KR20100067087A - 제어가능한 광학 소자, 열적 액추에이터에 의한 광학 소자 작동 방법, 및 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광학 보정 장치(208, 600) 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 열적 액추에이터(205)를 갖는 광학 보정 장치(208, 600)에 관한 것이다. 광학 보정 장치(208, 600)는 그 열전달 능력이 상이한 적어도 두 개의 부분 소자(201, 202, 604)로 구성된다. 또한, 본 발명은 광학 소자(208) 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

제어가능한 광학 소자, 열적 액추에이터에 의한 광학 소자 작동 방법, 및 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치{CONTROLLABLE OPTICAL ELEMENT AND METHOD FOR OPERATING AN OPTICAL ELEMENT WITH THERMAL ACTUATORS AND PROJECTION EXPOSURE APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR LITHOGRAPHY}

본 발명은 광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법에 관한 것으로서, 광학 보정 장치는 광학 보정 장치 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 열적 액추에이터를 갖는다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 광학 소자를 구비하는 투영 노광 장치 또는 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈에 관한 것이다.

현대의 마이크로리소그래피용 투영 대물렌즈에서는, 광 수차를 보정하기 위해 다수의 파면(wavefront) 조작기가 사용되고 있다. 대부분의 조작기는 위치 변화 또는 변형에 의해서, 또는 이들 양자의 조합에 의해서 광학 소자를 기계적으로 조작하여 파면 보정을 수행한다. 언급했듯이, 상기 조작기는 소위 종래의 설정에 관하여 대략 120웨이퍼/시간(wafers/hour)의 처리량에서 대물렌즈를 사용할 때 통상 발생하는 것과 같은 저차 파면 수차(low-order wavefront aberration)에 대해 우수한 보정 특성을 갖는다.

그러나, 계속 증가하는 처리량 요구 조건은 대물렌즈에서의 더 높은 광도를 필요로 하고 그로 인해 광학 소자에 작용하는 열적 부하의 계속적인 증가를 필요로 한다. 상기 열적 부하는, 렌즈의 경우에는 주로 온도-종속적인 굴절율에 의해, 미러의 경우에는 주로 열팽창에 의한 표면 변형의 결과로서 파면 수차를 초래한다. 또한 예를 들어 쌍극자(dipole) 설정과 같은 극단적인 조명 설정을 추구하는 경향이 있는 바, 이러한 설정은 동공 근처의 렌즈에 광학 파워 밀도를 강력히 집중시키며 따라서 강력히 국소화된 고도의 국소 파면 수차를 초래할 수 있다. 이것들은 서두에 언급한 조작에 의해서는 제한된 정도만 보상될 수 있다. 이는 높은 광학 파워 밀도(optical power density)로 인해 상당한 정도로 발생하는 압축(compaction)과 같은, 빛에 의해 유도되는 수명 효과에 의해 초래되는 파면 수차에도 똑같이 적용된다. 이들 파면 수차는 또한 실증된 조작기에 의해서는 효과적으로 보상될 수 없다. 이러한 이유로, 수명 효과에 의해 초래된 이들 파면 수차는 현재 특정한 보정 비구면이 적용되는 교체가능한 판에 의해 보상되고 있다. 이들 보정 판은 파면 수차가 작게 유지되도록 대물렌즈의 수명 이내에서 반복적으로 교체되어야 한다.

정형화된 해결 과제는 더높은 수차를 가능한 한 융통성있게 보상할 수 있는 파면 조작기를 찾아내는 것이다. 이상적인 해법은, 종래의 조작기에 의해 보상될 수 없고 따라서 이 형태의 보정 수단 없이는 잔류 수차가 남게 될 국소적인 고도의 파면 수차를 주로 보상하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 광학 소자 상의 제어가능한 2차원 보정 비구면으로 구성될 것이다.

기계적 조작기에 관한 여러가지 구상이 이미 제안되어 있다. 따라서, 예로서 DE 198 24 030 A1호는 특정 상 수차(image aberration)가 감소되도록 작동 소자에 의해 변형가능한 적응형 미러를 구비한 반사굴절 투영 대물렌즈를 기재하고 있다.

EP 678 768호 및 DE 198 59 634 A1호는 렌즈 또는 미러가 마찬가지로 상 수차 보정용 액추에이터에 의해 변형되는 투영 노광 장치를 개시하고 있다. 그러나, 광선 경로 내의 기계적 소자는 차폐 및 산란 광을 초래하므로, 기계적인 구상은 렌즈 에지의 조작에 제한된다. 이러한 렌즈 에지로의 제한은 가능한 보정 프로파일 및 특히 복잡한 메커니즘조차 피할 수 없는 반경방향 정도의 고유 한계를 구성한다.

기계적 조작기에 대한 대안으로서 열적 조작기가 이미 제안되어 있으며, 열적 조작기 역시 예를 들어 미국 특허 US 6,198,579 B1호에서는 렌즈 에지에 배치되어 있다. 그러나, 상기 문서에서 제안된 열적 조작기는 그 기계적 조작기와 동일한 반경방향 정도의 제한을 가지며 또한 렌즈 직경에 걸친 열의 전파 속도에 의해 주어지는 비교적 긴 시정수(time constant)를 나타낸다. 따라서 에지-작동되는 열적 조작기는 주로 일시 정상-상태인 파면 수차를 보상하는데 적합하다. 그러나 긴 시정수로 인해, 이러한 조작기는 일시 파면 수차를 매우 제한된 정도 보상하는데 적합하다.

또한, DE 198 27 602 A1호에는 렌즈 주변에 배치되는 펠티어(Peltier) 소자를 갖는 비회전대칭 상 수차를 보정하기 위한 방법이 공지되어 있는 바, 상기 펠티어 소자는 광학 소자를 통한 비회전대칭적인 방사선의 경우에 그로 인해 초래되는 촬상 수차가 보정될 수 있도록 광학 소자의 온도 거동에 영향을 준다.

렌즈 또는 미러와 같은 광학 소자의 비대칭적인 온도 부하를 보정하기 위한 장치 및 방법이 DE 198 59 634 A1호에 공지되어 있으며, 이 광학 소자 역시 액추에이터에 의해 변형된다.

WO 2004/036316호는 미러 및 렌즈와 같은 광학 소자의 촬상 수차를 보정하기 위한 방법을 개시하며, 여기에서는 추가 조사에 의해 광학 소자의 온도가 촬상 수차가 감소되도록 변경된다. US 6 081 388호는 촬상 수차에 영향을 주도록 렌즈 표면을 액추에이터 또는 한정된 기계적 힘으로 변형시키는 것을 개시하고 있다.

또한, US 6 521 877 B1호는 투명 저항층에 의해 광학 소자의 온도에 국소적으로 영향을 주는 것을 개시하고 있으며, 대안적인 해결책이 US 6 466 382 B2호에 개시되어 있는 바, 이는 유용한 빛의 족적에 상보적인 구조를 갖는 흡수 특성을 갖는 렌즈 층에 대한 적용을 제안하고 있다.

상 수차 보정을 위한 추가 구상이 문서 EP 0 660 169 A1호, EP 0 851 304 A2호 및 WO 2008/034636 A2호에 제시되어 있다.

본 발명의 목적은 가능한 촬상 수차에 관해 광학 소자를 보정하기 위한 대안적 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 광학 소자를 규정하고, 또한 광학 소자에 입사되는 전자기 방사선이 방사 파라미터에 관해 적어도 국소적으로 영향받게 할 수 있는 방법을 규정하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 가능한 촬상 수차에 관해 동적으로 보정될 수 있는 투영 노광 장치 또는 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈를 규정하는 것이다.

