JP2020042303A - ミラー機構及びミラー機構から熱流を放散する方法 - Google Patents

ミラー機構及びミラー機構から熱流を放散する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】大入熱の場合でもミラー素子の適温を確保することを可能にする。【解決手段】マイクロリソグラフィ投影露光装置用のミラー機構であって、電磁放射線を反射するよう設けられたミラー面を有する少なくとも１つのミラー素子１と、少なくとも１つのミラー素子１を収容するよう設けられた頭部２ａ及び座部２ｂを含む少なくとも１つのキャリア要素２と、少なくとも１つのキャリア要素２を収容するマウント機構とを備え、少なくとも１つの挿入開口３ａが前記マウント機構に形成され、キャリア要素２の座部２ｂは上記挿入開口３ａに突入し、且つ伝熱媒体を誘導するチャネルデバイス４ａが、座部２ｂを囲む領域でマウント機構に形成されるミラー機構【選択図】図２

Description

本発明は、特にリソグラフィ投影露光装置のミラー機構に関する。特に、本発明はこの
場合、ミラーアレイをそれぞれ担持した複数のミラー素子を組み合わせて、それに対応し
て大面積の、特に凹面のミラー系を形成することで、極紫外線スペクトル域の波長を有す
る光を反射するミラー機構であって、それらのミラーコンポーネントの光学活性領域が低
粒子密度の雰囲気に囲まれるミラー機構に関する。さらに、本発明は、上記タイプのミラ
ー機構の領域から熱流を放散する方法に関する。
集積電子回路及び他の微細構造コンポーネントの製造に用いられるようなリソグラフィ
投影露光装置は、レチクルに含まれる構造を概して縮小して感光層に結像し、上記感光層
は、例えばシリコンウェーハ上に施すことができる。かかる投影露光装置の１つの例示的
な構成は、特許文献１から既知である。
投影露光装置を開発する主な目的の１つは、感光層上にリソグラフィ加工する構造の寸
法のさらなる縮小が可能であることにある。かかる装置を用いて製造された微細構造コン
ポーネントの結果として可能な高い集積密度は、概して上記コンポーネントの性能をかな
り向上させる。特に小さな構造サイズの製造には、用いる投影系の分解能が高いことが前
提である。投影系の分解能は投影光の波長に逆比例するので、かかる投影露光装置の連続
製品生産は、短波長化された投影光を用いる。現在の開発は、極紫外線スペクトル域（Ｅ
ＵＶ）の波長を有する投影光を用いる投影露光装置の開発に向けられている。特に１ｎｍ
〜３０ｎｍの波長、特に１３．５ｎｍの波長が、この場合に考慮される。
投影系のビーム経路において適当な光源が発する光を誘導するために、複数のミラーア
レイを備えたミラー機構を用いることが可能であり、各ミラーアレイは複数の近接した比
較的小面積のミラーファセットを有し、ミラーファセットの光配向はそれぞれ単独で又は
規定の群毎に制御下で可変である。上記ミラーファセットは、当該ミラーファセットに当
たりそこで部分的に吸収される光に起因して、また各ミラーファセットに割り当てられた
ミラー調整デバイスの固有の電力消費の結果として、対応する投影系の動作において非常
に加熱され得る。加熱は、例えばミラーアレイの、ミラーファセットの、又はミラー系全
体の変形等の望ましくない作用につながる。さらに、高温がミラー系の感光層に損傷を与
え得る。この場合、独国特許２は、ミラーファセットを囲む領域で生じる熱をガス流によ
り放散することを開示している。
独国特許出願公開第１０３０２６６４号明細書 独国特許出願公開第１０２０１３２０５２１４号明細書
本発明は、複数のミラー素子を備えたミラー機構の場合に、大入熱の場合でもミラー素
子の適温を確保することを可能にする解決手段を示すという課題に取り組む。
上記課題は、ミラー機構であって、
電磁放射線を反射するよう設けられたミラー面を有する少なくとも１つのミラー素子と
、
少なくとも１つのミラー素子を収容するよう設けられた頭部及び座部を含む少なくとも
１つのキャリア要素と、
少なくとも１つのキャリア要素を収容するマウント機構と
を備え、少なくとも１つの挿入開口がマウント機構に形成され、
キャリア要素の座部は上記挿入開口に突入し、且つ
伝熱媒体を誘導するチャネルデバイスが、座部を囲む領域でマウント機構に形成される
ミラー機構により、本発明に従って解決される。
これにより、ミラー素子の領域で生じる熱を効果的に放散することができ、さらにミラ
ー素子をキャリア要素と組み合わせて、マウント機構に連結するか又は必要であればマウ
ント機構から取り外すこともできることが有利なアセンブリを形成することができる、Ｅ
ＵＶ投影露光装置のミラー機構を提供することが可能である。
ミラー機構を通して誘導された冷却媒体の温度は、ミラー機構の設定温度に実質的に対
応するように、また熱流の実現に必要な温度勾配がミラー素子の領域又は各キャリア要素
の隣接領域における局所的に高いシステム温度から実質的に得られるように調整すること
ができる。冷却能力は、その場合、冷却媒体の流れの調整により主に調整することができ
る。
ミラー機構のさらに別の有利な実施形態によれば、キャリア要素はピン状コンポーネン
トとして形成され、座部は挿入方向に細くなる。この場合、座部は、コーン形すなわち円
錐形の外面を有するように作ることができる。この場合、コーン角は、適度な軸力に対し
て座部の円錐形に延びる外周面と当該面に接触するマウント機構の内壁との間で比較的高
い圧縮が生じるように規定される。
コーン形又は円錐形の外面は、設置位置に達すると、特にこの場合に発生した取付け力
の作用下で、座部と挿入開口の内壁とのできる限り密接な接触が生じるように幾何学的に
作ることができる。この目的で、座部の領域では、挿入開口の内壁のできる限り密接な接
触を確保すると共にそれ自体が最小限の伝熱抵抗を引き起こす弾性変形可能且つ／又は塑
