。なぜなら、反射ミラーにおける残余吸収は実際に全ての波長で生じ、それ故、要求の高い用途では、このようなミラーの温度プロフィールを一定に保持する必要があるからである。ミラー熱伝達領域は光学ミラーの一部であってもよい。従って、反射面への加熱手段に直接に影響を及ぼし、ミラー温度の直接制御をもたらす。ミラー熱伝達領域はミラーの基板であってもよい。反射モードで使用される回折素子も、本発明のよる装置によって温度を制御することができる光学ミラーの例である。実際に、光学ミラー装置は、構造化された反射性素子、例えば微小電子集積回路を作製するためのリソグラフィ投影露光で使用するレチクルであってもよい。

ミラー熱伝達領域と機械的に接触していないヒートシンクは、機械的な応力がヒートシンクを介してミラー面に持ち込まれないことを確保する。

ミラー熱伝達領域の温度を測定するために設けられ、制御手段と信号接続した温度センサは、定常状態で一定に保持されるべきミラー温度の良好な制御をもたらす。少なくとも１つの温度センサを光学ミラーの反射面の近傍に配置してもよい。この場合、温度は関連した位置で測定され、従って、直接に測定される。温度センサは非接触温度センサとして設計されていてもよい。これにより、光学ミラー装置の構造的完全性の妨害が防止される。温度センサの非接触設計に関して、このセンサは熱画像システムを備えていてもよい。このような熱画像システムは反射面の直接の温度測定可能性をもたらし、温度の最適な制御を可能にする。

照明光源を備える照明系の制御装置と信号接続しているか、または制御装置の一部である制御手段を有することによって、温度センサがなくても、照明装置の状態をチェックするだけで制御が可能である。制御手段は、装置のヒートシンクの冷却手段と信号接続していてもよい。このような制御手段は、特にヒートシンクの温度を一定に保つ役割を果たす。

本発明による装置によって温度を保持する光学ミラー装置を、異なる作動モードを有する光学系で使用した場合、これらそれぞれのモードでは、ヒートシンクは制御手段によって選択することができる異なる温度を有することができる。例えばこのような異なった作動モードの例は異なった照明設定である。

ヒートシンクが、熱伝達領域からヒートシンクへの熱放射伝達が反射面の異なる部分に関して変化するように構成されている場合、反射光の残余吸収に基づく熱負荷の形状に熱伝達を適合させる可能性が生じる。ヒートシンクは、残余吸収量がより大きい光学ミラー部分がより高いヒートシンクへの熱伝達率を有するようにヒートシンクを配置してもよい。ヒートシンクは、反射面まで異なった距離を有する少なくとも２つの区画を備えていてもよい。このようなヒートシンクは、熱伝達率が変化するヒートシンクのための設計例である。ヒートシンクは、反射面に向いた少なくとも２つのヒートシンクフィンガーを備えていてもよい。これらのヒートシンクフィンガーは、所望の熱伝達幾何学配置に適合されることができる。ヒートシンクは、好ましくは六角形の視野構造に配置した多数のヒートシンクフィンガーを有していてもよい。このようなヒートシンク構造は、複雑な熱伝達パターンに適合させることができる。それぞれの設計を有するヒートシンクの少なくとも２つのヒートシンクフィンガーの長さは等しくてもよい。このようなヒートシンクフィンガーは容易に作製することができる。代替的に、ヒートシンクフィンガーは異なる長さを有していてもよい。このようなヒートシンクフィンガーは、熱伝達率が変化するヒートシンクを作製する可能性、または湾曲した反射面の曲率に追従したヒートシンクを作製する可能性をもたらす。ヒートシンクフィンガーの長さは、反射面の曲率に従って定められる。ヒートシンクフィンガーを考慮したこのようなヒートシンクにより、湾曲した反射面でさえも一様な熱伝達が得られる。

加熱手段が、熱伝達領域から反射面までの熱伝達が反射面の異なる部分に関して変化するように構成されている場合、加熱手段による加熱を残余吸収による加熱に適合させ、これにより、例えば反射面全体にわたって一定の加熱をもたらす可能性が生じる。特に加熱手段は、残余吸収による加熱パターンに相補的な加熱パターンの可能性が生じるように構成されている。

加熱手段が、制御手段によって個々に制御可能な少なくとも２つの加熱ゾーンを備える場合、異なる加熱パターンを生成し、従って光学ミラーの２つの異なる照明パターンに適合させる可能性が生じる。このことは、異なる照明設定を有するマイクロリソグラフィ装置のための照明系の場合に特に有利である。

環状、４極または２極対称性の反射面における受熱分布が得られるように配置した加熱ゾーンを、ミラー装置でそれぞれの照明パターンを生成する照明装置のそれぞれの設定に応じて使用することができる。

抵抗ワイヤは加熱手段を作製する安価な方法である。

光学ミラーの基板に埋設した抵抗ワイヤの配置により、光学ミラー装置への効率的な熱伝達が得られる。

反射面の光学コーティングの下方に直接に埋設した抵抗ワイヤの配置により、反射面への直接の熱伝達が得られる。

ヒートシンクは、反射面に向いた少なくとも２つのヒートシンクフィンガーを備えていてもよい。

ヒートシンクフィンガーを収容する凹部により、基板とヒートシンクフィンガーとの間の良好な熱伝達が得られる。

本発明は、熱伝達領域が光学ミラー自体の一部である場合に限定されない。熱伝達領域は、光学ミラーに隣接した受熱構造部であってもよい。この場合、定常状態で、一定温度プロフィールが受熱構造部で保持される。

ミラー保持構造部は、受熱構造部としての役割を果たしてもよい。この場合、熱平衡がミラー保持構造部で保持され、多くの場合このような熱平衡は、このような構造部によって保持された光学ミラーを備える照明光学系の光学特性を安定させるためには十分である。これにより、構造部材料の熱膨張係数に対する要求が緩和され、構造部の寸法安定性が制御される。例えば、金属を使用することができ、材料および機械コストの観点で有利な低膨張セラミックの代わりに本発明による温度制御装置が提供される。さらに金属の熱伝導率は熱膨張率の低いセラミックの熱伝導率よりも一般に良好であり、これにより、不均一な熱負荷下に光学ミラーの温度分布が一様に保持される。