이 목적은 청구항 1 및 62에 나타난 특징을 갖는 방법에 의해서 또한 청구항 9 및 56에 나타난 특징을 갖는 장치에 의해서 달성된다. 종속항은 본 발명의 유리한 변형 및 발전에 관한 것이다.

본 발명에 따른 광학 소자는 광학적 활동 영역의 구역에 분포 배치되는 적어도 하나의 전기 전도체 트랙을 가지며, 상기 광학적 활동 영역과 이 영역에 입사되는 전자기 방사선의 상호작용은 전도체 트랙의 전기적 구동에 의해 영향받는다.

따라서 광학 소자의 광학 두께는 광학 굴절율의 온도 종속성에 의해 변화될 수 있다. 이 경우에, 위상 변화 Δφ는 광학 소자 내에서 이동한 거리 s, 광학 굴절율의 온도 민감성 dn/dT, 및 온도 변화 ΔT에 비례한다.

주어진 광학적 형상에 있어서, 위상 변화는 온도 변화에 대략 비례한다. 평행 평면판을 수직으로 통과하는 광학 파면은 광학 플레이트의 온도 프로파일에 대응하는 파면 변형을 겪는다. 역으로, 변형된 파면은 적절한 반전 온도 프로파일에 의해 보정될 수 있다. 통상 1K 내지 수K 미만인 매우 작은 온도 범위 내에서, 굴절율의 온도 민감성은 일정하다고 가정될 수 있다. 20mm의 두께를 갖는 융합 실리카 플레이트(fused silica plate)에서는, 대략 0.4 nm/1 mK의 민감성이 얻어지는 바, 예를 들면 즉 1K 온도 변화에서 400nm의 위상 효과가 얻어질 수 있다. 이는 193nm 또는 248nm인 적절한 작동 파장에서 구동되는 투영 대물렌즈에서의 고도 파면 수차의 통상적인 크기보다 현저히 크다. 한 가지 정형화된 문제는 자유롭게 설정될 수 있는 온도 프로파일을 갖는 광학 소자를 구현하는 것으로 구성된다. 이는 어느 위치에서나 가열 소자에 열을 공급하거나 그로부터 열을 취출할 수 있는 능력을 필요로 한다. 그러나, 투영 대물렌즈의 광학 성능으로 구성되는 요건은 광로에 설치될 수 있는 소자에 대해 매우 엄격한 제한을 필요로 한다. 크기 정도 측면에서 천분의 몇의 최대 허용 균질 영역 커버리지(coverage)가 동공 근처의 소자에 대해 얻어지며, 필드 근처의 소자에 대해서는 제한이 보다 엄격하다. 따라서 예를 들어 유체-기계적 열 펌프는 사용이 배제된다.

따라서, 온도 조절을 위해 전도체 트랙이 사용될 경우, 상기 전도체 트랙이 광학 방사선의 입사 방향에 대해 직교하는 단면으로 적어도 50㎛ 미만 정도를 가지면 유리하다.

광학 소자를 채용하는 시스템 내에서의 광학 소자 위치에 따라, 보다 작은 치수도 유리할 수 있다. 반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈의 동공 평면 구역에서의 적용 시에는 대략 1㎛ 정도가 특히 유리하다.

이러한 조치는, 전도체 트랙의 비교적 작은 직경으로 인해 광학 소자의 기능 손실이 크게 회피되고, 전도체 트랙이 적절히 공간 분포되는 경우에 광학 소자의 광학적 활동 표면의 적은 부분만이 상기 조치에 의해 영향받는다는 효과를 갖는다.

본 발명에 따른 광학 소자의 적어도 하나의 광학적 활동 영역은 예를 들어 미러 소자의 경우 등에는 반사 영역을 포함하고 렌즈, 빔 스플리터, 투과 격자, 프리즘 또는 대체로 굴절적인 광학 소자의 경우 등에는 투과 영역 또는 영역 소자를 포함한다. 일반적으로, 광학적 활동 영역이란 상기 영역에 입사되는 광학 소자에 의해 조작될 전자기 방사선과 상호작용하는 광학 소자의 영역을 지칭한다.

따라서 본 발명은 방사선이 통과하는 렌즈 또는 평면판의 구역에서의 적용에 특히 적합하며, 미러의 반사면 상에 또는 심지어 그 뒤에서의 사용도 고려될 수 있다.

입사 전자기 방사선의 파장 범위는 극자외선(EUV: extreme ultraviolet) 범위에 이르는 광학 범위, 즉 대략 10nm 내지 대략 1㎛의 스펙트럼 범위에 있는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 광학 소자는 또한 1㎛의 파장 범위를 초과하는, 예를 들어 10㎛에 이르는 적외선 및 원적외선 범위에 있는 전자기 방사선에도 적용될 수 있다.

광학적 활동 영역의 구역에 분포적으로 배치되는 적어도 하나의 전기 전도성 전도체 트랙은 광학 소자 내에서 광학적 활동 영역 상에 및 광학적 활동 영역 아래에 배치될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 소자의 전기 전도성 전도체 트랙은 전도체 트랙을 전기적으로 구동시키기 위한 연결 소자를 추가로 포함한다. 인쇄 회로판 제조로부터의 극미세 전도체 에칭, 광학 또는 전자 빔 리소그래피 또는 레이저 미세구조화에 의한 방법을 사용하면, 전도체 트랙을 대략 10nm의 최소 정도 이하로 생산할 수 있다.

반도체 리소그래피용 투영 대물렌즈에 사용되는 광학 소자에 본 발명을 적용하는 경우에, 이하의 평가가 이루어질 수 있다: 대물렌즈 내의 광학 소자 위치에 따라 5×0.25까지의 기포 등급(bubble class)이 보통 허용된다. 이는 1.25㎟의 총 면적에 대응한다. ISO 10110-3에 따르면, 이 영역은 군집화(clustering)가 전혀 발생하지 않는 한 등가 총 면적의 더많은 기포 사이에 분포될 수 있다. 제1 근사에서는, 따라서 1.25m까지의 길이와 1㎛의 폭을 갖는 전도체 트랙을 광학 소자에 걸쳐서 분포시키는 것이 허용될 수 있다. 적절하다면, 전도체 트랙의 x-y 분포 또는 폭 및 단면 형태의 불규칙성에 의해, 특정 회절 정도 또는 방향 산란광의 영향과 같은 시스템적 효과가 발생하지 않는 것이 보장될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 소자는 이온 빔 피규어링(figuring)에 의해 생성되는 보정 비구면을 사용할 때의 것과 유사한 공간 해상도를 갖는 전자기 방사선의 파면의 관리를 허용하지만, 종래의 방법과 대조적으로 설정은 수초 내에 동적으로 변경될 수 있다.

