JP5033265B2 - 温度制御装置を有する光学アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１個の光学体を有する光学アセンブリのための温度制御装置に関し、光学体の温度は、熱流を作用させることのできる少なくとも１つの光学面、特に、有効照射を用いて制御されるものである。さらに、本発明は、この種の温度制御装置を備えた光学アセンブリ、この種の光学アセンブリを備えた照射光学系、この種の光学アセンブリを備えた投影光学系、およびこの種の照射光学系またはこの種の投影光学系を備えた投影露光装置に関する。

冒頭に述べたタイプの温度制御装置は、特許文献１に記載されている。

米国特許出願第７，１０２，７２７号明細書

本発明の目的は、冒頭に述べたタイプの温度制御装置を提供することであり、それにより光学体を所定の温度に制御して、光学体の熱弾性変形、特に、光学面における熱弾性変形に起因して発生する光学誤差を、低コストで最小限に抑制可能とするものである。

この目的を達成するため、本発明による温度制御装置は、少なくとも１個の光学体を有する光学アセンブリのための温度制御装置であって、光学体の温度は、熱流を作用させることのできる少なくとも１つの光学面を用いて制御され、
光学体または光学体に熱的に連結した伝熱体から放出された熱流を受けるヒートシンク、および
光学体に隣接配置した少なくとも１個の加熱体を用いて光学体の変形を補正する加熱装置、を備える温度制御装置において、
ヒートシンクは、光学面の周辺領域に隣接配置され、
加熱体は、物理的な熱橋部を用いてヒートシンクに連結され、加熱体の温度はヒートシンクの温度よりも高いかまたは同等であることを特徴とする。

本発明によれば、ヒートシンクは２つの機能を有する。すなわち、一方では、ヒートシンクを用いて光学体を熱的に安定させる。光学体は、その内部に生じた熱、特に、残留吸収により生じた熱を、ヒートシンクに効果的に排出することができる。他方では、ヒートシンクを用いて、物理的な熱橋部を介して、加熱体から熱エネルギーを排出する。したがって、余分な熱は熱橋部を介して排出可能なため、加熱体の温度または加熱体に関する温度プロファイルを短い反応時間で規定値に調節することができる。その結果として得られる温度制御装置は、特許文献１と比較して、温度調節対象の熱体の数が少ない。本発明による温度制御装置内においては、ヒートシンクを一定温度に保つだけでよく、構造的に簡易な手段により温度を維持することができる。特に、独国特許出願公開第１０１３４３８７号明細書に記載のような光学アセンブリを、荷重移動構造および測定構造により構成した場合、この荷重移動構造をヒートシンクとして構成することができる。光学体において発生または変化する熱的負荷は、加熱体を介して補償する。この目的のため、センサにより検出される熱的負荷と、例えば、短時間で、反応させる加熱体の所定の温度または加熱体の所定の温度プロファイルは、照射に誘発された熱的負荷の効率的な補償が確実に行われるように、規定することができる。熱流を生成し光学体に作用する熱源は、特に、有効放射の残留吸収となることがある。代案または追加として、その他の熱源が光学体に作用して、光学体の表面において、有効照射の残留吸収とは別の熱流作用を生じることがある。熱流が作用可能な光学体の面は、光学体の光学面とすることができる。代案として、光学体の光学面以外の面に作用した熱流により生じたミラー変形の補正は、温度制御装置を用いて行うことができる。有効照射の残留吸収とは別の熱源の例としては、光学体と協働するアクチュエータまたはセンサが挙げられる。加熱体は、熱流が作用可能な光学体の面に対して、光学体のこの面とは反対側に配置することができる。光学体をミラーとして構成した場合、加熱体は、ミラーの裏側に隣接配置することができる。加熱体の光学体からの間隔は、０．５ｍｍ〜５ｃｍの範囲とすることができる。光学体の光学面を介して熱流が入射しなければ、加熱体を、今度は、熱流が作用する面とは反対側のミラー本体側に配置することができる。加熱体は、光学体により案内される有効照射のビーム路を妨害しないように、または、最低限にしか妨害しないように、配置することができる。用語「加熱体」とは、加熱体の温度がヒートシンクの温度と同等かまたは高いという事実に関して用いるものである。光学体に関しては、光学体の加熱体に対向する面の温度が加熱体よりも高ければ、加熱体は逆に冷却体となることもある。加熱体を用いることにより、この加熱体と加熱体に対向する光学体の面との間の温度差を利用して、加熱体から光学体への熱流が正の向きまたは負の向きとなるように制御または調節することができる。この場合、熱流が負の向きであるということは、加熱体の温度が光学体よりも低いことを意味する。熱流が正の向きであるということは、加熱体の温度が光学体よりも高いことを意味する。光学体の直径と、光学体の光学面に垂直な方向における厚さとの比は、５とすることができる。その他、外周と厚さと比として可能な値としては、１〜１０の範囲、２〜８の範囲、３〜７の範囲、４〜６の範囲、または４．５〜５．５の範囲とすることができる。温度制御装置においては、能動冷却装置、すなわち、能動的に冷却した冷却体を全く用いずに構成することも可能である。