性変形可能な構造を少なくとも一部に形成することができる。この目的で、少なくとも１
つの材料層を含むコーティングをキャリア要素の座部の領域に施すことができ、例えば、
上記コーティングは、マウント機構へのキャリア要素の特に効果的な熱結合をもたらすよ
うに取付け力が得られる際に塑性変形する。上記コーティングは、特に金属コーティング
として具現することができ、例えば電気化学的に、特に電解コーティングとしてキャリア
要素の座部の領域に施すことができる。上記コーティングは、適切な場合にはさらに別の
コーティングで、特に金又は銀コーティングで覆われるインジウム含有コーティングとし
て特に具現することができる。上記コーティングの層厚は、１０μｍ〜２０μｍの範囲で
あることが好ましい。例えばテフロン層等の非金属延性層も、熱接触の改善につながり得
る。さらに、座面は、本質的に円錐形の幾何学的形状に、キャリア要素の取付け後に面圧
の高い接触区域が生じるという効果があるわずかに波状の幾何学的形状が重ね合わせられ
るように作ることができる。座部の領域に、適切な場合には塑性変形可能なコーティング
の一部が移動し得る溝又は他の局所的な小さな切欠き若しくは窪みを設けることができる
ことで、キャリア要素の固定の際に、塑性変形可能なコーティングは、マウント機構の内
面及び座部の外面の表面粗さ及び形状不良をほぼ埋めて、それ以外では選択された取付け
力で塑性変形可能なコーティングの変位をそれ以上引き起こさない残厚しか有しない層厚
になる。
キャリア要素の座面に比較的延性があるコーティングを形成するという上記措置に加え
て、キャリア要素のうち座面を形成する領域に、相互に近接して好ましくはキャリア要素
と一体的に形成された弾性的なコンプライアント構造、特に径方向のコンプライアント舌
部を形成することも可能である。キャリア要素の取付けにおいては、上記舌部がキャリア
要素を収容する孔の内壁に押し付けられてから、舌部の幾何学的形状により調整された接
触力で内壁に接触する。
座部の領域に、局所的に高い面圧を発生させることでキャリア要素がマウント機構に密
封状に着座する効果がある幾何学的構造を形成することがさらに可能である。コンポーネ
ントアセンブリをシールするために、キャリア要素のうち各ミラー素子に面しない頭部の
下側でシール機構を実現することも可能である。上記シール機構は、特にシールリング構
造を含むことができ、これは、マウント機構へのキャリア要素の組込みの際に、その過程
で軸方向に荷重を受けて押圧される。この場合、シール材料は、放出されるガスができる
限り少ないことを確実にするよう選択されることが好ましい。この場合、特に延性金属材
料、また同様に特に延性金属材料及びエラストマー材料から構成された複合構造と純粋な
エラストマーから構成されたシールとが、シール材料として適している。頭部の下側をシ
ールシステムの実現に用いることができない限り、又はこの手法と組み合わせて、コーン
の隣接する、すなわち上側の領域に、実質的に径方向に向いた圧力を用いてシールをもた
らすシール構造を設けることが可能である。この場合、上記シール構造はさらに、リング
状要素、例えばＯリングにより形成することができる。ここで設けられるシールシステム
は同様に、塑性変形可能な金属構造、例えば金、同、又はアルミニウムワイヤシールを好
ましくは含むことができる。このシール機構は、織物構造及び／又はエラストマー要素を
有するシール、特にＯリングも含み得る。シール機構は、金属及びエラストマーシール部
材の組み合わせも含み得る。さらに、複数の連続したシール区域によりマウント機構にお
けるキャリア要素のシールを実現すること、及び２つのシール区域間で中間吸出し又はバ
リアガス導入を行うことで、下側マウント領域からミラー素子の領域にガスが入ることを
できなくすることが可能である。
例えば主に対流効果に基づく伝熱をキャリア要素内で起こすようにするチャネル構造を
、キャリア要素の内部領域に設けることがさらに可能である。この目的で、いわゆるヒー
トパイプシステムを例えばキャリア要素の内部領域で実現することができ、このシステム
において、頭部に隣接する領域と座部との間の伝熱が伝熱媒体の物質の状態の変化により
補助される。
好ましくは、座部を貫通する通過チャネルがキャリア要素に形成される。ミラー素子に
連結されたアクチュエータシステムを対応する電子駆動システムに接続するような接続・
制御ラインを、上記通過チャネルに通すことができる。本発明による概念により、通過チ
ャネルがあるにも関わらずキャリア要素が入熱領域に大きな熱伝導断面を提供し、こうし
て効果的な放熱が確保される。
各挿入開口の内壁は、マウント機構に連結されたブシュ要素により形成される。この場
合、ブシュ要素は、キャリア要素が挿入開口から取り外された場合又は挿入開口にまだ挿
入されていない場合でも、冷却システムが開かないようにマウント機構に密封状に連結す
ることができる。ブシュ要素は、マウント機構に挿入される、特にマウント機構に密封状
にはんだ付けされる比較的薄肉の中空コーンブシュとして特に形成することができる。
伝熱媒体を誘導するために設けられたチャネルデバイスは、例えば、上記チャネルデバ
イスが中空コーン状のブシュ要素の外側の領域に延びる切欠きにより少なくとも一部が形
成されることにより設けることができる。その代替として、又はこの概念と組み合わせて
、マウント機構を形成する本体にも流体誘導用に設けられた対応する溝構造を形成するこ
とも可能である。ブシュ要素の溝又はチャネル構造の形成は、複雑な線細工チャネル形状
を実現することを可能にし、生産技術の観点から利点ももたらす。
冷却媒体は、好ましくはマウント機構に直接形成されたチャネルシステムにより挿入開
口を囲む領域に誘導され、上記チャネルシステムは、ブシュ要素の部分に設けられたチャ