反射面を有する光学ミラーを備える光学ミラー装置の温度を制御する方法は、加熱手段によってミラー装置を加熱するステップと、ミラー装置の加熱を制御し、定常状態で加熱手段から受けた熱および有効な照明光を案内するように設計されたミラーに照明光を入射させる照明光源から受けた熱により生じたミラー装置全体の熱負荷を一定に保持するステップとを含み、この温度制御法の利点は、装置自体に関して既に議論した利点と同様である。ミラー装置の加熱は、光学ミラーの温度の測定によって制御してもよい。ミラー装置の加熱は、ミラー保持構造部の温度の測定によって制御してもよい。ミラー装置の加熱は、照明光源の状態のチェックにより制御してもよい。

同じ利点が、照明光源を有する照明系、複数の光学ミラーを有し、これらの光学ミラーのうちの少なくとも１つが本発明による温度制御装置を備えるマイクロリソグラフィ照明光学系、および複数の光学ミラーを有し、これらの光学ミラーのうちの少なくとも１つが本発明による温度制御装置を備えるマイクロリソグラフィ投影光学系についてもあてはまる。照明光源は、特に５ｎｍ〜３０ｎｍの波長領域の光を放出するＥＵＶ源であってもよい。

冷却装置と、
第１放熱体を形成するために冷却装置によって冷却された冷却素子の冷却表面と、
第２放熱体の加熱された表面を形成するために温度安定化された素子に接続された加熱装置と、
冷却装置および温度安定化された素子と信号接続した制御ユニットとを有し、
温度安定化された素子がＥＵＶ投影露光装置の部分であり、ＥＵＶ投影露光装置は、少なくとも１つの物体を少なくとも１つの像に結像するために５ｎｍ〜１００ｎｍの波長の投影光束を有し、
冷却された面の少なくとも一部が、温度安定化された素子の面領域から離間されており、
温度安定化された素子の表面領域に向けられた温度勾配が、制御ユニットによって絶対値および方向において過渡的に調整可能であり、
特に温度安定化された素子が光束を案内するための光学素子であるか、または投影露光装置の保持構造部の一部であるシステムの利点は、装置に関して既に議論した利点に対応する。絶対値および方向における温度勾配の調整により、温度安定化された素子における過渡的温度を制御する可能性が生じる。このことは、フィードフォワード制御およびモデルに基づいたコントロールを含む洗練された制御スキームのための可能性をもたらす。

次に本発明の例示的な実施形態を添付の図面を用いて説明する。

マイクロリソグラフィ装置を示す概略図である。 図１のマイクロリソグラフィ装置における照明系の照明光学系の光学ミラー装置を、ヒートシンクを有する光学ミラー装置の温度制御装置と共に示す概略図である。 光学ミラー装置の温度制御装置のヒートシンクを示す別の概略図である。 光学ミラー装置の温度制御装置のヒートシンクを示す別の概略図である。 ミラー熱伝達領域からヒートシンクへの放射熱伝達をヒートシンクの温度の関数として示すグラフである。 光学ミラー装置の温度制御装置の別の実施形態の受熱構造であるミラー保持構造部を含む照明系の照明光学系の一部の概略図である。 付加的に放射シールドを有する光学ミラー装置を図２と同様の要領で示す図である。 付加的な放射シールドを有する照明系の照明光学系の一部を図６と同様の要領で示す図である。 温度制御装置の別の実施形態を有する光学ミラー装置を図２と同様の要領で示す図である。 温度制御装置の別の実施形態を有する光学ミラー装置を図２と同様の要領で示す別の図である。Ａは、温度制御装置のヒートシンクに配置した１つの冷却通路の拡大横断面図である。Ｂは温度制御装置のミラー基板に配置した１つの加熱通路の拡大横断面図である。

図１は、半導体マイクロチップのような微小構造化した構成部材を作製するために用いられるマイクロリソグラフィ装置１の一般的な構成部材を概略的に示している。

マイクロリソグラフィ装置１は、照明光束３を放出する照明光源２を有している。図１には、照明光束３の主光線のみが示されている。例えば、照明光源２は、５ｎｍ〜３０ｎｍの波長の光線を放出する極紫外線（ＥＵＶ）光源である。有利には、照明光源２はプラズマＥＵＶ光源である。

照明光源２から放出された後、照明光束３が形成され、照明光学系４によって案内される。照明光源２および照明光学系４は、マイクロリソグラフィ装置１の照明系の一部である。照明光学系４は、図１に示していない幾つかの光学ミラーを備える。照明光学系４は、物体平面５に位置する物体視野に特殊な照明を設けるための役割を果たす。特殊な照明は、照明設定としても知られ、光束３が物体平面５におけるあらかじめ規定された所定の強度分布、あらかじめ規定された所定の角度分布、好ましくは、あらかじめ規定された所定の偏光分布を有することを意味する。レチクルステージ７によって保持したレチクル６は、レチクル６の主面が物体視野に位置するように配置されている。レチクル６は反射性レチクルである。

投影光学系８は、物体平面５で照明された物体視野を像平面９で像視野に結像する。このために、投影光学系８は、レチクル６から反射された照明光束１０を受け、投影光学系８の内部に入射した照明光束１０によって形成された照明光束１１を像視野に向ける。投影光学系８は、照明光に対して反射性のいくつかの光学ミラーも備える。これらのミラーは図１に示していない。

ウェーハ１２の面は像視野に配置されている。ウェーハ１２はウェーハステージ１３によって保持されている。マイクロリソグラフィ装置１は、ステッパーまたはスキャナシステムとして作動させてもよい。両システムは、専門家には良く知られている。