熱橋部は、加熱体とヒートシンクとの間との間の少なくとも１個の連結ウェブとして構成することができる。連結ウェブは、同時に、加熱体をヒートシンクに保持する機械的ホルダとしても用いることができる。

連結ウェブの断面は１ｍｍ^２よりも大きく、この少なくとも１個の連結ウェブを形成する材料の選択肢としては、アルミニウム、スチール、インバー、またはセラミック複合材が、連結ウェブとして実施する熱橋部の設計に特に適していることがわかった。原理上は、断面積をさらに小さくすることも可能である。連結ウェブを形成するセラミック複合材の例としては、Ｃ／ＣＳｉＣがある。

加熱装置は、加熱体を介して温度プロファイルを規定する調節機構を有することができる。温度プロファイルは、特に、空間的および時定数的に規定することができる。代案として、温度プロファイルの空間的変動および／または時間的変動を調節機構によりあらかじめ定めることも可能である。反射面の有効照射反射品質を測定するセンサからのセンサ信号を調節機構の入力信号として用いることができる。

加熱体は加熱箔を有することができる。加熱箔により、加熱体に生じた熱エネルギーを極めて高感度に測定することができる。さらに、加熱箔の設計上の構成は、光学体内において補償しようとする熱導入に関して予想される対称性に応じて、この加熱箔により、対応する熱導入の対称性が生じるような構成とすることもできる。

加熱体は、部分的に、加熱および／または冷却することができる。このようにして、加熱体の最低温度と最高温度の振幅をさらに拡大して、温度プロファイルを正確に規定することも可能となる。この最低温度と最高温度との温度差としては、約１度またはそれ以上とすることが可能である。

加熱体は、部分的に、所定の温度に維持することができる。この場合、この加熱体部分の温度に応じて加熱体を加熱または冷却するように加熱体の温度制御を調節して、所定の温度となるようにする。

ヒートシンクは、ヒートシンクの一定温度を規定する調節機構と信号接続されて、ヒートシンクの熱的挙動を安定させる。

光学体を取り付けるための保持構造において、保持構造の伝熱率は、加熱体とヒートシンクとの間の熱橋部を介した伝熱率よりも小さく、一方では保持構造を介した伝熱と他方では熱橋部を介した伝熱との相互作用において、加熱体の温度調節および調節しようとする温度の維持に必要な加熱エネルギーに関して効率を最適化して、ミラーとヒートシンクとの間に擾乱的熱橋部が意図せず直接形成されてしまうのを防ぐ。このようにして、保持構造を介して熱的補償を行うことにより生じる光学体の温度プロファイルの対称性が崩壊するのを防ぐ。

少なくとも１つの光学面はガス雰囲気中に配置することができる。これにより、一方では、光学体とヒートシンクとの間において達成可能な伝熱率、および、他方では、光学体と加熱装置との間において達成可能な伝熱率を向上させることができる。なぜなら、伝熱は、熱放射のみで発生するものではないからである。

光学体はミラーとして構成することができ、加熱装置は、ミラーの光学面、すなわち、反射面から離して、ミラーの裏側に隣接配置される。したがって、ミラーの裏側から熱的補償を良好に行うことができる。ミラーは、好ましくは、その光学面と裏側との間の厚みを小さくして、加熱装置により裏側に印加された温度プロファイルが実質的にそのまま光学面上における対応する温度プロファイルに変換されるようにする。これにより、光学面上に生成した温度プロファイルを補償することが容易になる。