ネルデバイスと連通する。マウント機構に形成されたチャネルシステムは、複数の挿入開
口を囲む領域の並列冷却が上記チャネルシステムにより実現されるよう作ることができる
。流体流分岐は、切り換え又は制限部材により調整することができる。好ましくは、各ブ
シュ要素を囲むチャネルシステムは、流体を給送するために設けられたチャネルシステム
の流動抵抗よりも大きな流動抵抗も形成し、複数の挿入開口を有するマウント機構の場合
、各挿入開口で実質的に同一の流量、したがって同一の冷却能力を実現できる。
各ブシュ要素の外側領域に形成されたチャネルデバイスは、当該チャネルデバイスがブ
シュ要素の周囲にねじ溝のように渦巻状又は螺旋状に連続して延びるように形成すること
ができる。上記ねじ溝は、複数リード分上昇するようにも形成することができる。しかし
ながら、ブシュ要素の内外をできる限り均一にフラッシングするという効果を伴って分岐
又は他の何らかの方法で延びるように、チャネルデバイスを作ることも可能である。
キャリア要素は、すでに上述したように、ブシュ要素に密封状に挿入されることが好ま
しい。結果として、ミラー素子を収容する領域で、キャリア要素の接合領域を介してマウ
ント機構の後部領域からのガス流入を起こすことなく真空を形成することが可能となる。
キャリア要素に固定部が設けられ、キャリア要素をマウント機構に固定する保持力を、
上記固定部を介してキャリア要素に導入することができることがさらに好ましい。上記固
定部は、締付け状態で上記保持力を発生させるナットが着座するねじ部として特に具現す
ることができる。上記ナットの部分に発生した保持力のマウント機構への転向は、ばね、
特に円板ばねと関連して実行することができるので、マウント機構又はキャリア要素の熱
膨張が生じた場合でも十分に大きな軸力が常に提供される。好ましくは、マウント機構の
領域において、例えばねじ又はリング状凹部の形態の幾何学的構造が設けられ、これによ
り、必要となり得るキャリア要素の取外しに役立つ離脱機構をそこに取り付けることが可
能となる。上記離脱機構は、必要に応じて「下から」マウント機構に螺入することができ
るねじブシュを特に含むことができ、キャリア要素をマウント機構から押し出すことを可
能にする。
ミラー素子は、ブロック状又は平行六面体状のコンポーネントとして形成されることが
好ましい。このコンポーネントのキャリア要素への接続は、これらのコンポーネント間で
効果的な伝熱をもたらすようなものであることが好ましい。この目的で、特に、ミラーフ
ァセットの領域からミラー素子のより深い領域への伝熱を促進する構造を、ミラー素子に
形成することもできる。キャリア要素へのミラー素子の結合は、好ましくは２つのコンポ
ーネントを密接な平面支承状態にして、特に溶接、はんだ付け、接着結合により、又は機
械的接続構造、例えば締付け、楔止め、又は他の接合により実現することができる。
さらに、回転位置を固定するために回転固定手段を設けることができる。回転固定手段
は、例えば、スロット等の対応する受け口に係合するピン又はボールを含み得る。
キャリア要素は、特にマウント機構に突入する領域に伝熱に十分な最大限の断面を与え
るよう幾何学的に調整される。熱伝導率が良く熱膨張が適度な、好ましくは最小限の材料
が、キャリア要素に選択されることが好ましい。特に、銅、ケイ素、ＳｉＣ、モリブデン
合金、タングステン合金、又は高級鋼がここでは材料として適している。キャリア要素は
、さらにより効率的に、すなわちさらに小さな熱勾配で熱を輸送するために対流効果によ
り内部伝熱を補助する、いわゆるヒートパイプ構造も内部に有し得る。他の電気素子、特
に電子回路をコーンキャリア要素に連結することができ、それらは、例えばミラー素子の
駆動及び／又は温度検出に必要な信号変換を実現する。
座部は、上述のように、円錐形又はコーン状に形成されることが好ましい。コーン角は
、所望であれば一定の戻り止めをもたらすよう設定することができる。すなわち、締付け
ねじを離脱させた場合でもキャリア要素は即座に緩まない。
本発明のさらに別の態様によれば、導入部で示した課題は、複数のミラー素子を備えた
ミラー機構の領域から放熱する方法であって、ミラー素子で生じる熱をキャリア要素によ
り最初に取り出してマウント機構の領域に誘導し、冷却媒体をマウント機構においてキャ
リア要素に隣接する領域に誘導し、キャリア要素から流れ込む熱流を冷却媒体を介して取
り出す方法によっても解決される。
冷却媒体の流量及び冷却媒体の入口温度は、制御工学に関して、ミラーマウントが所定
の設定温度に達するように調整されることが好ましい。この目的で、好ましくは、冷却媒
体の戻り温度が検出され、冷却媒体の流量が戻り温度に応じて調整される。
マウント機構におけるキャリア要素の熱結合は、キャリア要素の円錐形に設計された部
分がマウント機構の相補的に円錐形に設計された孔に押し込まれて、そこでマウント機構
と密接して固定されることにより達成されることが好ましい。
キャリア要素及びマウント機構は、マウント機構におけるキャリア要素の回転位置が精
密に定められるように相互に連携して形成されることが有利であり得る。回転位置を定め
るような構造は、キャリア要素の挿入の際にすでに取り付けられたミラー素子への上記キ
ャリア要素の接触が防止されるように、終端位置に達する前に回転位置がすでに精密に定
められるように作ることができる。挿入軸周りの正確な位置合わせを確保する構造は、シ
ステム全体に留まる、すなわちキャリア要素及びマウント機構の幾何学的構造により提供
されるように作ることができる。こうした構造は、取付補助具によっても提供することが
でき、取付補助具は、一時的に用いられるだけであり、マウント機構の他の幾何学的に十
分に精密に加工された部分に対して中心合わせされ且つ向きを定められて取付け後に取り
外される。