図２は、光学ミラー装置１５の温度制御装置１４を示す。図２に示すミラー装置１５は、投影光学系８の一部であってもよいし、照明光源２の一部、例えば照明光源の集光器であってもよいし、またはマイクロリソグラフィ装置１の照明光学系４の一部であってもよい。光学ミラー装置１５はミラー保持構造部を備え、このミラー保持構造部の保持点１６を図２に三角形で示す。保持構造部は、例えば米国特許出願公開第２００４／００５１９８４号明細書の図１９および図２２に関しての記載に対応した柔軟な支持部を含んでいてもよい。

さらに光学ミラー装置１５は、ミラー基板またはミラー本体１８を有する光学ミラー１７を備える。ミラー基板またはミラー本体１８は反射コーティングを有する光学面として設計された反射面１９を備える。照明光学系４および投影光学系８において照明光線３を案内する光学ミラー１７およびの他の全ての構成部材は、真空雰囲気内に設けられている。

装置１４は、以下では光学ミラー１７とも呼ぶ回折光学素子を備えていてもよい。このような回折光学素子は、照明光束３からの光を回折することができる。光学ミラー１７は凹面レンズとして示されている。反射面１９は、図２に概略的に示す照明光束３からの光を反射する役割を果たす。照明設定に応じて、反射面１９のほぼ全体を照明光束３からの光によって照明してもよい。代替的に、リソグラフィ装置１の内部のミラー装置１４の位置に応じて、例えば光学系４，８の瞳平面または視野平面で、またはこれらの平面の近傍で、照明設定に応じて、反射面１９の部分のみを照明光束３からの光によって照明することもできる。

温度制御装置１４の一部は、図２に示す少なくとも１つのヒートシンク２０である。ヒートシンク２０は温度制御装置１４の放射冷却部としての役割を果たす。ヒートシンク２０は受熱プレートを備える。ヒートシンク２０は、反射面１９の反対側にミラー基板１８に面した冷却面２１を備える。冷却面２１の温度は、適宜な制御手段によって、いずれの場合にもミラー基板１８の温度を下回る一定温度レベルに保持される。作動時に、ヒートシンク２０、すなわち冷却面２１はミラー基板１８からの熱放射を受ける。ミラー基板１８は、図２に示す実施形態では、光学ミラー１７のミラー熱伝達領域としての役割を果たす。冷却面２１の温度は、あらかじめ規定された温度プロフィールに保持してもよい。温度プロフィールは、空間および時間座標における冷却面２１の温度分布によって付与される。これらの座標に関して温度プロフィールを制御してもよい。一般に、冷却面２１は任意の空間的形状を有していてもよい。ヒートシンク２０は、ミラー基板１８と機械的に接触しておらず、これにより、ヒートシンク２０の存在に起因したミラー基板１８における機械的応力が低減される。さらにヒートシンク２０は光学ミラー１７の周縁に、すなわち、ミラー基板１８の側面に面して配置していてもよい。ヒートシンク２０は金属またはセラミック材料から形成されている。冷却面２１を処理し、処理していない他の類似の面と比較して面の熱吸収率を増大させてもよい。冷却面２１に、セラミック、酸化物、炭化物または窒化物を含むコーティングを設けてもよい。例えば冷却面２１を処理し、表面粗さを増大させるか、または表面不規則性を設け、表面の熱吸収領域を拡大してもよい。冷却面２１は、ミラー本体１８の後面２１ａからの熱吸収率を増大させるために空間的に分布した構造を含んでいてもよい。

加熱手段２２も温度制御装置４の一部である。図２の実施形態では、加熱手段２２は、ミラー基板１８の後面２１ａ、すなわち、ヒートシンク２０の冷却面２１に面したミラー後面を加熱する面加熱手段として設計されている。面２１ａは加工処理してもよいし、またはコーティングを施すか、またはヒートシンク２０の冷却面２１に関して上述したように空間的に分布した構造を含んでいてもよい。加熱手段２２は、図２に横断面で示す抵抗ワイヤ２３を備える。抵抗ワイヤ２３は面２１ａに配置されている。図２に示すように、代替的に、加熱手段２４は、ミラー基板１８に埋設された抵抗ワイヤとして設けてもよい。抵抗ワイヤ２３は、単一電気回路としてとして電気接続され、例えば電源に関して少なくとも１つの制御回路によって制御される並行または直列接続部を形成していてもよい。図２に示すように、代替的に、抵抗ワイヤ２３は電源に関して異なる制御器によって制御される異なる電気回路の一部として電気接続されていてもよい。図２は、異なる電気回路に属する抵抗ワイヤ２３の２つのグループ２５，２６を示す。これらのグループ２５，２６は制御器２７によって個々に制御可能な２つの加熱ゾーンを規定する。ライン２８，２９および電力増幅器３０，３１によって制御器２７は抵抗ワイヤ２３のグループ２５，２６に接続されている。

抵抗ワイヤ２３のグループ２５，２６に代替的または付加的に、加熱液のための流体通路３１ａによって加熱ゾーンを規定してもよい。これら流体通路３１ａの実施例を図２に断面図で破線により示す。これらの流体通路３１ａは、反射面１９に対して所定の間隔をおいてミラー基板１８の内部に配置されている。ミラー基板１８の後面２１ａに平行な面で、加熱液通路３１ａは等間隔に分配されている。流体通路の典型的な配置が米国特許出願公開第２００４／００３５５７０号明細書に開示されている。別の実施形態の場合には、これらの通路３１を通る加熱液の流れは、制御器２７と信号接続した弁によって制御される。