전술한 보정 비구면의 복잡한 생산 및 통합은 미리 계산된 정적 가열 프로파일의 사용에 의해 대체될 수 있다. 다양한 사전프로그래밍된 나노-비구면이 마찬가지로 동적으로 "전환"될 수 있는 바, 이는 특정 적용에서의 해상도를 향상시키는 작용을 할 수 있다. 미리 계산되고 적절할 경우 측정 데이터로부터 유도되는 프로파일은 이 경우 압축/희박화(즉, 광학 소자의 재료의 밀도의 국소 변화)로 인한 수명 수차, 또는 광학 소자의 왜곡된 홀더를 보정할 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 광학 소자가 사용되는 시스템의 현 작동 모드에 대한 제어 컴퓨터로부터의 정보와 연동하여, 렌즈 가열, 즉 광학 소자의 가열에 의한 표면 변형 또는 밀도의 국소 변화도 동적으로 보상될 수 있다. 또한, 요구 가열 프로파일을 유도하기 위해 파면 센서로부터의 데이터가 직접 사용되는 자동 피드백 루프도 고려될 수 있다.

바람직한 일 실시예에서, 광학 소자는 적어도 하나의 부분 투명 및/또는 반사성 활동 광학 영역을 갖는다. 이 경우에, 광학 소자는 빔 스플리터 큐브, 빔 스플리터 플레이트, 평행 평면판, 쐐기 또는 대체로 굴절 광학 소자(ROE: refractive optical element)로서 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 소자는 예를 들어 수렴 렌즈, 발산 렌즈, 프레넬 렌즈 또는 프레넬 지역 플레이트와 같은 렌즈로 형성된다. 본 발명에 따른 광학 소자는 또한 예를 들어 빔 스플리터 장치와 같은 적어도 부분적으로 반사적인 소자일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 광학 소자는 예를 들어 반사 또는 투과 격자 형태와 같은 회절 광학 소자로서 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 소자의 적어도 하나의 전도체 트랙은 적어도 부분적으로 <50㎛의 직경 또는 단면 치수를 가질 수 있으며, 직경 또는 단면 치수는 0.05㎛ 내지 1㎛ 사이에 놓인다.

활동적 광학 영역의 구역에 분포되는 방식으로 배치되는 본 발명에 따른 광학 소자의 적어도 하나의 전기 전도성 전도체 트랙에 의하면, 광학 소자는 전력에 의해 활동 영역 근방에서 국소적으로 유리하게 가열될 수 있으며, 따라서 광학적 활동 영역은 열 입력으로 인해 그 형태 또는 기타 파라미터에 관해 제어가능하게 변경될 수 있다. 통상적으로, 가열에 의한 온도 변화는 몇 mK이다. 따라서 활동 영역에 입사되는 광에 대한 활동 영역의 효과 또는 상기 전력 입력에 의해 활동 영역에 입사되는 전자기 방사선의 효과를 전기 전도성 전도체 트랙에 의해 제어할 수 있다. 이는 예를 들어 투영 노광 장치와 같은 광학 촬상 시스템에서 렌즈 수차에 의해 초래되는 촬상 수차를 보정하기 위해 유리하게 사용될 수 있다.

광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 본 발명에 따른 다른 방법에서는, 하나 이상의 열 소스에 의해 열이 광학 소자에 국소 한정적으로 공급되며, 상기 열은 하나 이상의 열 싱크에 의해 광학 소자로부터 취출된다. 이 경우에, 국소 한정적인 열 공급은 광학 소자의 특정 체적 소자로의 특정 양의 열 입력을 의미하는 것으로 이해된다. 이 경우에, 광학 소자의 평균 온도는 거의 일정하게, 즉 예를 들면 수백 mK 이내로 유지된다. 이 경우에, 열 싱크의 (평균) 온도는 광학 소자에 대해 국소적으로 설정될 최저 온도 아래에 놓인다. 이 경우에, 열의 국소 한정적인 공급을 위해서는 저항 가열 소자가 사용될 수 있으며, 열 싱크의 일정한 평균 온도는 필요 열 손실에 따라 광학 소자의 평균 온도보다 대략 수백 mK 내지 수십 K 낮게 선택되는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 광학 소자 내의 온도 분포 및 평균 온도는 폐쇄-루프 제어 또는 개방-루프 제어에 의해 영향받을 수 있다.

열 싱크는 수냉 소자, 증발 쿨러, 가스 팽창 쿨러 또는 열전 소자로서 형성될 수 있다.

또한, 열 싱크를 예를 들어 렌즈로 형성된 광학 소자로부터 기계적으로 분리시키는 것이 가치있음이 판명되었으며, 특히 진동 분리가 바람직하다.

개방-루프 또는 폐쇄-루프에 의해 적극적으로 제어되는 가열 소자의 사용은 이 경우에 몇 가지 장점을 나타낸다. 저항 가열 소자는 가열만을 수행하는 단극 소자이므로, 저항 가열 소자는 개방-루프 또는 폐쇄-루프 제어에 의해 제어하기가 용이하다. 즉, 가열 소자는 광학 소자의 수동 냉각에 대해 연속적으로 가열을 수행하며, 상기 냉각은 특히 적절한 치수의 열 저항기에 의해 충분히 낮은 온도를 갖는 열 싱크에 링크되는 광학 소자에 의해 구현될 수 있다. 이 경우에, 열 싱크의 온도는 이상적으로 광학 소자에 걸친 열 분포의 소정 최소 온도 이하에 놓인다. 이 배치는 저항 가열 소자로부터 입력된 열이 예를 들어 열 저항기에 의해 초래되는 열 손실을 상쇄하는 효과를 갖는다. 저항 가열 소자의 설정된 가열 파워에 따라, 광학 소자에서의 가열 소자의 연결 지점에서는 열 저항기에 의해 초래된 열 손실의 부족한 보상, 보상 또는 심지어 과도한 보상이 발생하는 바, 이는 광학 소자에서의 연결 지점에서의 네거티브, 중립 또는 포지티브 열 파워 밸런스(negative, neutral or positive heat power balance)에 대응한다. 즉, 저온으로 유지되는 열 싱크에 대한 열 손실의 부족한 보상 또는 과도한 보상에 의해 본 발명의 사상에 따른 광학 소자의 국소 냉각 또는 가열이 보장된다.

수백 nm 범위의 광학 효과를 얻기 위해 요구되는 수 켈빈(kelvins) 이하의 매우 작은 온도 변화 내에서, 사용되는 재료의 열 정수(thermal constant)는 일정한 것으로 추정될 수 있고 따라서 열전달 방정식은 온도 측면에서 1차적일 것으로 추정될 수 있다. 열 유동 및 온도 차이에 대한 비례 정수는 유효 열 전도율(1/열 저항)에 의해 주어진다. 사용되는 저항 가열 소자는 열 입력이 인가되는 전류에 의해 개방-루프 또는 폐쇄-루프에 의해 선형적으로 매우 정확하게 그리고 짧은 반응 시간에 제어될 수 있게 한다. 공급되는 전체 파워는 저항 가열 소자에서 열로 변환되므로, 이 형태의 저항 가열 소자는 공급되는 열의 양에 대해 쉽게 관리될 수 있다.

개략 설명된 저항 가열 소자의 유리한 거동은 폐쇄-루프 제어 대신에 개방-루프 제어에 의해 광학 소자 내의 온도 분포를 구현할 가능성을 열어놓는다. 유사하게, 광학 소자의 평균 온도도 개방-루프 제어에 의해 설정될 수 있다. 이 경우에, 열 싱크의 온도에 걸친 정상-상태 온도 오프셋은 공급되는 모든 가열 파워의 총합과 커플링 저항기의 열전도율의 총합의 몫에 의해 정확히 결정될 수 있다. 이런 식으로, 온도 센서의 사용이 불필요하거나 또는 비교적 적은 온도 센서의 사용 가능성이 제공된다.