含水混合物、非導電性媒体、グリコール、ガス又はガス混合物、例えばＣＯ２又はＣＯ
２含有ガス混合物を、冷却媒体として用いることが有利であり得る。冷却回路内の冷却媒
体の流れは、強制循環により、例えばポンプデバイスにより制約されることが好ましい。
多くの調節手段、特に絞り構造を冷却回路に設けることができ、それらは、マウント機構
の貫流を各キャリア要素を囲む領域で予想される局所入熱と協調させることを可能にする
。冷却回路は、冷却媒体の流れを各入熱区域間で分ける複数の分岐及び合流場所を含むよ
うに作ることができる。本機構は、輸送量を個別に調整できることが好ましい複数のポン
プも含み得る。
ミラー機構は、マウント機構により複数のミラー素子が平面又は曲面、特に球状曲面と
して示されるミラー面を形成するよう配置されるように構成されることがさらに有利であ
り得る。キャリア要素に配置されたミラー素子は、多角形、特に正方形、矩形、菱形、六
角形、丸形、又は楕円形の外形輪郭を有することが有利であり得る。隣接するミラー素子
は、異なる縁輪郭を有することもできるが、中間隙間を最小限にして相補的に隣接するこ
とが好ましい。形成されるミラー面の最大限の部分をできる限り同様に設計されたミラー
素子を用いて形成し、続いて特定の幾何学的に特別な条件に従うことを可能にする特殊形
状のミラー素子を特定の区域に挿入することも可能である。
本発明のさらに別の態様によれば、隣接配置される特定数のキャリア要素に関して、複
数のキャリア要素を予め組み合わせて群を形成することを可能にする挿入方向が生じるよ
うに、マウント機構を形成することも可能である。例として、六角形の輪郭を有するミラ
ー素子を用いる場合、７個のキャリア要素を組み合わせて予め相互に接続されたキャリア
要素を有するモジュール群を形成することができ、準備群として取り付けることができる
。これにより、取付けが単純化され、さらにミラー素子の縁に対する損傷のリスクが低減
する。これらの準備群は、できる限り狭い光受動的な、適切な場合には保護的な筐体を有
し得る。このように群を形成するよう組み合わせたキャリア要素は、特に物質的に、例え
ば溶接又ははんだ付けにより相互に接続することができ、この組み合わせ形態でミラー素
子の正確な光配向を確保しておくことができる。
マウント機構は、レーザ融着法の過程で複雑な一体構造コンポーネントとして製造する
ことが有利であり得る。この場合、特に、キャリア要素の座部の周囲に延びる壁部分を含
むマウント機構がレーザ融着法の過程で単体から製造されるようにマウント機構を実現す
ることが可能である。キャリア要素の座部を収容する上記ブシュ要素は、マウント機構と
は当初別個であるコンポーネントとして作製できる限り、同様にレーザ融着法の過程で製
造されることが有利であり得る。この場合、ブシュ要素は、いずれの場合もブシュ要素の
特に中空コーン状の外側面に例えば螺旋経路に沿って延びる冷却チャネルを有するように
作ることができる。
本質的に、本発明は、多数の特別に設計されたミラーキャリア用の、特にマイクロリソ
グラフィ露光装置用の冷却コーン受け口を有する熱負荷が大きいマウントに関する。本発
明によれば、多数のミラー素子がそれぞれコーンキャリアにより冷却マウントに収容され
、上記マウントにより相互に対して位置決めされる。上記回転固定手段が回転を補助する
ことができる。各ミラー素子は、コーンキャリアにより担持され、大きな熱負荷を小さな
熱抵抗で冷却マウント又は冷却媒体へ伝える。コーン受け口は、マウント内でミラー素子
を同時に位置決めする。コーンキャリアを含む各ミラー素子は、冷却回路を開かずに交換
することができる。ミラー素子はコーンキャリアに固定される。ミラー素子とコーンキャ
リアとの間の接続は、例えば溶接、はんだ付け、接着結合等により実施することができる
。コーンキャリアは、熱伝導率が良く且つ熱膨張が適合した、好ましくは熱膨張が小さな
部分を構成するように形成される。コーンキャリアは、良好な熱伝導率及び目標通りの熱
膨張の範囲内の材料、例えば銅、ケイ素、ＳｉＣ、モリブデン合金、タングステン合金、
高級鋼等からなることが好ましい。コーンキャリアは、さらにより効率的に熱を伝えるた
めにヒートパイプとして形成することもできる。電気素子は、コーンキャリアに組み込む
こともできる。本発明に従って冷却されたマウントは、ミラー素子が固定されたコーンキ
ャリアを担持する。マウントは、高級鋼からなることが好ましい。銅、アルミニウム合金
、インバー、ＳｉＣ、モリブデン合金、タングステン合金等の代替的な材料も、（必要で
あれば、例えば膨張要件／熱工学要件、強度要件、固有周波数要件等により）原理上はマ
ウントを製造する材料として適している。冷却マウントは、同時に冷却器として具現され
る。冷却媒体がそこを流れ、冷却媒体を介したマウントに伝達された熱エネルギーを放散
する。マウントは、はんだ付けアセンブリとして製造されることが好ましく、比較的大き
な設計の少なくとも２つの部品（前板及び後板）及び多数のコーンスリーブからなる。こ
れらのコンポーネントは、完全に真空気密にはんだ付けされることが好ましい。はんだ付
けされていることが好ましいコーンスリーブは、並列で冷却される。各コーンスリーブの
供給孔は、冷却量を設定するために絞りとして形成することができる。マウントは、適切
な場合には単体から（例えばレーザ融着法により）製造することもできる。このように構
成されたこの内部冷却可能なマウントはホルダ全体に連結することができ、これがコーン
キャリアを担持する下板の終端をなすことを可能にする。
本発明によるマウント設計及びコーンキャリア（場合によっては以下でキャリア要素と
も称する）の具体的な構成は、以下のシステム特性を実現することができる。
１．冷却回路を開く必要なく、マウント内のミラー素子の交換が可能である。