別の実施形態では、ヒートシンク２０はミラー基板２１ａの後面２１に向いた受熱プレート３１ｂと、冷却プレート３１ｃとに分割してもよい。冷却プレート３１ｃは、受熱プレート３１ｂがミラー基板１８の後面２１ａと冷却プレート３１ｃとの間に位置するように配置される。ヒートシンクのためのこのような設計が米国特許公開第２００４／００５１９８４号明細書に記載されている。冷却プレート３１ｃは、受熱プレート３１ｂから熱を除去するための冷却部としての役割を果たす。受熱プレートの配置、材料および表面処理は、同明細書に記載のものであってもよい。受熱プレートは、光学ミラー１７の後面２１ａの少なくとも一部に配置してもよい。

図２の実施形態では、加熱ゾーン、すなわちグループ２５，２６は、２極対称のミラー基板１８に受熱分布を付与するように配置されている。抵抗ワイヤグループの配置に応じて、例えば、環状、４極または多極対称性などの他の受熱分布を実施することもできることは自明である。ワイヤ２３または一般に加熱手段２２，２４は、電力に関して個々に制御してもよい。さらに、加熱手段２２，２４はペルティエ素子を備えていてもよい。この場合、電力の制御に加えて、直流電流または電力の直流成分の方向を個々の加熱手段２２，２４または加熱手段２２，２４のグループについて制御してもよい。

抵抗ワイヤ２３言い換えれば加熱手段を個々に制御可能なグループ２５，２６への分離したことにより、ミラー基板１８から反射面１９への熱伝達は、矢印３２，３３で示すように、異なる部分、すなわち、図２では、反射面１９の左側部分および右側部分に関して異ならせることができる。

制御器２７は加熱手段２２を制御し、これにより、加熱手段２２から受けた熱３２，３３および定常状態で照明光束３の部分吸収により照明光源２から受けた熱３４により生じるミラー総熱負荷が一定に保持される。熱３４、すなわち、照明光束３の反射されない量から吸収された出力を図２に矢印３４で概略的に示す。

ライン３５によって制御器２７は温度センサ３６に接続されている。温度センサ３６は、ミラー基板１８に埋設されており、ミラー基板１８の温度を測定する。図２の実施形態では、別の温度センサが設けられているが、図示していない。一般に、温度センサは少なくとも独立制御可能な抵抗ワイヤグループの数に等しい数だけ設けられている。設けられた全ての温度センサは、ラインによって、またはワイヤレスに制御器２７と信号接続されている。一般に、温度センサ３６は光学ミラー１７の反射面１９の近傍に配置されている。

温度センサ３６のような接触温度センサに対して代替的または付加的なセンサとして、非接触の温度センサ３７を設けてもよい。このような非接触の温度センサ３７の実施形態が図２に示されており、熱画像アレイ３９、例えばＣＣＤアレイに反射面１９の熱像を形成する結像光学系３８を備える。

図２に記載のように、制御器２７はマイクロリソグラフィ装置１の照明系、特に照明光源２の制御装置４０に信号接続していてもよい。この信号接続は、通信接続部またはライン４１によって概略的に示されている。さらに通信接続部またはライン４２によって、制御器２７は、ヒートシンク２０の冷却手段４３ａ用の制御装置４３に信号接続されている。制御器２７および制御装置４０，４３は、マイクロリソグラフィ装置１の集積制御装置の一部であってもよい。冷却手段４３ａは、ペルティエ冷却手段または制御された冷却流を有する冷却手段であってもよい。このような冷却手段およびこれらの冷却手段の制御に関する実施例が米国特許出願公開第２００４／００３５５７０号明細書に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。

光学ミラー１７、特に反射面１９の温度は次の方法により保持される。まず、加熱手段２２によって光学ミラー装置１５を加熱する。加熱手段２２から受けた熱３２，３３と、反射面１９に入射した照明光束３の吸収により受けた熱３４とによって生じたミラー装置の総熱負荷が定常状態で一定に保持されるように、ミラー装置の加熱を制御する。図２の実施形態では、反射面１９の温度は、例えば温度センサ３６によって測定される。照明光束３が反射面１９に入射しない場合には、反射面１９の下方のミラー基板１８の温度は比較的低く、特に第１閾値を下回る。反射面１９が照明光束３の吸収によって加熱された場合、反射面１９の温度はこの温度閾値以上に上昇する。この場合、制御器２７によって、加熱手段２２によるミラー基板１８の加熱が低減され、一般に応答時間内の過渡的効果の後に熱伝達３２〜３４の合計が定常状態で一定に保持される。この場合、光学ミラー装置１５からヒートシンク２０への放射熱伝達４４は一定に保持される。このような過渡的効果は、マイクロリソグラフィ装置が始動時に反射面１９に入射する照明光線３からのエネルギーの熱吸収によって生じる場合がある。さらにこのような過渡的効果は、ミラー基板１８の反射面１９の面領域に向けられた温度勾配を制御するための制御器２７および加熱手段２２によって生じる場合もある。このような温度勾配は、制御器２７によって絶対値および方向において制御してもよい。

反射面１９の温度制御は、光学ミラー装置の加熱制御の結果である。この温度制御時に、少なくとも反射面の照明が照明光源２の同一の作動モードで行われている場合には、ヒートシンク２０の冷却面２１の温度は、有利には定常状態で一定に保持される。反射面１９の温度制御を行うための代替的な作動モードでは、さらにヒートシンク２０の冷却面２１の温度を変更してもよい。例えば、一定の加熱エネルギーによって加熱手段２２または２４による加熱を行い、冷却面２１の温度制御によって反射面１９の温度制御を行ってもよい。実際に、ヒートシンク２０の温度はミラー表面１８の温度よりも常に低い。反射面１９が照明光線束３の残余吸収によって加熱されない場合、反射面１９の温度はミラー基板の後面２１ａの温度よりも幾分低い。主熱負荷が照明光束３の残余吸収により生じた場合、反射面１９はミラー基板の後面２１ａの温度よりも高い温度を有している。

図２に示していない温度制御装置１４の実施形態では、温度センサを省略してもよい。この場合、ミラー装置１５の加熱は、制御装置４０によって照明系、特に照明光源２の状態をチェックすることによって制御される。例えば、照明光源２の出力が増大された場合、制御器２７はそれぞれの情報を制御装置４０から受信し、これに応答して、加熱手段２２による加熱をそれぞれ低減する。参照表を形成するか、またはモデルベースまたはフィードフォワード制御によってこのような制御を行ってもよい。