또한, 광학 소자의 일정한 평균 온도에서, 열 저항기를 통한 열 싱크로의 열 파워 출력이 광학 소자 내의 온도 분포의 크기에 관계없이 항상 백만분의 몇 이내로 일정하게 유지되는 것이 유리하다. 이는 열 싱크의 온도의 안정화를 상당히 촉진하며, 추가로 외부를 향한 열 유동이 설정된 온도 분포의 크기에 무관하기 때문에 열 싱크 내로의 파워 손실의 영속성 또한 다른 구성요소에 대한 부수 효과를 회피하는데 기여한다. 또한, 저항 가열 소자는 콤팩트하고, 국소적으로 작용하며, 따라서 어레이 형성 가능성을 열어놓고 있으며, 신뢰성을 갖는다. 또한, 저항 가열 소자는 가격 효과적이고, 긴 수명을 나타낸다.

필요에 따라 예를 들어 링 또는 판으로 구현되는 수냉 소자가 열적 열 싱크로서 작용할 수 있다. 그러나, 밀폐된 체적 내에서의 가스 팽창 냉각 또는 증발 냉각의 사용 또는 심지어 열 싱크용 열전 소자의 사용도 고려될 수 있는 것으로 나타났다. 열 싱크의 저진동 냉각이 구현되도록 보장하기 위해서는 냉각에 의해 전체 시스템에 기계적 외란이 일절 입력되지 않도록 신중해야 한다. 이를 위해, 열 싱크는 구조물의 잔여부로부터 예를 들어 기계적으로 분리(mechanically decoupled)될 수 있으며, 따라서 진동 입력 또한 가능한 한 최소화된다.

전술한 해결책에 대한 대안은 그 열전도율이 상이한 적어도 두 개의 부분 소자로 구성되는 본 발명에 따른 광학 소자로 구성된다. 이 경우에, 두 개의 부분 소자 중 하나, 특히 낮은 열전도율을 갖는 부분 소자에는 열적 액추에이터, 특히 가열 소자가 제공될 수 있다.

상기 부분 소자는 특히 판형 또는 렌즈형 소자일 수 있다.

광학 소자의 에지 구역에는, 열적 액추에이터에 의해 입력된 온도 차이를 보상할 목적으로, 특히 가열 소자에 의해 입력된 열을 소실시킬 목적으로 예를 들어 열 싱크로 형성된 열 저장소가 배치될 수 있다.

이 경우에는 높은 열전도율을 갖는 부분 소자가 낮은 열전도율을 갖는 부분 소자에 비해 낮은, 특히 반대되는 굴절율의 온도 종속성을 가지면 가치있는 것으로 판명되었다. 이는 특히 석영을 포함하는 제1 부분 소자와 CaF₂를 포함하는 제2 부분 소자에 의해 달성될 수 있다.

광학 소자 내에서의 정상-상태 평형의 설정을 가속시키기 위해서는, 부분 소자의 에지 구역에 배치되는 열적 액추에이터가 광학 소자의 내부 구역에 배치되는 액추에이터보다 조기에 또는 더 많이 구동되는 것이 유리하다.

본 발명은 일부 예시적 실시예에 기초하여 보다 자세히 설명된다.
도 1은 두 부분으로 구성된 광학 소자의 도시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 변형예의 도시도이다.
도 3은 기판의 완성된 연마면에 전도체 트랙이 적용되는 본 발명의 일 실시예의 도시도이다.
도 4는 전도체 트랙의 단면 프로파일의 다른 변형예의 도시도이다.
도 5는 높은 에너지 밀도 구배를 갖는 구역이 시뮬레이션되어 있는 본 발명의 일 실시예의 도시도이다.
도 6은 매트릭스 구조의 전도체 트랙 배치의 도시도이다.
도 7은 비등거리 전도체 트랙을 갖는 매트릭스 구조의 도시도이다.
도 8은 전도체 트랙의 별모양 배치의 도시도이다.
도 9a 및 도 9b는 전도체 트랙의 회전 대칭적 배치의 도시도이다.
도 10은 전도체 트랙이 그 교차점에서 저항기를 통해서 연결되는 본 발명의 변형예의 도시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 실시예의 확대도이다.
도 12는 도 10에 도시된 실시예의 다른 수정예의 도시도이다.
도 13은 광학 소자의 양면에 전도체 트랙을 배치하기 위한 하나의 가능성의 도시도이다.
도 14는 매트릭스 구조의 조절(regulatory)을 취소(cancelling)하기 위한 다양한 가능성의 도시도이다.
도 15는 저항층 또는 절연층이 불필요한 본 발명의 변형예의 도시도이다.
도 16은 광학 소자의 상이한 표면 구역의 공간적으로 높은 해상도의 열적 구동을 위한 가능성의 도시도이다.
도 17은 급전 와이어, 사행(meandering) 가열 와이어 및 전이 구역의 유리한 실시예의 도시도이다.
도 18은 가열 와이어를 국소 결함에 대해 강건하도록 배치하기 위한 하나의 가능성의 도시도이다.
도 19는 전도체 트랙의 접촉-연결의 기본 개념의 도시도이다.
도 20은 전기적 연결을 위한 가요성 전도체 필름의 사용의 도시도이다.
도 21은 상하로 배치되는 본 발명에 따른 두 개의 판형 광학 소자의 경우에 모아레 효과를 회피하는 동시에 산란광에 대해 바람직한 방향으로부터 이득을 얻기 위한 하나의 가능성의 도시도이다.
도 22는 본 발명에 따른 광학 소자의 다른 개략도이다.
도 23은 두 개의 부분 소자를 포함하는 본 발명에 따른 다른 광학 소자의 개략도이다.
도 24는 부분 소자 내의 국소적 축방향 온도 분포의 도시도이다.
도 25는 양 부분 소자 내의 반경방향 온도 분포의 도시도이다.
도 26은 하나의 부분 소자 내의 광로 길이의 영향의 도시도이다.
도 27은 다른 부분 소자 내의 광로 길이의 영향의 도시도이다.
도 28은 본 발명에 따른 광학 소자의 광학 작용의 도시도이다.
도 29는 가열된 구역의 에지에서의 온도의 정규화된 스텝 응답의 도시도이다.
도 30은 제2 부분 소자가 물 층에 의해 형성되는 본 발명의 일 실시예의 도시도이다.
도 31은 열적 조작기의 예시적 분포의 개요의 도시도이다.
도 32는 광학 소자의 온도 프로파일을 변경시키기 위한 추가 가능성의 도시도이다.
도 33은 광학 소자 상에서의 열적 액추에이터의 예시적인 배치의 도시도이다.
도 34는 광학 소자 상에서의 열적 액추에이터의 추가 예시적인 배치의 도시도이다.
도 35a 및 도 35b는 조작기의 대안적 설계의 도시도이다.
도 36은 도 35a 및 도 35b에 제시된 해결책과 비교하여 더 개선된 본 발명에 따른 조작기의 변형예의 도시도이다.
도 37은 제어가능한 열 소스 및/또는 열 싱크의 광학적으로 투명한 2차원 어레이가, 작동될 전체 열적 영역에 걸친 경계면에서 두 개의 광학 소자에서의 저온 가스 유동에 의해 영구적으로 취출되는 열에 의해 구현되는, 본 발명에 따른 추가 예시적인 배치의 도시도이다.
도 38은 가스 유동의 안내에 대한 도 37에 도시된 배치의 대체 실시예의 도시도이다.
도 39는 가스 유동의 안내에 대한 도 37에 도시된 배치의 추가 대체 실시예의 도시도이다.
도 40은 둘로 분할된 가스 유동의 변형예의 도시도이다.
도 41은 상기 예시적 실시예에 기재된 광학 소자가 포함되는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치의 도시도이다.
도 42는 열적 등가 회로도에 기초한 본 발명의 기초 원리 중 하나의 도시도이다.