本発明による温度制御装置を有する光学アセンブリ、本発明による光学アセンブリを有する照射光学系、本発明による光学アセンブリを有する投影光学系、および本発明による照射光学系および／または本発明に投影光学系を有する投影露光装置の利点は、以上において本発明による温度制御装置に基づき説明したものと一致する。

本発明のさらなる目的は、本発明による温度制御装置を用いて光学体の光学面における熱誘導変形を補償する方法を開示することである。

本目的を達成するため、本発明によれば、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の温度制御装置を用いて、熱流を作用させることのできる少なくとも１つの光学面を有する光学体の光学面の熱誘導変形を補償する方法であって、該方法は、
光学体の光学面に作用する熱流を測定するステップ、および／または、熱流が作用した光学面上の温度および／または光学体上における所定位置の温度を測定するステップ、および
加熱装置の加熱体の温度を、ヒートシンクの温度と同等の温度またはより高い温度に設定するステップ、
を含む。

本発明によれば、光学体に作用させた熱流に応じて、付加的な加熱体の温度を設定または規定すればよく、その際には、加熱体の温度がヒートシンクの温度と同等の温度またはより高い温度になるという境界条件のみを考慮する必要があることがわかった。熱流を測定することの代案または追加として、熱流を作用させた表面の温度および／または光学体上における所定位置の温度を測定することもできる。加熱体に隣接する表面を、例えば、光学体上における所定位置として用いることができる。そして、ルックアップテーブルおよび／またはモデルを用いて、加熱体の温度を制御的および／または調節的に規定することができる。このルックアップテーブルおよび／またはモデルは、一方では、光学体の面の変形、特に、熱流を作用させた面の変形と、他方では、熱流および／または該当する温度データとの間の相関を含むものである。光学体の、熱流が入射する側から離れた側に加熱体を設けることにより、光学体の光学面の熱誘導変形を驚くほど明白に補償することができる。この変形補償は、能動的に加熱するのみであり冷却は非能動的である加熱体を用いて行うことができる。相対的表面精度、すなわち、最大表面変形と光学体の光学面に対して垂直方向の厚みとの比を１０^−７から１０^−８の範囲内とすることができる。その他の点で、本方法の利点は、以上において本発明による温度制御装置に基づき説明したものと一致する。加熱体の温度は、特に、温度調節により、規定することができる。この場合、加熱体の温度および／または、例えば、加熱体に隣接する光学素子の表面の温度を測定し、実際の温度を所定の所望温度に調節する。本発明による方法は、本発明による温度制御装置を用いて実施することができる。

さらに、ヒートシンクの温度を設定すること、特に、調節することもできる。その結果、二自由度が得られ、この自由度を用いて変形補償を最適化することができる。ヒートシンクの温度は、一定の温度値に設定すること、またはあらかじめ定めておくことができる。

加熱装置とヒートシンクとの間の伝熱率は熱橋部を介して設定することができ、特に、調節可能な方法で設定すること、またはあらかじめ定めておくことができる。伝熱の設定は、熱橋部の寸法を変化させること、例えば、２つの熱橋部コンポーネントの接触断面を変化させることにより行うことができる。このことにより、変形補償を最適化する際の自由度をさらに向上させることもできる。

温度プロファイルは加熱体を介して設定することができる。対応する方法の利点は、以上において温度制御装置に基づき説明したものと一致する。

以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照してさらに詳細に説明する。

ＥＵＶマイクロリソグラフィのための投影露光装置の概略図である。 図１に示す投影露光装置の照射光学系および／または露光光学系の光学アセンブリを、温度制御装置とともに示す図である。 熱流を光学アセンブリの光学体表面に作用させた際の伝熱状態を示す図である。 図３と同様の加熱装置が作用した結果生じる伝熱状態を示す図である。

マイクロリソグラフィのための投影露光装置１は、光照射のための光源２を有する。光源２はＥＵＶ光源であり、特に、５ｎｍ〜３０ｎｍの波長帯域にある光を生成する。その他のＥＵＶ波長も可能である。一般に、あらゆる所望の波長、例えば、可視波長も、投影露光装置１内に照射光として案内することが可能である。図１に、照射光３のビーム路を極めて概略的に示す。