図３は、ヒートシンクの別の実施形態および温度制御装置の光学ミラーを示す。図１および図２に関して既に議論した構成部材に対応した構成部材には同じ参照番号を付し、以下に詳細に説明しない。

図３の実施形態では、光学ミラー１７は凸面鏡として示されている。図３の温度制御装置４６の加熱手段４５は、反射面１９の光学コーティングの下方に直接に埋設された抵抗ワイヤ２３である。

加熱手段４５のこのような配置により、加熱手段４５により生じる熱は、照明光束３の残余吸収が行われるのと同じミラー領域で生成される。これにより、定常状態の熱負荷３２，３３および３４の合計の均等化が容易となる。

温度制御装置４６のヒートシンク４７は、ミラー基板１８からヒートシンク４７までの放熱伝達が伝達反射面１９の異なる部分に関して変化するように構成されている。このために、ヒートシンク４７は図３の左から右へ番号を付したヒートシンクフィンガー４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４を備えている。これらのヒートシンクフィンガー４８〜５４は、相互に並行であり、ヒートシンク本体５５によって接続されている。隣接するヒートシンクフィンガー４８〜５４は等間隔で離間されている。全てのヒートシンクフィンガー４８〜５４は反射面１９の方向に向いている。長手方向軸線５６に垂直方向にヒートシンクフィンガー４８〜５４は円形横断面を有していてもよい。すなわち、ヒートシンクフィンガー４８〜５４は長手方向軸線５６を回転対称軸線とした円筒形であってもよい。代替的には、ヒートシンクフィンガー４８〜５４の横断面は、正方形、長方形、または例えば六角形であってもよい。軸線５６に対して垂直方向の面には、ヒートシンクフィンガー４８〜５４が六角形構造で、すなわち、六方対称性を有するアレイとして配置されている。代替的に、ヒートシンクフィンガー４８〜５４は長方形のマトリクスアレイパターンで配置してもよいし、少なくとも１列に配置してもよい。ヒートシンクフィンガー４８〜５４の配置の対称性は、加熱手段５５の加熱ゾーンの受熱分布の対称性および／または反射面１９が照明光束３の吸収によって受ける受熱分布の対称性に適合されている。

ヒートシンクフィンガー４８〜５４の先端５７は、ヒートシンク４７の第１区画を構成する。第１区画は、反射面１９に対して小さい第１の間隔を有している。ヒートシンクフィンガー４８〜５４の間のギャップ５８は、反射面１９に対して大きい第２の間隔を有するヒートシンク４７の第２区画を構成している。

ヒートシンクフィンガー４８〜５４は異なる長さを有している。ヒートシンクフィンガー４８〜５４の長さは、反射面１９の曲率に追従する。図３の凸状反射面１９の場合、中央ヒートシンクフィンガー５１およびこれに隣接するヒートシンクフィンガー５０および５２は最も長いフィンガーである。ヒートシンクフィンガー４９および５３はヒートシンクフィンガー５０〜５２よりも短いが、外側のヒートシンクフィンガー４８および５４よりも長い。

ヒートシンクフィンガー４８〜５４は、ミラー基板１８の凹部５９に収容される。

図４は、ヒートシンクを有する温度制御装置６０および光学ミラー装置の別の実施形態を示す。図１〜図３に関して既に議論した構成部材に対応した構成部材には同じ参照番号を付し、以下に詳細に説明しない。

加熱手段６１には、ミラー基板１８に面状に埋設された抵抗ワイヤ２３が設けられている。図４では、反射面１９は凸面である。加熱ワイヤ２３は面状に配置されているので、図３の実施形態とは対照的に、反射面１９の曲率に追従していない。

温度制御装置６０のヒートシンク６２は、温度制御装置４６のヒートシンク４７に類似している。図３の温度制御装置４６とは対照的に、ヒートシンクフィンガー６３は全て同じ長さを有している。ヒートシンクフィンガー６３の先端５７は、加熱手段６１の抵抗ワイヤ２３が埋設された平面から等しく離間されている。ヒートシンクフィンガー６３は、ミラー基板１８の凹部６３ａに収容されている。

図５は、ミラー熱伝達領域、例えばミラー基板１８と、ヒートシンク２０または４７または６２の冷却面２１との間の小さいギャップにわたる放射熱交換を示す。この正味放射熱交換または伝達は、冷却面温度の関数として示されている。冷却面温度は、単位Ｋで示される。正味放射熱交換または伝達は、単位Ｗ／ｍ^２で示されている。光学ミラー１７の反射面１９の最大熱負荷を４Ｗ、ミラー、図２〜図４の実施形態の場合にはミラー後面における熱伝達領域を０．０２ｍ^２、ミラー基板１８の基準温度を２９５Ｋと仮定した場合、十分な冷却出力バイアスを生成するためには約２５０Ｋの冷却面２１の表面温度が必要となることが図５からわかる。冷却手段４３による冷却面２１の冷却は、熱電冷却（ＴＥＣ）、冷蔵庫の原理である膨張冷却、または冷却ガスまたは液体、例えば液状窒素による冷却によって行ってもよい。

図６は、図１のマイクロリソグラフィ装置１の照明光学系４または投影光学系８の一部を示す。既に議論した構成部材に対応した構成部材には同じ参照番号を付し、以下に詳細に説明しない。マイクロリソグラフィ装置１の光学系のこの部分は、ミラー保持構造部６４を含む。この保持構造部６４は、機械的構造部および／または計測学的フレームとして実施されている。保持構造部６４は、台形状に配置されたキャリヤバー６４ａの格子を有するセル状構造部である。４つの光学ミラー６５〜６８が支柱６９および支持プレート７０を介して保持構造部６４によって支持されている。ミラー６５〜６８には、図６に上方から下方に参照番号を付している。ミラー６５，６６は保持構造部６４の第１セルに配置されており、ミラー６７，６８は保持構造部６４の第２セルに配置されている。ミラー６５〜６８は典型的な１００ｍｍの直径を有している。