도 1은 제1 기판(1a) 및 제2 기판(1b)의 두 부분으로 구성된 광학 소자(1)를 도시한다. 이 경우에, 전도체 트랙(3)은 제1 기판(1a) 상에 배치된다. 제2 기판(1b)은 얇은 시멘트 층(4, cement layer)에 의해 제1 기판(1a)에 연결되며, 이 경우에 시멘트 층(4)은 제1 기판(1a)의 표면 상의 전도체 트랙(3)에 의해 초래되는 높이 차이를 보상하는 작용도 한다. 광학 소자(1)는 특히 렌즈, 미러, 빔 스플리터 장치 또는 심지어 회절 구조를 갖는 광학 소자일 수 있다.

도 2는 전도체 트랙(3)이 절취부(5)에 배치되는 변형예를 도시한다. 이 경우에, 절취부(5)는 특히 에칭법에 의해 생성될 수도 있다. 이 변형예는 제1 기판(1a)이 시멘트 층의 사용없이 제2 기판(1b)에 연결될 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서, 예로서, 제2 기판(1b)은 압착(wringing)에 의해 제1 기판(1a)에 연결될 수 있다.

도 3은 그 구현에 연관된 비용이 적은 발명의 일 실시예를 도시한다. 이 경우에, 전도체 트랙(3)은 기판(1a)의 연마면 상에 배치된다. 기판(1a) 및 전도체 트랙(3)은 광학 층(6)에 의해 커버된다. 광학 층(6)은 예를 들어 반사방지 층이거나 또는 심지어 광학 소자(1)로서 미러가 사용되는 경우에는 고반사성 층일 수 있다. 도 3으로부터의 실시예를 도출하기 위해서, 광학 층(6)은 전도체 트랙(3)이 이미 제공된 기판(1a)에 적용되며, 이는 기판(1a)의 광학 표면 및 전도체 트랙(3)을 커버한다.

전도체 트랙(3)의 구조에 대해서는 여러가지 가능성이 존재하며, 그 일부가 도 4에 도시되어 있다. 에칭되거나 기상-증착된 전도체 트랙(3)은 대개 도 4a에 도시하듯이 평탄하다. 그러나, 광학 단면을 감소시키기 위해, 전도체 트랙(3)이 넓기보다는 높은 전도체 트랙(3)의 프로파일이 주어진 저항값에 대해 선택될 수 있으며, 이 경우는 도 4b에 도시되어 있다. 빔 경로가 광학 소자(1)의 관련 장소에서 발산되는 경우에, 전도체 트랙(3)의 사다리꼴 단면도 선택될 수 있으며, 이는 도 4c에 개략 도시되어 있다. 광 방사선이 현저히 경사져서 입사되는 광학 소자(1)의 에지 구역에 대해, 전도체 트랙(3)의 프로파일은 도 4d에 도시하듯이 광학 소자(1)의 중심을 향해 경사진 형태로 형성될 수 있다. 더욱이, 전도체 트랙(3)의 프로파일의 에지와 코너는, 넓은 각도 범위에 걸쳐서 산란이 감소되거나 희미해질 수 있도록 원형 또는 불규칙한 형태로 구성되는 것을 고려할 수 있다.

도 5는 높은 에너지 밀도 구배의 영역이 촬상된 경우를 도시한다. 여기에서 도 5a의 경우는 광학 소자(1)가 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치에 사용되는 경우에 쌍극자 형태의 조명 설정에 관한 것이다. 도 5a에 도시된 경우에, 전도체 트랙(3)은 쌍극자 설정의 경우에 광 방사선이 특정하게 적용되는 영역에 집중된다. 도 5a는 마찬가지로, 광학 소자(1)에 배치된 전도체 트랙(3)과 접촉하기 위해 사용되는 연결 와이어(7)를 도시한다. 도 5b는 스캐너 슬롯이 조명 설정에 거의 관계없이 양호한 촬상을 수행하는 광학 소자의 위치에 대한 변형예를 도시한다. 광학 소자(1) 내의 전도체 트랙(3) 및 연결 와이어(7)도 여기에 도시되어 있다. 전도체 트랙(3)이 가열 와이어로서 사용되는 경우에, 광학 소자(1)의 가열 밀도는 도 5a 및 도 5b에 도시하듯이 전도체 트랙(3)의 분할(splitting) 또는 그 코일링(coiling)을 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 이 경우에, 코일링은 전도체 트랙(3)의 측방향 지그재그 코스의 의미에서의 측방향 변동일 수 있으며, 또한 코일링은 3차원적으로 예를 들어 나선형 스프링 형태로 형성되는 것도 고려될 수 있다.

도 6은 전도체 트랙(3)이 매트릭스 형태로 배치되는 광학 소자(1)를 도시한다. 각각의 경우에 전도체 트랙(3)의 개별 접촉-연결에 의한 본 발명의 이 변형예는 개별 전도체 트랙(3)을 따른 가열의 가능성을 제공하며, 이 가능성은 비점수차의 보정에 있어서 특히 매력적이다. 이 경우에, 가열 파워의 밀도는 두 전도체 트랙(3)의 교차점 구역에서 국소적으로 증가하는데 그 이유는 이 구역에서 개별 전도체 트랙의 주위에 비해 거의 두 배의 가열 파워를 얻을 수 있기 때문이다. 도 6에 도시된 전도체 트랙의 배치는 또한, 개별 제조 회사에서 발생할 수 있는 것과 같은 광학 소자에 사용되는 재료의 구성에 있어서 스트립형 변동(strip-type variation)에 대한 보상 가능성을 열어놓고 있다.

도 7은 전도체 트랙(3)이 광학 소자(1)에 걸쳐서 매트릭스 구조로 등간격으로 배치되지 않는 경우를 도시한다. 본 발명의 이 실시예는, 광학 소자(1)가 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치에 사용되는 경우에 4중극 조명 설정의 효과를 보상하는데 특히 적합하다.

전도체 트랙 또는 열적 액추에이터에서 회절되는 광과 필요 전력을 최소화시키기 위해서는, 급전 와이어의 길이를 최소화하는 것이 바람직하다. 동공 근처의 영역으로 대표되는 등의 거의 원형의 광학적으로 이용되는 구역에 선행하는 영역에 걸쳐서 보정 소자의 균일한 구동을 위해서는, 반경방향 접근이 고려될 수 있다. 이 경우에, 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터의 배치는 광축에 대해 대칭 정도가 2(360°회전/대칭 정도는 배치를 그 자신으로 바꿔놓음) 또는 그 이상인 적어도 대략적 회전 대칭을 갖는 것이 제공될 수 있으며, 도 8은 다중 리플(ripple)을 보상하는데 특히 적합한 가능성을 도시한다. 이 경우에, 전도체 트랙(3)은 광학 소자(1)에 별 모양으로 배치되며, 전도체 트랙(3)이 회전 대칭적인 격자로서 구현되는 변형예가 도 9a에 도시되어 있고 회전 대칭적인 다른 변형예가 도 9b에 도시되어 있다.