２．（コーンキャリアの）ミラー素子接続面と（マウント内の）冷却媒体との間で非常
に小さな熱抵抗が達成される。
３．特にコーンキャリアが銅製である場合、コーンキャリアを介して大量の熱を放散可
能である。
４．コーンキャリアを精密に固定及び保持するのに小さな締付け力しか必要ない。
５．コーン形状が、軸方向に正確且つ密接な力ロック接続を可能にする。
６．電流及び信号搬送接続素子を、コーンキャリアの中心開口（孔）に通すことができ
る。
７．冷却液がコーン形状に沿って直接流れるので、マウントにはんだ付けされた液冷コ
ーンスリーブが、特に小さな熱抵抗を可能にする。貫流は、コーン直径が大きい側部から
起こることが好ましい。
８．はんだ付けされている全てのコーンスリーブが、供給チャネルから並列で冷却され
る。
９．各コーンスリーブの供給孔は、直径が異なり得ると共に絞りとして働き得る。
１０．コーン形状が、大きな伝熱面積を可能にし、正確な嵌合と共に非常に良好な伝熱
をもたらす。コーン表面上の適切な追加コーティングが、伝熱のさらなる改善につながる
。
１１．この設計は、少なくとも主に層流での冷却回路の貫流を可能にし、その結果とし
て冷媒の流れから得られる振動励起を減らすことができる。
本発明のさらなる詳細及び特徴は、添付図面に関連した以下の説明から明らかである。
ミラーアレイをそれぞれ形成する複数のミラー素子を備えた本発明によるミラー機構の斜視図を示す。 本発明によるミラー機構の構成を説明する簡略断面図を示す。 キャリア要素の斜視図を、円錐形に設計されたその座部及びミラー素子を収容するよう設けられた平行六面体状の頭部に鑑みて示す。 マウント機構の斜視詳細図を、孔近傍の冷却チャネルを形成するよう設けられたブシュ要素に鑑みて示す。 ２つの冷却チャネルが形成されてねじ状に延びるブシュ要素の好ましい一構成の斜視詳細図を示す。 本発明によるキャリア要素のさらに別の変形形態の斜視図を、ここでは複数の舌要素が設けられた円錐形に設計されたその座部に鑑みて示す。 本発明によるマウント機構におけるキャリア要素の設置位置を説明する軸方向断面図を示し、シール機構がキャリア要素の頭部の下側とキャリア要素を収容するブシュ要素の上縁領域との間の領域に設けられている。 図７ａで説明されたシール概念を実施した、本発明によるマウント機構における複数のキャリア要素の設置位置を説明するさらに別の軸方向断面図を示す。
図１に示す図は、本発明によるミラー機構の構成を説明するものである。当該ミラー機
構は、近接して配置され、凹面を形成し、且つこの場合は光学中心に向かって整列した複
数のミラー素子１をここでは備える。上記ミラー素子１のそれぞれが、電磁放射線を反射
する役割を果たし、この目的で対応して反射コーティングが施されたミラー面を備える。
ミラー機構は、複数のキャリア要素２をさらに備え、キャリア要素２のそれぞれが、少な
くとも１つのミラー素子１を収容するよう設けられた頭部２ａを、また座部２ｂも備える
。さらに、ミラー機構は、キャリア要素２を収容するためのマウント機構３を備える。
キャリア要素２の数に対応する数の挿入開口３ａが、マウント機構３に形成される。こ
の場合、ミラー機構は、各キャリア要素２の座部２ｂが上記挿入開口３ａに突入するよう
に形成され、伝熱媒体を誘導するためのチャネルデバイス４ａが、座部２ｂを囲む領域で
マウント機構３に形成される。マウント機構に組み込まれたチャネルデバイス４ａを介し
て、各キャリア要素２の座部２ｂを経て流れる熱流を取り出して挿入開口３ａのすぐ近く
で放散させることができる。これにより、ミラー素子１を所定の熱レベルに保つと共にマ
ウント機構３に関して狭い許容範囲の所定の熱設定状態に従うことも確実に可能となる。
図示のミラー機構の場合、各ミラー素子１は、各キャリア要素２を介して冷却マウント
に熱結合される。各キャリア要素２は、小さな熱抵抗で各ミラー素子１が発した熱出力を
冷却マウント３に伝える。マウント３内で、熱が冷却媒体、特に冷却液により取り出され
る。コーンピンとして設計されたキャリア要素２は、マウント２０上にミラー素子１を位
置決めする。各ミラー素子１は、それに割り当てられたキャリア要素２と共にマウント３
から取り外すことができ、適切な場合には交換、試験、又は保守を行うことができるが、
その過程で液冷回路を開かずにこれらを行うことができる。
認識できるように、マウント機構３は多分割構成である。マウント機構３は、中空コー
ン状に設計された複数のブシュ要素３ｂ（図２参照）を備え、重ねて接合された複数のマ
ウントシェル３ｃ、３ｄ、３ｅも備える。スタックの最上マウントシェル３ｃと、適切な
場合にはそれに隣接する後続のマウントシェル３ｄとは、ブシュ要素３ｂと相互作用して
、各キャリア要素２の座部２ｂを囲む領域から熱を取り出させるような冷却チャネルを形
成する。最上マウントシェル３ｃに接合された第２マウントシェル３ｄは、最上マウント
シェル３ｃと共に、流体供給及び流体排出を実現するチャネルシステムを形成する。第２
マウントシェル３ｄにさらに接合された第３マウントシェル３ｅは、キャリア要素２の端
部の下に延びる空間領域３ｆの終端にある。第３マウントシェル３ｅは、１つ又は複数の
シールにより空間領域３ｆを開閉することができる。
図２に示す図は、例としてマウント機構３に対するミラー素子１の固着を説明するもの
である。図２で見られる詳細図から明らかなように、各キャリア要素２は、ピン状コンポ
ーネントとして形成され、座部２ｂは、挿入方向に細くなるようにコーン状に円錐形に設
計される。頭部２ａと座部２ｂとの間に延びる通過チャネル５が、各キャリア要素２に形
成される。
挿入開口３ａの内壁は、マウント機構３に連結されたブシュ要素３ｂにより形成される
。この場合、ブシュ要素３ｂは、マウント機構３に密封状に連結、好ましくははんだ付け
され、チャネルシステムを画定する。チャネル誘導は、冷却回路を開かずにキャリア要素