ミラー基板１８の裏面が支持プレート７０と接触する保持点１６はミラー位置アクチュエータとして設計されており、これにより、図６に示す照明光学系および／または投影光学系の形成および案内機能の調整が可能となる。

３つのミラー６５〜６７は、支持プレート７０によって支持されたミラー位置センサ７１によって位置制御される可動ミラーである。ミラー６８は位置センサを有していない不動ミラーである。

温度制御装置７２は、ミラー保持構造部６４を受熱構造部として使用する。ミラー保持構造部６４は、抵抗ワイヤ２３のグループ７４〜７７を有する加熱手段７３によって加熱される。グループ７４〜７７は、保持構造部のキャリヤバー６４ａの外面と接触している。

加熱手段７３における抵抗ワイヤ２３のグループ７４〜７７の数は、ミラー６５〜６８の数に等しい。このことは、グループ７４〜７７によるミラー６５〜６８の個々の加熱を確実にする。

温度センサ７８は、抵抗ワイヤ２３と接触したキャリヤバー６４ａと接触している。

図６には、抵抗ワイヤ２３のグループ７７に属する、キャリヤバー６４ａと接触した温度センサ７８を１つだけ示す。他のグループ７４〜７６はそれぞれ固有の温度センサ７８を有している。

温度制御装置７２はヒートシンク７９を有し、それぞれのヒートシンク７９は、キャリヤバー６４ａの近傍に配置されており、加熱抵抗ワイヤ２３のグループ７４〜７７を備える。それぞれのヒートシンク７９は、ギャップによってそれぞれのキャリヤバー６４ａから離間されており、これにより、それぞれの加熱ワイヤ７９はキャリヤバー６４ａと機械的に接触していない。ヒートシンク７９は、セル状の保持構造部６４のセルの外部に配置されている。

図６の実施形態の場合には、制御器２７は加熱手段７３を制御し、これにより、ミラー保持構造部６４、支柱６９およびキャリヤプレート７０における総熱負荷、ならびにさらなる効果として、加熱手段７３のグループ７４〜７７から受けた熱および反射面１９による照明光束３の残余吸収によって受けた熱によって生じるそれぞれの加熱ミラー６５〜６８における総熱負荷は定常状態で一定に保持される。グループ７４〜７７はグループ７７と同様にして制御器２７に接続されている。これは図６に示されていない。この温度制御は、図２の実施形態に関して上に概説した原理に従って行われる。

照明光源２が閉じられている場合、ミラー６５〜６８の反射面１９は加熱手段７３によってのみ熱を受ける。照明光束３がミラー６５〜６８の反射面１９によって反射された場合、熱はこれらの反射面１９によって吸収される。加熱手段７３は、ミラー６５〜６８の反射面１９に関してグループ７４〜７７からの熱伝達が低減されるように制御される、その結果、ミラー総熱負荷が定常状態で一定となる。

４つのグループ７４〜７７の代わりに、加熱手段７３の抵抗ワイヤ２３のグループをより多く設けてもよい。これにより、同一の反射面１９のために異なる加熱ゾーンを生成する可能性が生じ、これにより、例えば環状、４極または２極対称の熱分布により反射面１９を加熱する可能性が生じる。

マイクロリソグラフィ装置１を用いた微小構造化された構成部材の作製時には、まず、レチクル５およびウェーハ１２がレチクルステージ７およびウェーハステージ１３に設けられる。次いでレチクルパターンは照明微小構造としてマイクロリソグラフィ装置１の照明光に対して感応性のウェーハ層に投影される。次いで、ウェーハ層の露光によって照明微小構造から微小構造化された構成部材が生成される。

図７は、光学ミラー装置の温度制御装置１４の別の実施形態を示す。この光学ミラー装置は、図１のマイクロリソグラフィ装置における照明系の照明光学系の一部であってもよい。図１から図６に関して既に議論した構成部材に対応した構成部材には同じ参照番号を付し、以下に詳細に説明しない。

図７に示した光学ミラー装置の温度制御装置１４は、さらに加熱装置８１と別のヒートシンク８２とを備える放射シールド８０を有する。放射シールド８０は、ウェーハ１２、レチクル６またはマイクロリソグラフィ装置１の別の感熱構成部材に対して起こりうる温度制御装置１４の熱作用を低減するための役割を果たす。このような放射シールドまたは耐熱装置の実施例を米国特許出願公開第２００４／００５１９８４号明細書の図３および図７に関して説明する。

ヒートシンク２０とミラー基板１８との間のギャップの熱化のために、このギャップにガスを供給し、このギャップの通過後にガスを吸引装置によって排出してもよい。このようなガスの流れは図７に矢印８２ａによって示されている。このようなガス供給は、米国特許出願公開第２００４／００５１９８４号明細書では、例えば図１１に関して説明している。

図８は、図１のマイクロリソグラフィ装置１における照明光学系４の一部の別の実施形態を示す。図１から図７に関して既に議論した構成部材に対応した構成部材には同じ参照番号を付し、以下に詳細に説明しない。

図８は、温度制御された保持構造６４と破線で概略的に示すウェーハ１２との間の放射シールド８３および８４を示す。放射シールド８３は、抵抗ワイヤ２３のグループ７６，７７とウェーハ１２との間に配置されている。放射シールド８３，８４は、ウェーハ１２における保持構造６４の熱化に対する熱作用を低減するための役割を果たす。放射シールド８３，８４は、図７に関して上述したように、それぞれ別の加熱装置８１および別のヒートシンク８２を備える。