照射光学系６を用いて照射光３を光源２から対物面５内の対物領域４に案内する。投影光学系７を用いて、対物領域４を像面９内の像領域８に所定の縮小倍率で結像する。既知の結像光学系に関して冒頭で述べた特許文献１に記載の構成のうちの１つを、例えば、この投影光学系７として用いることができる。投影光学系７の縮小倍率は、例えば、８分の１である。その他の縮小倍率も可能であり、例えば、４分の１、５分の１、またはその他の、８分の１よりも低い縮小倍率とすることができる。８分の１の縮小倍率は、特に、ＥＵＶ波長の照射光３について適しており、それにより、反射マスク１０上において対物側の入射角を小さく維持することができる。結像倍率を８分の１とすることで、さらに、必ずしも大きいマスクを使用する必要はない。投影光学系７内の像面９は、対物面５と平行に配置することができる。ここで、対物領域４と一致しレチクルとも呼ばれる反射マスク１０の詳細を像面９に結像させる。

像領域８は、部分円形状に湾曲し、像領域８を限定する２つの部分円弧の間隔は１ｍｍである。また、互いに平行な直線状に延在して２つの部分円弧の間にある像領域８を限定する、各側端縁の辺長も１ｍｍである。像領域８のこれら２つの直線側端部は互いに１３ｍｍ離間している。この湾曲像領域は、その面積に関して、端縁長が１ｍｍ×１３ｍｍの矩形像領域に相当する。この種の矩形像領域８をこの種の矩形像領域とすることも可能である。

ウエハとして構成した基板１１の表面上に結像を行う。基板は、基板ホルダ１２上に担持される。図１において、レチクル１０と投影光学系７との間に、投影光学系７に入射する照射光３のビーム束１３、および、投影光学系７と基板１１との間に、投影光学系７から出射する照射光３のビーム束１４を概略的に示す。

図２における投影光学系７の像領域側の開口数は、例えば０．４である。図示の都合上、図１において示すこの開口数は原寸に比例していない。

投影露光装置１および投影光学系７の種々の実施形態の説明を円滑にするため、図１において、デカルトｘｙｚ座標系を示し、この座標により、各図に示す部品のそれぞれの位置関係を表す。図１において、ｘ方向は、図の紙面に対して垂直に延びる方向であり紙面を貫通する方向である。ｙ方向は右側へ向かう方向であり、ｚ方向は下側へ延びる方向である。

投影露光装置１は走査型である。投影露光装置１の動作中に、レチクル１０を担持するレチクルホルダ１５、および基板ホルダ１２の両方をｙ方向へ走査する。

図２に、光学体１７を有する光学アセンブリ１６の断面図を示す。光学体１７はミラーとして構成され、入射する照射光または結像光３を反射する。照射光３は、以下の説明において、有効照射とも称する。有効照射３に加え、さらなる熱源もミラー１７に作用することがある。このさらなる熱源の例としては、例えば、ミラーアクチュエータまたはセンサからの熱流が挙げられる。ミラー１７は、投影露光装置１の照射光学系６または投影光学系７の一部として構成することができる。照射光または結像光３はミラー１７の光学反射面１８から反射される。この反射面１８は多層コーティングを有し、照射光または結像光３を反射する際の反射面１８の反射を最大化する。照射光または結像光３としてＥＵＶ照射を用いる場合、反射面１８の反射率は、例えば、０．７である。この場合、散乱損失とは別に、反射面１８上に入射する照射光または結像光３のエネルギーの約３０％はミラー１７により吸収される。

ミラー１７の温度制御装置１９を用いて、ミラー１７における有効照射３の残留吸収による影響、すなわち、有効照射３を反射中の反射面１８における成形品質または結像品質に残留吸収が与える影響を最小限に抑制し、理想的には、その影響を完全に排除する。ミラー１７とともに、温度制御装置１９は光学アセンブリ１６の一部として構成される。

温度制御装置１９は、図２においていくつかの矢印２１で示す熱放射状の熱流を受け入れるヒートシンク２０を有する。この熱放射はミラー１７から出射するものである。ヒートシンク２０は、反射面１８の周辺領域２２の周りに配置した中空円筒状構造として形成され、その構造の回転対称の軸線２３は、反射面１８の対称軸線と一致するか、または反射面１８の対称面内に位置する。ミラー１７の直径と、回転対称の軸線２３に沿ったミラー１７の厚さとの比は約５である。ミラー１７の直径を３０ｃｍとすることができる。ミラーの厚さは、５ｃｍ〜１０ｃｍの範囲内とすることができる。ミラー１７の側面は外周段部２４を有する。この段部２４において、ミラー１７の外周が拡張し、反射面１８の領域において、より大きい第２外周値に至るまでの小さい第１外周値を有する。ヒートシンク２０は、外周段部２４の領域において、外周段部２４と相互補完的な外周段部２５を有し、反射面１８と反射面１８に隣接するミラー１７の領域において、ヒートシンク２０はミラー１７の殻壁からわずかに離間して隣接する。ミラー１７の殻壁とヒートシンク２０との間には直接の機械的接触はない。ミラー１７とヒートシンク２０との間の間隔は、個々に存在する構造の状況により調整することができ、一般に１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内である。基本的に、この間隔をこれより大きい値、または小さい値とすることも可能である。