２をブシュ要素３ｂから引き出すことができるよう実施される。換言すれば、冷却回路は
、キャリア要素２の設置状態とは無関係に閉鎖され、この場合は特にキャリア要素２の取
付け前でも締まり具合を確認することができる。
ここで図示されているブシュ要素３ｂは、いずれの場合も中空コーンブシュとして形成
される。ブシュ要素３ｂ内で又はブシュ要素３ｂに沿って冷却媒体を誘導するよう設けら
れたチャネルデバイス４ａは、ブシュ要素３ｂのうちその外向きの外面の領域に延びる切
欠きにより少なくとも一部が形成される。
ブシュ要素３ｂの部分に設けられたチャネルデバイス４ａと連通するチャネルシステム
４ｂが、マウント機構３に形成される。図示の例示的な実施形態では、流体が、キャリア
要素２の熱負荷がより大きな領域に流入してキャリア要素２の冷却器領域、この図では下
側領域から排出されるように誘導される。以下でより詳細に説明するように、ブシュ要素
３ｂの外側領域に形成されたチャネルデバイス４ａは、当該チャネルデバイスが一条ねじ
又は多条ねじのようにブシュ要素３ｂの周囲に何重にも延びることで、伝熱媒体がブシュ
要素３ｂの周りを密接に流れるように設計される。
各キャリア要素２は、ブシュ要素３ｂに密封状に挿入される。シール効果を補助するた
めに、この場合はシールデバイス６が座部のベース領域に設けられる。上記シールデバイ
スは、ここではキャリア要素２の対応するＯリング溝２ｃ、２ｄに着座するＯリング６ａ
、６ｂにより実現される。
キャリア要素２には固定部２ｅが設けられ、キャリア要素をマウント機構３に固定する
保持力が、上記固定部２ｅを介してキャリア要素２に導入される。雌ねじを有するナット
２ｆが、ここでは固定部２ｅに係合する。上記ナットは、皿ばね２ｇにより第２マウント
シェル３ｄ上で支持される。
図３に示す図は、キャリア要素２の例示的な一構成を斜視図の形態で説明するものであ
る。キャリア要素２は、その座部２ｂに関して回転対称の旋削加工部品として製造される
。頭部２ａは、平行六面体状部分としてここでは製造され、座部２ｂに面しないその端面
で、この座面に置かれたミラー素子（ここではそれ以上図示せず）と平面接触する接触面
を形成する。しかしながら、頭部２ａは特に、正方形、矩形、六角形、菱形、台形、又は
他の、特に多角形の外形輪郭も有することができる。好ましくは、頭部２ａの縁輪郭は、
その上に着座したミラー素子の縁輪郭に対応する。適切な場合には、縁輪郭は、頭部がそ
の上に着座したミラー素子の縁輪郭よりも横方向にわずかに突出するような寸法にするこ
とができ、隣接するキャリア要素の頭部も同様に大き目である結果として、これらの隣接
する頭部に着座したミラー素子間の直接の物理的接触が回避されるようになる。座部２ｂ
は、コーン構造として製造され、Ｏリングを収容するよう設けられた溝２ｃ、２ｄが延び
る円筒部に隣接する。ねじピン部２ｅが、キャリア要素の下側領域に位置する。キャリア
要素２の全長を軸方向孔５が貫通する。キャリア要素２に局所チャネルシステム（ここで
はより詳細に認識できない）を形成すること、及び頭部２ａの領域から座部２ｂの領域へ
の伝熱を補助するために上記チャネルシステムに伝熱流体を充填することが可能である。
チャネルシステム内の伝熱媒体、充填量、及び内圧は、ここでは、キャリア要素の局所チ
ャネルシステムに導入された伝熱媒体の物質の状態の変化に関連して伝熱を補助するいわ
ゆる「ヒートパイプシステム」が得られるように調整することができる。
図４に示す図は、この場合に実現された冷却流体チャネル構造のさらなる説明のための
本発明によるマウント機構からの抜粋を示す。流体給送及び流体排出用に設けられた供給
チャネルは、最上マウントシェル３ｃ及び隣接する第２マウントシェル３ｄにより形成さ
れる。流体誘導は、対応するブシュ要素３ｂのうちミラー素子１（図１参照）に隣接する
領域に流体が給送チャネル４ｂを介して給送されるようここでは選択される。流体は、チ
ャネル４ｄを介してブシュ要素３ｂの軸方向に遠隔の下側領域から排出され、この下側領
域は直径に関して縮小されている。ここで図示されている例示的な実施形態の場合、２つ
のマウントシェル３ｃ、３ｄ及びブシュ要素３ｂは、高級鋼材料から製造され、ニッケル
系はんだを用いて相互にはんだ付けされる。ブシュ要素３ｂは、マウント機構を形成する
２つのマウントシェル３ｃ、３ｄへの連結後に、その内壁の領域で、内壁の正確な幾何学
的位置を確保するために材料除去で再加工され、特に軸方向に制御された加工デバイスに
より研削又は研磨される。この目的で、ブシュ要素３ｂは、最初は内側を大き目にして製
造され得る。
図５に示す図は、外部チャネル構造４ａを有するブシュ要素３ｂの構成を説明するもの
である。ブシュ要素３ｂは、コーンブシュとして製造される。この場合、チャネル構造４
ａは、平滑な中空コーンとして最初に製造された本体において材料除去で形成することが
できる。チャネル構造４ａは、ここでは貫流方向に対して横方向に位置合わせされた断面
で矩形の断面を有し、ここで認識可能なようにブシュ要素３ｂの外側領域で多条ねじのよ
うに延びる。
図６に示す図は、キャリア要素２のさらに別の例示的な構成を斜視図の形態で説明する
ものである。キャリア要素２は、その座部２ｂに対して主に円錐形の旋削加工部品として
製造されるが、複数のそれぞれ弾性又は塑性変形可能な接触舌２０がそこで立ち上がるよ
うにこの領域でさらに再加工される。上記接触舌２０は、長手方向溝２１及び相互に近接
して配置された周方向溝２２により相互に分離される。周方向溝２２は、円錐リング状に
設計される。接触舌２０は、全体がモミの木構造を形成し、その舌２０は、割り当てられ
た挿入開口への組込み時に挿入開口の内壁に対して突っ張り、その過程で上記内壁に密接