図９は、光学ミラー装置の温度制御装置１４の別の実施形態を示す。図１から図８に関して既に議論した構成部材に対応した構成部材には同じ参照番号を付し、以下に詳細に説明しない。抵抗ワイヤのグループおよび加熱液通路を含む加熱手段の代わりに、図９の実施形態は、ミラー基板１８の裏面２１ａを加熱するための赤外線源８５を有している。

さらに図９の実施形態では、ヒートシンク２０は、ミラー基板１８に対してヒートシンク２０を移動させることができるアクチュエータ８６に接続されており、これにより、ヒートシンク２０とミラー基板１８との間のギャップが調整され、ギャップ幅および／または傾斜角に関して、およびさらにヒートシンク２０とミラー基板１８との重なりに関して、ミラー基板１８に対するヒートシンク２０の良好な位置決めが行われる。アクチュエータ８６は、図９には示さない信号ラインにより制御器２７に信号接続している。

例えば、複数の温度センサ３６による熱感知によって、例えば非対称的な温度パターンがミラー基板１８の内部に生じた場合、このような非対称的なパターンはミラー基板１８に対するヒートシンク２０のそれぞれの移動によって除去してもよい。ミラー基板１８に対するヒートシンク２０の相対位置を検出するために、図９に図示しない位置センサを設けてもよい。信号ラインによって、位置センサは制御器２７に接続されている。

図１０は、光学ミラー装置の温度制御装置１４の別の実施形態を示す。図１から図９に関して既に議論した構成部材に対応した構成部材には同じ参照番号を付し、以下に詳細に説明しない。

図１０の実施形態では、ヒートシンク２０の冷却面２１の冷却は、ヒートシンク２０の本体に配置された冷却通路８７によって実施される。これらの通路８７の横断面が図１０に破線で示されている。冷却面２１に対して並行であり、ヒートシンク２０の本体に配置された平面には、冷却通路８７が等間隔で分配されている。

図１１は、冷却通路８７の代表的な横断面を示す。導管８８が通路８７の内部に配置されており、通路８７を通って冷却液８９を分配させるように構成されている。導管８８と通路８７の内壁９０との間にはギャップ９１が形成されている。このギャップ９１には、伝熱ガスが充填されている。ギャップ９１は十分に低い圧力に保持され、ヒートシンク２０の冷却面２１の面形状の歪みを実質的に防止するように構成されている。ギャップによって通路内壁から離間された内部導管を有するこのような冷却通路の詳細は、欧州特許出願公開第１３７６１８５号明細書に記載されており、その開示内容は参照により本明細書に組み込まれる。

別の実施形態では、図２を参照して上述したそれぞれの実施形態による冷却プレート３１ｃの平面に通路８７を配置してもよい。

別の実施形態では、ミラー本体１８の加熱は、上述の冷却通路８７のいずれかと同様の配置を有する加熱通路９２を介して行ってもよい。このような加熱通路９２を、図１０に横断面図でミラー本体１８の内部に破線で示し、さらに図１２に詳細に示す。加熱通路９２の内部には、導管９３が、加熱通路９２を通って加熱液９４を分配させるように配置されている。加熱通路９２の内壁９５と導管９３との間にはギャップ９６が形成されており、ギャップには伝熱ガスが充填されている。ギャップ９６内の伝熱ガスは、十分に低い圧力に保持され、ミラー１７の反射面１９の歪みを実質的に防止する。

導管８８，９３を通る流体の流れによって誘起される振動は、通路８７，９２の内壁９０，９５に伝達されない。

熱化流体８９，９４およびギャップ９１，９６内の伝熱ガスは、制御器２７によって制御される図示しない源によって供給される。加熱通路９２を用いた図１０の実施形態では、抵抗ワイヤ２３による加熱は省略してもよい。

ギャップ９１，９６には、ギャップ９１，９６の所定幅を保持するために導管８８，９３の外周にスペーサ９７を設けてもよい。

図１〜図１０の実施形態全てにおいて、照明光束３、すなわち作動光線の吸収、加熱部の加熱、例えば抵抗ワイヤ２３の加熱、例えば抵抗ワイヤ２３または加熱通路９２による加熱と、放射冷却部、すなわちヒートシンク２０の冷却面２１による冷却とを組み合わせた光学ミラー１７の複合的熱化が制御器２７によって制御され、このように複合的熱化により、光学素子の温度安定化がもたらされる。

適宜な温度制御を行うために、ヒートシンク２０は１つの温度センサ９７ａまたはヒートシンク２０の本体の内部に分配され、制御器９７と信号接続している複数の温度センサ９７ａを備えていてもよい。

図１０は、さらに任意の放射シールド９８を示す。放射シールド９８は、冷却面２１の他にヒートシンク２０の全ての面を取り囲み、これにより、ヒートシンク２０が光学ミラー１７以外の部材から熱を吸収することを防止する。

振動の伝達および位置変化を阻止するために、温度制御装置の構成部材は、ばね部材によって接続されていてもよい。このための実施例が上記米国特許出願公開第２００４／００５１９８４に図８、図１２および図１３に関して挙げられている。

温度制御装置１４を含むマイクロリソグラフィ装置の光学系は、０．５ｎｍ以下の全般的波面エラーを有している。

温度制御装置１４のいくつかの実施形態では、２ｎｍまでの範囲の波面における熱に誘起された面形状の補正を可能にする。温度制御装置１４のこれらの実施形態により、特にゼルニケ多項式Ｚ６〜Ｚ１６の対称性により熱制御された光学面にわたる温度プロフィール形状を取り入れてもよい。従って、これらの温度制御装置１４は、ゼルニケ多項式Ｚ５以上の対称範囲の波面エラーに対処する。例えばフリンジ概念におけるゼルニケ多項式は、数学的および光学的文献により知られている。

これらの装置１４により、面形状と０．２ｎｍ ｒｍｓのプロフィール解像度（波面）、０．１ｎｍの精度（波面）および２０分につき０．１ｎｍの最大ドリフト（波面）が可能となる。