도 10은 본 발명의 추가 수정예를 도시한다. 이 경우에, 전도체 트랙(3a, 3b)은 그 교차점에서 저항기(8)를 통해서 연결된다. 이후 도시된 전도체 트랙(3a, 3b)에 전압 펄스가 동시에 인가되면, 전도체 트랙(3a, 3b)의 교차점에 있는 저항기(8)는 선택적으로 가열된다. 이 경우에, 전도체 트랙(3a, 3b)을 따른 가열은 저항기(8)의 저항에 비해 낮게 유지되는 그 저항으로 인해 낮게 유지될 수 있다. 전도체 트랙(3)은 등거리적으로 또는 비등거리적으로 배치될 수 있다. 전도체 트랙(3a, 3b)이 개별적으로 접촉-연결되는 경우에는, 전도체 트랙(3a, 3b)에 대해 전압 펄스를 개별적으로 인가하는 것이 허용된다. 이런 식으로, 가열 파워를 저항기(8) 내에서 전도체 트랙(3a, 3b)을 따라 그 자체로 설정하는 것이 어느 정도 가능하다. 이는 저항기(8)에 의한 점수차 보정 및 전도체 트랙(3a, 3b)을 이용한 직선 연장 수차 보정을 허용한다. 두 개의 전도체 트랙(3a, 3b)은 도 10에서 단지 예시적으로 도시되어 있을 뿐이며, 상기 광학 소자에 걸쳐서 가열 파워를 효과적으로 분포시키기 위해서 광학 소자(1) 상에 다수의 전도체 트랙(3)이 배치되어야 함은 말할 것도 없다.

도 11은 도 10에 도시된 실시예가 도 2의 개념과 조합되어 있는 변형예를 도시한다. 이 경우에, 기판(1a)에는 한 세트의 전도체 트랙(3a)이 절취부(5)에 매립되는 형태로 배치된다. 제2 기판(1b)의 표면 상에는 다른 세트의 전도체 트랙(3b)이 배치된다. 두 세트의 전도체 트랙(3) 중 적어도 하나의 표면을 에칭하고 이어서 저항층(9)을 적용하거나 또는 이를 스폿 용접함으로써, 전도체 트랙(3a, 3b)의 교차점에 있는 접촉 구역은 전도체 트랙(3a, 3b) 자체보다 높은 저항을 갖는다. 도 10에 선택된 도시에서는, 상부 세트의 전도체 트랙(3b) 역시 도면의 평면에 평행하게 제2 기판(1b)에 매립된 형태로 배치되며, 따라서 두 기판의 접합이 필요없을 수 있다. 이에 대한 대안은 시멘트 층(도시되지 않음)을 제공하는 것으로 구성되며, 이 경우에는 전도체 트랙(3a, 3b)을 그 각각의 기판(1a, 1b)에 매립하는 것이 필요없을 수 있다.

도 12는 도 10에 도시된 방법이 광학 소자(1)의 표면에 사용되는 발명의 변형예를 도시한다. 이 경우에, 전도체 트랙(3a)은 광학 소자(1) 자체의 표면에 배치되며, 그 위에서 연장되는 제2 세트의 전도체 트랙(3b)과의 교차점 구역에서 저항 층(9)에 의해 커버된다. 이 배치는 반사방지 층으로서의 광학 층(6)에 의해 커버된다.

한 가지 대안은 두 전도체 트랙(3a, 3b)을 보다 작은 단면을 갖는 추가 전도체 트랙에 의해 연결하는 것으로 구성된다. 이를 위해, 도 11 및 도 12에 도시된 방법은 저항층(9) 대신에 절연층이 필요하다는 차이점을 갖고 채택되어야 한다. 이 경우에, 스폿 용접, 레이저 용접 또는 스파크 섬락(flashover)에 의해 국소적으로 천공되는 절연층에 의해 추가 전도체 트랙이 형성될 수 있으며, 따라서 교차점에는 전도체 트랙(3a, 3b) 사이 구역이 형성되는 바, 이 구역은 전도체 트랙의 트랙 저항보다 상당히 큰 유한한 저항을 갖는다.

도 13은 전도체 트랙(3)이 양면과 내측 구역에 배치되는 광학 소자(1)를 도시한다. 이 경우에, 전도체 트랙(3)은 편평하거나 입사 파면(wavefront)에 적응되도록 형성될 수 있다. 이는 예를 들어 가열에 의해 광학 소자(1)의 재료의 밀도와 굴절율에 3차원적으로 영향을 주는 것을 허용한다. 이는 방사선이 큰 각도로 통과하는 광학 소자(1)의 경우에도 균질성 또는 전압 수차의 보정을 가능하게 한다.

도 14는 전도체 트랙(3)의 매트릭스 구조가 어떻게 국소 가변적인 형태로 구성될 수 있는지에 대한 다양한 변형예를 도시하며, 이에 의하면 전도체 트랙(3)의 광학 작용은 큰 각도 공간에 걸쳐서 분포된다. 따라서, 예를 들어, 전도체 트랙(3)의 밀도가 변화될 수 있거나, 심지어는 국소 가열 파워 밀도를 최적화하기 위해 전도체 트랙(3)의 상이한 코일링 정도를 주파수 및 진폭 측면에서 변화시킬 수 있다. 이 경우에, 전도체 트랙(3)의 코일링 형태는 예를 들어 사인곡선 형태로 또는 톱니형, 삼각형 또는 기타 함수 형태로 선택될 수 있다. 전도체 트랙(3)의 프로파일이 변경될 가능성도 있음은 말할 것도 없다.

도 15는 저항층 또는 절연층이 필요없어질 수 있는 변형예를 도시한다. 이 경우에, 전도체 트랙(3a, 3b)은 그 교차점 근처에서 단면이 감소된 형태로 형성된다. 교차점 자체는 전도적인 방식으로 구현되는 바, 이는 수직적인 기상 증착에 의해 또는 스폿 용접에 의해 구현될 수 있다. 대안으로서, 바람직한 구조는 금속화층을 예를 들어 기상 증착에 의해 지역적으로 적용함으로써 생성될 수 있으며, 이 층으로부터 이어서 상기 구조가 예를 들어 에칭 공정에 의해 생성된다. 광학 소자(1)의 전체 구역에서 동일한 두께를 갖는 전도체 트랙이 특히 간단한 방식으로 적용될 수 있으며, 상기 전도체 트랙의 폭만 변화된다. 이 변형예의 단점은 전류-운반 전도체 트랙(3a, 3b)의 테이퍼진 부분(17, 18)이 각각 동일한 정도로 가열된다는 점이다. 선택성은, 전압이 각각의 경우에 전도체 트랙(3a, 3b)에 동시에 인가되지 않지만 각각의 경우에 전도체 트랙(3a, 3b)의 일 단부에만 인가되는 방법에 의해 달성될 수 있다. 즉, 전압이 지점 10과 11 사이에서는 제1 펄스로 인가되고 지점 12와 13 사이에서는 제2 펄스로 인가된다. 전류가 제1 펄스 중에는 화살표 15로 도시되는 방향으로 흐르고, 제2 펄스 중에는 화살표 16의 방향으로 흐른다. 이 조치의 결과로, 시간에 따라 평균적으로, 테이퍼진 부분(17, 18)에서의 파워의 두 배가 교차점(19)에서 해방된다.