に接触する。長手方向溝２１及び周方向溝２２により形成された空間に延性金属、特にイ
ンジウムを充填することが可能である。その他の点に関しては、図３が類似して当てはま
る。
図７ａに示す例示的な実施形態に関しては、図１〜図５に関する説明が類似して当ては
まる。図１〜図５に関連して説明したシステムの発展形態として、ここでは、キャリア要
素２の頭部２ａとブシュ要素３ｂの上縁領域との間の中間領域にシールデバイス２ｈが設
けられ、このシールデバイスにより、キャリア要素２がマウント機構３に対して気密にシ
ールされる。シールデバイス２ｈは、シールリング要素２ｉを含む。この変形形態では、
上記シールリング要素２ｉは、軸方向に荷重を受けることに対応して変形する。マウント
縁３ｇが、ブシュ要素３ｂに形成されてシールリング要素２ｉを封入し、シールリング要
素２ｉは、それによりブシュ要素３ｂ上に確実に位置決めされ、その結果としてキャリア
要素２の取付けが容易になる。
図７ｂに示す図から明らかなように、複数のキャリア要素２を本発明によるマウント機
構に近接して設置することができる。ここに示す例示的な実施形態の場合、頭部２ａは、
隣接する頭部２ａ間に隙間が残るように設計される。頭部２ａはさらに、頭部２ａに取り
付けられたミラー素子１の側壁を横方向にわずかに超えて突出するように設計される。結
果として、ミラー素子１のある程度の保護が達成される。ここに示すような頭部２ａ間の
隙間により、各頭部の周縁を囲む筐体を用いてキャリア要素２を取り付けることができ、
続いて取付けの実行後にこの筐体を引き出すことができる。ミラーファセットを覆うカバ
ーを上記筐体に嵌めることもできる。図７ａに関連して上述したシール機構に対応する構
成のシール機構２ｈが、各頭部２ａの下側の領域に設けられる。これに関しては、図７ａ
に関する説明を参照されたい。ここでは図示しないが、複数の隣接するキャリア要素２を
組み合わせて比較的剛性の、適切な場合には大部分が予め組み立てられた構造ユニットを
形成することで、キャリア要素２が群毎にマウント機構３に連結されるようにすることが
可能である。キャリア要素２の長手方向軸の相互に対する傾斜がキャリア要素２の座部２
ｂのコーン角よりも小さい限り、キャリア要素が相互に対して傾斜して配置される場合に
もこの群形成が可能である。
図１〜図５、図７ａ、及び図７ｂに示す図に関連して上述したマウント機構３の構成は
、複数のミラーコンポーネントを備えたミラー機構の領域からの放熱を可能にするが、こ
れは、ミラーコンポーネントで生じる熱が最初にキャリア要素２により取り出されてマウ
ント機構３の領域に誘導され、冷却媒体がキャリア要素２に隣接する領域でマウント機構
３内を誘導され、キャリア要素２からマウント機構３へ流れ込む熱流が冷却媒体を介して
取り出されることにより可能となる。この場合、冷却媒体の流量及び冷却媒体の入口温度
は、制御工学に関して調整される。この調整は、例えば冷却媒体の戻り温度が検出されて
冷却媒体の流量が戻り温度に応じて調整されるように実施することができる。冷却媒体の
流量及びチャネル断面は、できる限り乱流及びキャビテーションのない、場合によっては
層流である流れがマウント機構で起こるよう調整されることが好ましい。これにより、冷
却媒体が引き起こす可能性のある機械振動が、ミラー素子を含めて形成されたミラー機構
の結像特性を損なわせることが防止される。
さまざまな例示的な実施形態及び変更形態に基づいて、本発明を上記でより詳細に説明
した。特に、さらに他の個々の特徴に関して上述した技術的な個々の特徴は、特に明確に
記載されていない場合でも技術的に可能な限り、これらとは無関係に、且つ他の個々の特
徴と組み合わせて実現することができる。したがって、本発明は、記載された例示的な実
施形態に明確に限定されるのではなく、特許請求の範囲に記載の全ての実施形態を包含す
る。

Claims (25)

  1. ミラー機構であって、
    電磁放射線を反射するよう設けられたミラー面を有する少なくとも１つのミラー素子（
    １）と、
    該少なくとも１つのミラー素子（１）を収容するよう設けられた頭部（２ａ）及び座部
    （２ｂ）を含む少なくとも１つのキャリア要素（２）と、
    該少なくとも１つのキャリア要素（２）を収容するマウント機構（３）と
    を備え、少なくとも１つの挿入開口（３ａ）が前記マウント機構（３）に形成され、
    前記キャリア要素（２）の前記座部（２ｂ）は前記挿入開口（３ａ）に突入し、且つ
    伝熱媒体を誘導するチャネルデバイス（４ａ）が、前記座部（２ｂ）を囲む領域で前記
    マウント機構（３）に形成されるミラー機構。
  2. 請求項１に記載のミラー機構において、前記キャリア要素（２）はピン状コンポーネン
    トとして形成され、前記座部（２ｂ）は挿入方向に細くなることを特徴とするミラー機構
    。
  3. 請求項２に記載のミラー機構において、前記座部（２ｂ）は円錐形の外面を有すること
    を特徴とするミラー機構。
  4. 請求項３に記載のミラー機構において、前記座部（２ｂ）を貫通する通過チャネル（５
    ）が前記キャリア要素（２）に形成されることを特徴とするミラー機構。
  5. 請求項１〜４の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記挿入開口（３ａ）の
    内壁が、前記マウント機構（３）に連結されたブシュ要素（３ｂ）により形成されること
    を特徴とするミラー機構。
  6. 請求項５に記載のミラー機構において、前記ブシュ要素（３ｂ）は、前記マウント機構
    （３）に密封状に連結されることを特徴とするミラー機構。
  7. 請求項６に記載のミラー機構において、前記ブシュ要素（３ｂ）は中空コーンブシュと
    して形成されることを特徴とするミラー機構。