ミラー１７は、保持構造２６を用いてヒートシンク２０に取り付ける。この保持構造２６は、複数の保持アーム２７により構成することができる。保持構造２６へのミラー１７の取り付けは、例えば、国際公開第２００５／０２６８０１号パンフレットまたは米国特許出願公開第２００７／００７６３１０号明細書に例として記載されるようなアクチュエータシステムのようなパッシブ型またはアクティブ型とすることができる。

保持構造２６は実質的に非熱伝導材料で形成され、保持構造２６を介することによりミラー１７とヒートシンク２０との間には極めて低い熱的結合しか発生しないようにする。国際公開第２００５／０２６８０１号パンフレットまたは米国特許出願公開第２００７／００７６３１０号明細書に記載のアクチュエータシステムの場合、ミラー１７はアクチュエータから熱的に切り離される。保持構造２６をパッシブ型保持構造と称することもできる。この場合、保持構造を可撓性材料を用いて形成することで、静定的に実装することができる。保持構造２６は可撓性抑制領域を有することができ、その結果、熱的結合を低くすることができる。保持構造２６の材料としてインバーを用いることができる。

また、温度制御装置１９は加熱装置２８を有する。加熱装置は、例えば、加熱箔３０で被覆した加熱金属製の加熱プレートとして構成した加熱体２９を有する。図２に示す実施形態において、加熱体２９のミラー１７に対向する面を、加熱箔３０により完全に被覆する。

加熱体２９は、ミラー１７の裏側３１に隣接配置する。加熱体２９は、ミラー１７の裏側３１から１ｍｍ〜５ｍｍ程度の間隔を空けて配置する。この間隔は、基本的に、さらに大きく、またはさらに小さく選択することもできる。

加熱体２９はプレート形状をなし、その表面は反射面１８とほぼ同じ大きさである。加熱体２９は、保持構造２６の各保持アーム２７間の中央に配置する。

加熱体２９を加熱箔３０で完全に被覆するかわりに、代案として、加熱体の面の一部、すなわち、ミラー１７の裏側３１に対向する面の一部に加熱箔を配置することもできる。加熱装置２８をこのような構成とした実施形態においては、加熱体２９からミラー１７への伝熱により対応する熱構造を印加することができる。加熱箔を部分的に配置した構成の代案または追加として、加熱体２９のミラー１７の裏側３１に対向する側に冷却部を付加的に配置することにより、加熱体２９のミラー裏側３１に対向する側において、室温に対して正の方向および負の方向の両方について規定した温度プロファイルを得ることができる。加熱箔を有する領域とは別に、例えば、付加的な薄板を有する領域を設け、部分的な冷却を実施することができる。この付加的な薄板は、一方では加熱体から熱的に切り離され、他方では、熱の良導体により、付加的な調節冷却体または付加的なペルチェ素子に連結される。

加熱体２９は、物理的な熱橋部（ヒートブリッジ）３２を介して温度制御装置１９のヒートシンク２０に連結する。熱橋部３２は、加熱体２９とヒートシンク２０との間の複数の連結ウェブ３３として構成する。回転対称の軸線２３を中心とする外郭方向に向かって、保持アーム２７の位置とは異なる周辺の各位置に連結ウェブ３３を配置する。

連結ウェブ３３の断面、材料、および数については、加熱体２９の温度調節および加熱体２９の加熱に必要な加熱エネルギーに関して効率を最適化するように、選択する。この場合、熱的結合が極めて低いと、システムの所要加熱出力が低くなるが、熱的結合が極めて低いと、加熱出力の制御が不十分になる。熱的結合が良好な場合、所要加熱出力は大きくなるが、この加熱出力を良好に調節可能となる。