上述の温度制御装置１４により、典型的な温度制御について１０秒の設定時間が可能となる。

温度制御装置１４の全ての実施形態は、超高真空（ＵＨＶ）条件に適合する。

Claims (20)

1. 真空雰囲気に設けられた光学素子の温度を制御する装置において、
   放射冷却部を有し、前記光学素子から離間して配置されており、放射熱伝達によって光学素子を冷却するための冷却器を備え、
   前記放射冷却部の温度を制御するための制御器を有し、
   前記光学素子を加熱するための加熱部を有し、
   該加熱部が、該加熱部の温度を制御するために前記制御器に接続され、
   前記光学素子は、反射面を有するミラーを備える光学ミラー装置であり、前記ミラーは、ミラー本体と、ミラー本体に形成した前記反射面とを有し、
   前記放射冷却部は、前記ミラーの前記反射面とは反対側の面に面する冷却面を備えるヒートシンクであり、
   前記加熱部の加熱手段は、前記ミラー本体に形成され、前記ヒートシンクの前記冷却面に面した前記ミラーの裏面を加熱するように設計されていることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記制御器が、前記放射冷却部、前記加熱部、および前記光学素子に入射する作動光線のための照明光源と信号接続しており、前記制御器が、複合的熱化を制御するための手段を有しており、
   前記光学素子に入射する作動光線の吸収、
   前記加熱部による加熱、および
   前記冷却部の冷却による前記光学素子の複合的熱化により、前記光学素子を温度安定化させる装置。
3. 請求項２に記載の装置において、
   制御器が複合的熱化を制御するための手段を有し、これにより、定常状態でミラーに入射する作動光線量とは無関係に、前記光学素子の温度安定化が得られる装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の装置において、
   前記光学素子の温度を検出するための温度センサが設けられており、前記制御器が、前記センサによって検出された温度を所定値に維持するように放射冷却部および放射加熱部の少なくとも一方を制御する装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の装置において、
   前記制御器が、前記冷却部に流れる冷却液のための冷却液供給部に信号接続している装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載の装置において、
   前記制御器が、前記加熱部に流れる加熱液のための加熱液供給部に信号接続している装置。
7. 請求項１から６までのいずれか一項に記載の装置において、
   前記放射冷却部が前記光学素子以外の部材からの熱を吸収することを阻止するように配置した放射シールドを有する装置。
8. 請求項１から７までのいずれか一項に記載の装置において、
   前記光学素子に隣接する構成部材が前記加熱部から熱を吸収することを阻止するように配置した放射シールドを有する装置。
9. 請求項１から８までのいずれか一項に記載の装置において、
   前記放射冷却部が、ペルティエ素子の冷却プレートを備える装置。
10. 請求項１から９までのいずれか一項に記載の装置において、
    前記放射冷却部が、光学素子に向けられた光が入射または射出しない光学素子表面に沿って光学素子の近位側に配置した受熱プレートを有しており、該受熱プレートが、前記光学素子からの熱を受けるように構成されており、冷却部材が前記受熱プレートから熱を除去するように配置されている装置。
11. 請求項１から１０までのいずれか一項に記載の装置において、
    少なくとも１つの通路が前記冷却部に形成されており、該冷却部が、前記通路内に通路を通って冷却液を分散させるように構成された導管を備え、前記冷却部の導管と前記通路との間にギャップが形成されており、該ギャップが、十分に低い圧力に保持され、前記光学素子からの放熱を受ける役割を果たす冷却部の一部であるヒートシンクの歪みを実質的に防止するように構成されている装置。
12. 請求項１から１１までのいずれか一項に記載の装置において、
    前記放射冷却部が、前記光学素子に向いた少なくとも２つのヒートシンクフィンガーを備える装置。
13. 請求項１から１２までのいずれか一項に記載の装置において、
    前記加熱部が、
    前記ミラー本体に形成された少なくとも１つの通路と、
    前記通路を通って加熱液を分配するように構成された通路内の導管であって、該導管と前記ミラー本体の通路との間にギャップが形成されており、ギャップが、十分に低い圧力に保持され、前記ミラーの反射面または本体の歪みを実質的に防止するように構成された導管と、
    前記ミラー本体に形成され、前記放射冷却部と熱的に接続した第２面とを備える装置。
14. 請求項１３に記載の装置において、
    前記第２面が、反射面に隣接して配置されている装置。
15. 請求項１１から１４までのいずれか一項に記載の装置において、
    少なくとも１つのスペーサが、前記導管と前記通路の内壁との間に配置されており、前記導管が前記内壁に接触することを防止する装置。
16. 請求項１から１５までのいずれか一項に記載の装置を用いて真空雰囲気に配置された光学素子の温度を制御する方法において、
    前記光学素子の温度を感知するステップと、
    前記放射冷却部によって前記光学素子を冷却するステップと、
    前記感知ステップによって検出された前記光学素子の温度を所定値にすることができるように前記加熱部によって前記光学素子を加熱するステップと、
    前記光学素子から離間して前記放射冷却部を配置し、前記光学素子からの熱を吸収させるステップとを含むことを特徴とする方法。
17. 請求項１６に記載の方法において、
    前記光学素子に入射する作動光線の吸収と、
    前記加熱部による加熱と、
    前記冷却部による冷却とによる前記光学素子の複合的熱化の制御により、前記光学素子を温度安定化させる方法。
18. 照明光線源と、
    複数の光学ミラーを有するマイクロリソグラフィ用照明光学系とを有し、少なくとも１つの光学ミラーが請求項１から１５までのいずれか一項に記載の温度制御装置を備えることを特徴とする照明系。
19. 請求項１８に記載の照明系において、
    前記照明光源が、ＥＵＶ源である照明系。
20. 複数の光学ミラーを有するマイクロリソグラフィ用投影光学系において、
    少なくとも１つの光学ミラーが請求項１から１５までのいずれか一項に記載の温度制御装置を備えることを特徴とするマイクロリソグラフィ用投影光学系。

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