이하에서는 도 16을 참조하여, 최대 영역 커버리지, 즉 광학 소자(1)의 표면 중 전도체 트랙(3)에 의해 커버되는 비율, 상기 영역 커버리지의 균질성, 온도 분포의 균질성, 및 상호 누화(crosstalk), 즉 비구동 가열 지역(101)에서의 바람직하지 않은 가열 파워의 해방으로 구성되는 매우 엄격한 요건을 충족시키는 개별 구동가능한 가열 지역(101)의 2차원 어레이를 구현하기 위한 하나의 가능성에 대해 설명할 것이다.

예를 들어 투영 대물렌즈의 동공 평면에서의 전도체 트랙(3)의 규칙적인 격자형 구조에 있어서, 얻어진 어레이 내의 산란 광 성분은 영역 커버리지에 비례하는 제1 근사치이다. 1%보다 상당히 낮은 최종 대물렌즈의 통상적인 산란광 레벨은 수천분의 몇 정도의 최대 영역 커버리지만을 허용한다. 또한, 영역 커버리지는 가능한 한 균질해야 한다. 비유적으로 말하면, 전도체 트랙(3)에 의한 영역 커버리지는 동공 내의 광 분포에 의해 스캐닝된다. 조명 설정 및 촬상될 구조물에 따라서, 동공 평면 내의 광도는 상이하게 집중되며 특히 쌍극자 조명 설정의 경우에는 비교적 크게 집중된다. 영역 커버리지가 모든 회절 정도에 균일하게 영향을 주려면, 쌍극자 스폿의 통상적인 크기에 걸쳐서 평균화되는 영역 커버리지는 전체 광학적 자유 구역에 걸쳐서, 즉 광학적인 유용한 방사선이 통과하는 전체 구역에 걸쳐서 수 퍼센트 내에서 균질해야 한다. 전도체 트랙(3)은 도 16에 도시되지 않은 광학 소자(1)의 재료 내로의 국소적 열 입력을 초래하므로, 소위 온도 리플, 즉 국소 온도의 변동이 상기 광학 소자의 표면에 형성된다. 이 경우에, 광학 소자(1) 내로의 상기 온도 리플의 침투 깊이는 전도체 트랙(3)의 간격과 거의 일치한다. 광학 파면에 대한 온도 리플의 영향을 최소로 유지하기 위해서는, 전도체 트랙의 간격이 충분히 조밀하게 선택되어야 한다. 같은 이유로, 가능한 한 규칙적인 전도체 트랙(3)의 배치가 유리하다.

대략 언급한 문제점은, 예로서 전도체 트랙(3)을 급전 와이어(301) 및 가열 와이어(302) 섹션의 대안적 배치로서 형성함으로써, 3×3의 가열 지역(101)으로 구성되는 가열 어레이(100)에 기초하여 도 16에 도시하듯이 본 발명에 따라 해결된다. 이 경우에, 급전 와이어(301)는 횡단되는 비구동 가열 지역(101)에 가능한 최소의 열 입력을 초래하기 위해 낮은 임피던스를 갖도록 선택된다. 대조적으로, 가열 와이어(302)는, 할당된 가열 지역(101)에 소정의 가열 파워를 국소적으로 발생시키고 이를 도 16에 도시되어 있지 않은 광학 소자(1)에 도입하기 위해, 예를 들어 도 16에 도시하듯이 단면 감소에 의해 높은 임피던스를 갖도록 선택된다. 도시하듯이 급전 와이어(301) 및 가열 와이어(302)로서 단면 형성되는 전도체 트랙(3)의 개별 부분 섹션은 여기에서 각각의 경우에 가열 지역(101)에 대한 브리지(303)를 거쳐서 공동으로 전기 접촉-연결되며, 상기 브리지는 그 일부가 연결 패드(304)를 거쳐서 전압 소스(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 반대쪽에서, 전도체 트랙(3)의 접촉-연결은 모든 전도체 트랙(3)에 공동으로 사용될 수 있는 공통 버스바(busbar)(305)에 의해 이루어진다.

급전 와이어(301)에 의해 횡단되는 구역에서의 누화를 최소화하기 위해서는 가열 와이어(302)의 저항에 대한 급전 와이어(301)의 저항의 비율을 가능한 한 적게 선택하는 것이 유리하다. 이 가열 와이어 개념에 대해 유리한 것은, 급전 와이어(301)의 단면 제한으로 인해 완전히 제거될 수 없는 누화가 전도체 트랙(3)의 방향으로 앞뒤에 놓이는 가열 지역(101), 소위 칼럼으로 제한되고 가열 지역(101) 내에서 균질한 것이다. 따라서 구동측에 있는 기생 가열 파워 성분을 간단한 분리 변형에 의해 분리시킬 수 있는 바, 즉 폐쇄-루프 제어는 소정 가열 지역(101)의 구동을 알고있음으로 인해 동일 칼럼의 가열 지역(101)에서의 기생 효과(누화)를 보상할 수 있다.

이 경우에, 가열 지역(101) 내의 최대 기생 가열 파워 성분은 소정 가열 파워의 10% 내지 20%보다 크지 않아야 한다. 더 높은 기생 가열 파워 값 및 그로 인한 더 높은 관련 누화를 갖는 설계도 마찬가지로 고려될 수 있다. 그러나, 분리 변형의 정확성으로 구성되는 요건은 누화가 증가할수록 점점 더 엄격해지며, 이는 필연적으로 보정 비용을 증가시킨다. 또한, 분리 변형에 필요한 추가 파워 범위도 크게 증가한다.

기생 가열 파워 성분은 칼럼 내의 가열 지역(101) 개수 마이너스 일과 지역을 따른 급전 저항 및 가열 저항에 비례한다. 칼럼당 10개의 가열 지역(101)을 포함하고 10%의 필요 누화를 포함하는 가열 어레이에서는 결과적으로 R_feed[급전 와이어(301)의 저항]/R_heat[가열 와이어(302)의 저항]=1/90의 필요 저항비가 얻어지며, 칼럼당 15개의 가열 지역(101)을 포함하는 가열 어레이의 경우에는 R_feed/R_heat=1/140의 필요 저항비가 얻어진다. 급전 와이어(301)와 가열 와이어(302)의 저항은 선폭, 층 두께, 재료 선정, 및 유효 라인 길이에 의해 설정될 수 있다.

급전 와이어(301)와 가열 와이어(302)의 소정 저항비에 있어서, 절대 저항의 값은 소정의 가열 파워를 구현하기 위해 필요 저항에 의해 상방 제한된다. 전자 성분 및 연결 성분은 이 전압 범위에서 여전히 콤팩트하게 구현될 수 있기 때문에 200 V 이하의 최대 작동 전압을 추구하는 것이 유리하다. 더 높은 작동 전압을 고려할 수 있지만, 이들 작동 전압은 전기적 섬락을 회피하고 전자 부품들의 절연 강도를 보장하려면 점점 더 높은 비용을 요구한다.

가능한 최소의 급전 저항은, 허용되는 영역 커버리지에 의해서 및 적절한 전도성 재료의 저항에 의해 제한되는 최대 허용 와이어 단면에 의해 하방 제한된다. 이 경우에, 순수 소자는 가능한 최저의 저항을 가지며, 합금의 저항은 일반적으로 이들 소자의 저항보다 높다. 소정 길이의 가열 지역(101) 및 소정의 단면 제한을 위해서, 가능한 최소의 저항은 이용가능한 전도성 재료의 저항에 의해 제한되며 따라서 이는 물리적 한계도 구성한다.