加熱箔３０を電圧源３４に連結して、加熱箔３０からの加熱出力を規定する。調節機構３５により電圧源３４を起動する。調節機構は、図示しない方法で、温度センサ３６と信号接続する。温度センサ３６は加熱箔３０上に分散配置し、加熱体の表面を介した加熱体２９の温度プロファイルを示す信号を調節機構３５に供給する。この信号を用いて、調節機構３５は電圧源３４を起動して加熱箔３０の対応する加熱出力を規定し、加熱体２９を所望の温度値とする。加熱箔が複数の加熱箔部分に分割されている場合、または、加熱体２９が、加熱部分に加え、冷却部分も有する場合、調節機構３５によりこれらの加熱部分と冷却部分を別々に起動して、加熱体２９の対応する所定の温度プロファイルを生成する。この場合、加熱体２９は温度制御体となる。例えば、加熱体２９を部分的に所定の温度に維持することができる。

ヒートシンク２０は、図２に概略的に示す信号線３７により調節機構３５および温度制御素子３８と信号接続され、温度制御素子により、ヒートシンク２０の定温を、例えば、２２℃のレベルに規定する。ミラー１７のホルダは、独国特許出願公開第１０１３４３８７号明細書の記載にしたがって設計することができる。この場合、ヒートシンク２０は、負荷構造の水冷機構として実施することができる。温度制御装置３８は、ペルチェ素子として設計することもできる。

光学アセンブリ１６全体を、例えば０．１ミリバールの気圧下において、ガス雰囲気中、例えば、水素雰囲気中に配置することにより、一方ではミラー１７とヒートシンク２０とが良好に熱的結合し、他方ではミラー１７と加熱体２９とが良好に熱的結合する。

さらに、調節機構３５は、反射面１８の形状および／または像領域８の結像品質および／または対物領域４の照射品質を測定する光学センサと信号接続することができる。反射面形状および／または結像品質もしくは照射品質について得られたパラメータに応じて、該当する加熱体２９の温度または温度プロファイルを規定することができ、測定した形状パラメータ、結像品質パラメータ、または照射品質パラメータが規定値から逸脱する原因となる反射面１８のいかなる熱変形も、ミラー１７の温度をそれに対応して制御することにより、補償することができる。

測定した形状パラメータ、結像品質パラメータ、もしくは照射品質パラメータと、規定しようとする加熱体２９の温度または温度プロファイルとの間の相関は、較正測定中に検出することができ、調節機構３５のメモリに格納することができる。このようにして、調節機構３５下での、加熱体２９の温度または温度プロファイルのフィードフォワード制御が可能になる。

熱は、加熱体２９から熱橋部３２を経由してヒートシンク２０へ標的を定めて放出されるため、調節機構３５によりあらかじめ規定された温度または所定の温度プロファイルは、加熱箔３０または加熱箔部分の伝熱を利用して迅速に調節することができる。

実際には、加熱体２９の温度を、ヒートシンク２０の温度よりも、例えば１℃高い温度に調節すればよい。この温度差は、例えば、２℃とすることができ、または、それよりも大きくすることができる。

微細構造またはナノ構造を有するコンポーネントを作成する際は、投影露光装置１を次のように用いる。まず、反射マスク１０すなわちレチクル、および基板すなわちウエハ１１を設ける。次に、投影露光装置１を用いて、レチクル１０上の構造をウエハ１１の感光層上に投影する。この場合、一方では対物領域４の露光品質を、他方では物体４の像領域８への結像品質を、対応する各センサを用いて、常に測定する。加熱体すなわち温度制御体２９からミラー１７への伝熱により、ミラー１７の材料の長手方向の熱膨張に応じた対応する熱形状が生じ、その結果、反射面１８の形状はそれに対応するものとなる。測定された形状パラメータ、露光パラメータ、または結像品質パラメータに応じて、調節機構３５により電圧源３４を起動して、また、任意選択で、さらに加熱源または冷却源を起動して、加熱体すなわち温度制御体２９の温度または温度プロファイルを規定する。このようにして、規定値から逸脱した露光品質または結像品質を補償することができる。投影露光の後、感光層がウエハ１１上に現像される。その結果、微細構造またはナノ構造を有するコンポーネントが得られる。

図示の実施形態において、ヒートシンク２０は、熱放射２１を介して、ミラー１７と直接熱交換結合する。代案として、このヒートシンク２０とミラー１７との間を、伝達体を用いて熱的結合する。この種の伝達体は、例えば、ミラー１７のマウントとすることができる。