  8. 請求項７に記載のミラー機構において、前記チャネルデバイス（４ａ）は、前記ブシュ
    要素（３ｂ）の外側の領域に延びる切欠きにより少なくとも一部が形成されることを特徴
    とするミラー機構。
  9. 請求項５〜８の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記ブシュ要素（３ｂ）
    の部分に設けられた前記チャネルデバイス（４ａ）と連通するチャネルシステムが、前記
    マウント機構（３）に形成されることを特徴とするミラー機構。
  10. 請求項８又は９に記載のミラー機構において、前記ブシュ要素（３ｂ）の外側領域に形
    成された前記チャネルデバイス(４ａ)は、前記ブシュ要素（３ｂ）の周囲に延びることを
    特徴とするミラー機構。
  11. 請求項５〜１０の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記キャリア要素（２
    ）は、前記ブシュ要素（３ｂ）に密封状に挿入されることを特徴とするミラー機構。
  12. 請求項１〜１１の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記キャリア要素（２
    ）に固定部が設けられ、前記キャリア要素（２）を前記マウント機構（３）に固定する保
    持力が、前記固定部を介して前記キャリア要素に導入されることを特徴とするミラー機構
    。
  13. 請求項１〜１２の少なくとも１項に記載のミラー機構において、延性材料から構成され
    たコーティング、特にインジウムコーティングが、前記キャリア要素（２）の前記座部（
    ２ｂ）の領域に施されることを特徴とするミラー機構。
  14. 請求項１〜１２の少なくとも１項に記載のミラー機構において、弾性及び／又は塑性変
    形可能な層状構造が、前記キャリア要素（２）の前記座部（２ｂ）の領域に形成され、前
    記層状構造は、前記挿入開口（３ａ）への前記キャリア要素（２）の挿入後に、前記マウ
    ント機構（３）の前記挿入開口（３ａ）の内壁に小さな伝熱抵抗を確保するように接触す
    ることを特徴とするミラー機構。
  15. 請求項１〜１４の少なくとも１項に記載のミラー機構において、局所チャネルシステム
    が前記キャリア要素（２）に形成されて、前記キャリア要素（２）の前記局所チャネルシ
    ステムに導入された伝熱媒体の物質の状態の変化に関連して前記頭部（２ａ）の領域から
    前記座部（２ｂ）の領域への伝熱を補助することを特徴とするミラー機構。
  16. 請求項１〜１５の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記キャリア要素（２
    ）及び前記マウント機構（３）は、前記キャリア要素（２）の回転位置、すなわち前記マ
    ウント機構（３）の前記挿入開口の長手方向軸に関する前記キャリア要素（２）の向きを
    定めるように相互に連携して形成されることを特徴とするミラー機構。
  17. 請求項１〜１６の少なくとも１項に記載のミラー機構において、用いられる冷却媒体は
    、例えば、液相から気相への相転移を有利に用いることができる、水、含水混合物、グリ
    コール、ガス又はガス混合物、又は液体ＣＯ２であることを特徴とするミラー機構。
  18. 請求項１〜１７の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記マウント機構（３
    ）により、複数のミラー素子（１）が平面又は曲面、特に球状曲面として表されるミラー
    面を形成するよう配置されることを特徴とするミラー機構。
  19. 請求項１〜１８の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記マウント機構（３
    ）は、レーザ融着法の過程で単体から製造されることを特徴とするミラー機構。
  20. 請求項１〜１８の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記キャリア要素（２
    ）の前記座部（２ｂ）の周囲に延びるような壁部を含む前記マウント機構（３）は、レー
    ザ融着法の過程で単体から製造されることを特徴とするミラー機構。
  21. 請求項１〜１８の少なくとも１項に記載のミラー機構において、ブシュ要素（３ｂ）は
    それぞれ、該ブシュ要素（３ｂ）に例えば螺旋経路に沿って延びる冷却チャネルを有し、
    レーザ融着法の過程で製造されることを特徴とするミラー機構。
  22. 請求項１〜２１の少なくとも１項に記載のミラー機構において、前記ミラー素子（１）
    は、多角形状、特に正方形、矩形、菱形、六角形、丸形、又は楕円形の外形輪郭を有する
    ことを特徴とするミラー機構。
  23. 複数のミラー素子を備えたミラー機構の領域から放熱する方法であって、前記ミラー素
    子で生じる熱をキャリア要素により最初に取り出してマウント機構の領域に誘導し、冷却
    媒体を前記マウント機構において前記キャリア要素に隣接する領域に誘導し、前記キャリ
    ア要素から前記マウント機構へ流れ込む熱流を冷却媒体を介して取り出す方法。
  24. 請求項２３に記載の方法において、前記冷却媒体の流量及び前記冷却媒体の入口温度を
    、制御工学に関して調整することを特徴とする方法。
  25. 請求項２３に記載の方法において、前記冷却媒体の戻り温度を検出し、前記冷却媒体の
    流量を前記戻り温度に応じて調整することを特徴とする方法。
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