以上、温度制御装置１９を、回転対称な反射面を有するミラー１７に関連して説明した。このタイプの回転対称系の変わりに、回転対称の軸線を有さず、また、特に、光軸線も有さない光学アセンブリも存在する。反射面１８、すなわち、光学面の設計は、ヒートシンク２０を形成する支持構造と同様、円形でなくてもよい。

図３および図４を参照して、光学アセンブリの伝熱状態を概略的に説明する。図３に、ミラーとして構成した光学体１７を有する光学アセンブリ１６を概略的に示す。光学体１７には、その反射面１８を介して、図３において示す熱流３９が作用する。光学体１７の周囲は、中空円筒形状のヒートシンク２０に取り囲まれている。図３および図４には、光学体１７およびヒートシンク２０を示し、それぞれ相互補完的に形成される外周段部２４，２５は図示していない。

光学体１７に熱流３９が作用した結果、光学体１７が加熱される。光学体１７とヒートシンク２０との間には、放射または対流による伝熱が生じ、図３においてこの伝熱を両矢印４０で示す。ヒートシンク２０の温度が、伝熱４０を発する光学体１７のその領域における温度よりも低い場合、負の伝熱４０、すなわち、光学体１７からヒートシンク２０への熱の流れが発生する。ヒートシンク２０の温度が、伝熱４０を発する光学体１７のその領域における温度よりも高い場合、それに応じて、正の伝熱４０、すなわち、ヒートシンク２０から光学体１７への熱の流れが発生する。

熱流３９により、図３における点線４１で示すように、光学体１７全体が変形する。この変形４１、すなわち、加熱体２９が作用しない場合の変形量は、約１ｎｍ（ピークピーク値、ＰＶ値）である。加熱装置２８と光学体１７との間に伝熱がなければ、光学面１８において光学体１７が約３０℃に加熱され、反射面１８とその裏側３１との間に３℃の温度差が生じる。図３に概略的に示す光学体１７の凸状変形は、単なる例示に過ぎず、凹状変形が生じる場合もある。光学体の材質に応じて、光学体は長手方向への膨張係数を有する場合があり、動作温度範囲内においては、温度に応じた非線形挙動を有する。この場合、熱流３９が入射する前の光学体１７の動作温度によっては、熱流３９により光学体１７が凹状変形する場合もある。さらに、光学体１７の幾何学的形状および光学体１７上における熱流３９の局所分布に応じて、この変形の状態は変化する。

図４に、加熱装置２８が作用した結果生じる伝熱状態を示す。図４において、加熱体２９とヒートシンク２０との間における熱橋部３２を構成する連結ウェブ３３を概略的に示す。熱橋部３２を介して加熱体２９からヒートシンク２０に弱熱結合が生じる。

加熱体２９の温度がヒートシンク２０の温度よりも高いため、加熱体２９と光学体１７との間で伝熱が生じる。図４において、この伝熱を両矢印４２で示す。伝熱４２は放射または対流によって生じる。加熱体２９の温度が光学体の裏側３１における温度よりも低いと、伝熱４２により負の熱流が生じる場合がある。加熱体２９の温度がミラー本体１７の温度よりも低いと、伝熱４２により正の熱流が生じる場合がある。

伝熱４２により、光学体１７に変形４３が生じる。図４において、その変形を点線で示す。加熱装置２８の作用による変形４３は、変形４１とは反対方向に生じる。図３および図４に示す２つの伝熱状態を、加熱体２９の温度を２３℃として重ね合わせることにより、その結果として生じる光学体１７の変形量は、熱流３９を受けて１０分の１以下に減少する。すなわち、変形量は最大でも０．１ｎｍ（ピークピーク値、ＰＶ値）となる。図３に示す伝熱状態から生じる光学体１７の反射面１８の変形量は、図４に示す伝熱状態と重ね合わせることにより、２０分の１に減少することができる。

光学体１７の一般的な熱伝導率を想定すると、反射面１８における温度は２６℃となり、裏側における温度は２４℃となる。ここで、反射面１８上においては、熱流３９は反射面の１８の中心において比較的局所的に作用することに留意されたい。一方、光学体１７の裏側３１の加熱装置２８は、裏側３１のほぼ全面にわたり作用する。特に、反射面１８における温度とは、したがって、平均値である。また、反射面１８における温度と裏側３１における温度を直接関連付けることもさらに困難となる場合がある。なぜなら、光学体１７は、温度によって変化する伸長係数を有する場合があり、この伸長係数は特に温度とともに上昇するからでる。

１ｃｍのミラー厚に対する、達成可能な最大変形０．１ｎｍの比率は、表面形状の相対精度に相当し、この相対精度は適合精度とも呼ばれる。温度制御装置１９により、適合精度を１０^−７〜１０^−８の範囲内とすることができる。

Claims (14)

1. 少なくとも１個の光学体（１７）を有する光学アセンブリ（１６）のための温度制御装置（１９）を備えた光学アセンブリ（１６）であって、前記光学体（１７）の温度は、熱流（３９）を作用させることのできる少なくとも１つの光学面（１８）を用いて制御される、温度制御装置光学アセンブリにおいて、
   前記光学体（１７）または前記光学体（１７）に熱的に連結した伝熱体から放出された熱流（２１）を受けるヒートシンク（２０）、および
   前記光学体（１７）に隣接配置した少なくとも１個の加熱体（２９）を用いて前記光学体（１７）の変形を補正する加熱装置（２８）、を備える温度制御装置において、
   前記ヒートシンク（２０）は、前記光学面（１８）の周辺領域（２２）に隣接配置され、
   前記加熱体（２９）は、物理的な熱橋部（３２）を用いて前記ヒートシンク（２０）に連結され、前記加熱体の温度は前記ヒートシンク（２０）の温度より高いかまたは同等であり、
   前記熱橋部（３２）は、前記加熱体（２９）と前記ヒートシンク（２０）との間に設けられ、前記加熱体（２９）を前記ヒートシンク（２０）に保持する機械的ホルダである少なくとも１個の連結ウェブ（３３）により構成されることを特徴とする、温度制御装置光学アセンブリ。
2. 請求項１に記載の光学アセンブリであって、前記少なくとも１つの連結ウェブ（３３）の断面積は１ｍｍ^２よりも大きいことを特徴とする、光学アセンブリ。
3. 請求項２に記載の光学アセンブリであって、前記少なくとも１つの連結ウェブ（３３）は、次の材料、すなわち、アルミニウム、スチール、インバー、またはセラミック複合材のうち、少なくとも１つの材料により構成されることを特徴とする、光学アセンブリ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学アセンブリであって、前記加熱装置（２８）は、前記加熱体（２９）を用いて温度プロファイルを規定する調節機構（３５）を有することを特徴とする、光学アセンブリ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学アセンブリであって、前記加熱体（２９）は加熱箔（３０）を有することを特徴とする、光学アセンブリ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学アセンブリであって、前記加熱体（２９）は部分的に加熱および／または冷却することができることを特徴とする、光学アセンブリ。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学アセンブリであって、前記加熱体（２９）は部分的に所定の温度に維持することができることを特徴とする、光学アセンブリ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学アセンブリであって、前記ヒートシンク（２０）は、前記ヒートシンク（２０）の一定温度を規定する前記調節機構（３５）と信号接続されることを特徴とする、光学アセンブリ。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学アセンブリであって、前記光学体（１７）は、保持構造（２６）を用いて取り付けられ、前記保持構造の伝熱率は、前記加熱体（２９）と前記ヒートシンク（２０）との間の前記熱橋部（３２）による伝熱率よりも小さく、一方では保持構造（２６）を介した伝熱と他方では熱橋部（３２）を介した伝熱との相互作用において、前記加熱体（２９）の温度および前記加熱体（２９）の調整対象温度を維持するために必要とされる加熱エネルギーの調整に関して効率を最適化するようにしたことを特徴とする、光学アセンブリ。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の光学アセンブリであって、前記少なくとも１つの光学面（１８）はガス雰囲気中に配置したことを特徴とする、光学アセンブリ。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の温度制御装置であって、前記光学体（１７）はミラーとして構成し、前記加熱装置（２８）は、前記ミラー（１７）の前記光学面（１８）から離して、前記ミラー（１７）の裏側（３１）に隣接配置したことを特徴とする、光学アセンブリ。
12. 請求項１に記載の光学アセンブリを有する、照射光学系（６）。
13. 請求項１に記載の光学アセンブリを有する、投影光学系（７）。
14. 請求項１２に記載の照射光学系（６）および／または請求項１３に記載の投影光学系（７）を有する、投影露光装置（１）。

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