상기 설명으로 인해, 가열 와이어(302)의 설계에서는, 급전 와이어(301)로 시작하고 그에 대한 가능한 최저의 급전 저항을 허용 단면적 및 이용가능한 전도체 재료의 한계 이내에서 추구하는 것이 유리하다. 소정의 저항비를 얻기 위해, 가열 와이어(302)의 저항은 급전 저항을 향해서 배향된다. 이를 위해서는, 급전 와이어(301)의 단면에 대한 가열 와이어(302)의 단면을 처리 능력 한도 내에서 최소화할 수 있다. 따라서 예를 들어 0.5 내지 0.1의 단면비를 구현할 수 있다. 그러나, 10의 약 2제곱의 저항비를 달성하기 위해서는, 일반적으로 단면적 감소가 충분하지 않다. 따라서, 그 저항이 급전 와이어(301)의 저항보다 높은 제2 전도체 재료를 사용하는 것이 유리하다. 더욱이, 가열 와이어(302)의 유효 길이를 사행 구조에 의해 늘리고 그로인해 가열 와이어(302)의 전체 저항을 증가시키는 것이 유리할 수 있다. 가열 와이어 저항은 이론적으로 유효 길이에 의해 임의적으로 증가될 수 있지만, 이는 영역 커버리지에 해로우며, 그러한 이유로 1 내지 50 사이의 길이 인자가 바람직하다.

급전 와이어(301), 사행 가열 와이어(302), 및 개별 섹션 사이의 전이 영역(306)의 유리한 실시예가 도 17에 도시되어 있다. 가열 와이어(302)의 내부 코너에서의 높은 전류 밀도를 회피하기 위해, 내부 코너는 반경에 의해 라운딩처리된다. 대안적으로, 베벨이 제공될 수도 있다. 또한, 두 재료의 전이 구역(306)에 큰 중첩 구역을 갖는 전이 지역을 제공하여 이 구역에서의 전류 밀도를 감소시키고 그로인해 경계층에서의 전자기계적 저하 위험을 제거하는 것이 유리할 수 있다. 또한, 급전 와이어(301)와 가열 와이어(302)가 두 개의 개별 리소그래피 공정에서 패터닝되면, 오버레이 요건을 증대시키기 위해 확대된 중첩 구역이 유리할 수 있다.

가열 와이어(302)의 경우에 전기 저항을 소정 레벨로 설정하기 위해서는 필요에 따라 가능한 최소의 층 두께를 갖는 매우 얇은 라인이 추구되므로, 여기에서는 수축, 재료 박화(thinning), 층 결함, 저항 결함, 입자 및 스티칭(stitching) 결함의 결과로 결함 위험이 증가한다. 따라서, 가열 와이어(302)를 국소 결함에 대해 강건하도록 배치하는 것이 유리하다.

이에 관한 기본 아이디어가 도 18에 도시되어 있다. 개별 사행부(meander) 대신에, 이제는 가열 와이어(302)의 다수의 사행 섹션이 평행하게 배치되고 일정 간격에서 바이패스(307)에 의해 횡단 연결된다. 이들 섹션 중 한 섹션에서 국소 결함이 발생하면, 전류는 바이패스(307) 및 인접한 사행 세션을 통해서 이 장소 주위를 지나간다.

급전 와이어(301)용 재료로서는 Ag, Cu, Au, Al, Wo, Mo, Sn 또는 Ni와 같은 낮은 저항을 갖는 재료가 선택되는 것이 바람직하다.

가열 와이어(302)용 재료로서는 Ni, Pt 또는 Cr 또는 Si나 Ge와 같은 반도체 등의 비교적 높은 저항을 갖는 금속이 선택되는 것이 바람직하다. 이 경우에, 요건을 위한 불순물 원소를 도핑함으로써 사용되는 재료의 저항을 최적으로 적응시키는 것이 유리할 수 있다. 금속의 경우에, 저항은 도핑에 의해서 또는 합금 성분의 도입에 의해서 인위적으로 증가될 수 있으며, 반도체의 경우에 저항은 도핑 원소의 도입에 의해서 인위적으로 감소될 수 있다.

광학 소자(1)당 가열 지역(101)의 개수와 가열 지역(101)당 가열 와이어(302)의 개수에 따라서, 수백 개에서 수천 개까지의 와이어는 전기적으로 접촉-연결되어야 한다. 가열 지역(101)의 연결 복잡성을 가능한 한 낮게 유지하기 위해서는, 따라서 와이어가 광학 소자(1) 상에 이미 조합되어 있는 것이 유리하다. 도 16에 도시하듯이, 가열 어레이(100)의 한쪽에서는, 공통 버스바(305)에서 모든 급전 와이어를 조합할 수 있다. 반대쪽에서는, 동일한 가열 지역(101)에 할당되는 모든 전도체 트랙(3)이 브리지(303)에 의해 조합될 수 있다. 이는 연결 라인의 수를 능동적으로 구동되는 가열 지역(101)의 개수로 감소시킨다.

바람직한 일 실시예에서, 브리지(303)는, 적절한 유전체에 의해 제1 레벨의 전도체 트랙(3)으로부터 전기 절연되는, 제2 레벨의 전도체 구조의 도움으로 구현된다. 접촉-연결 구멍(소위 인터커넥트)에 의해, 가열 지역(101)과 연관된 모든 급전 와이어(301)는 브리지(303)에 연결된다. 드라이버 전자기기를 향한 전기 접속은 이후 제2 레벨에 있는 접촉 영역 또는 제1 레벨에 있는 비커버 접촉 영역에 의해 이루어질 수 있으며, 이 해법의 기본 개념이 도 19에 도시되어 있다.

대체 실시예에서, 브리지(303)는 와이어 본딩(wire bonding)에 의해 구현되며, 따라서 제2 레벨의 패터닝이 배제될 수 있다.

추가 대체 실시예에서, 브리지(303)는 연결 보드에서 구현된다. 이 경우에, 접촉-연결 지점의 개수는 전도체 트랙(3)의 개수와 일치하지만, 도출되는 라인의 개수는 가열 지역(101)의 개수로 감소된다.

위에서 개략 설명한 조치에 의한 라인의 감소에도 불구하고, 통상 수백 내지 수천의 도출 라인의 개수는 문제가 되는 바, 이는 도입되는 힘과 모멘트가 광학 소자(1)의 변형, 경사 및 위치 변경을 초래할 수 있고 이것이 다시 광학 수차를 초래하기 때문이다. 따라서, 목적은 가능한 한 힘이 없는 방식으로 본 발명에 따른 광학 소자(1)에 다수의 연결 라인을 전기적으로 링크시키는 것이다.

바람직한 제1 실시예에서, 전기 접속은 전달 보드(transfer board)에 대한 와이어 본딩에 의해 구현되며, 전달 보드는 광학 소자(101)로부터 기계적으로 분리된다. 와이어 본딩은 매우 얇도록 선택될 수 있고 기계적 강성의 최소화와 관련해서는 아치형 형태가 바람직하므로, 접합 브리지는 최소의 기계적 강성과 그로 인한 최적의 기계적 분리를 갖는 전기 접속부를 구성한다.

대안으로서, 도 20에 도시하듯이 가요성 전도체 필름(350)도 전기적 링크를 위해 사용될 수 있다. 유리하게, 이 경우에 가열 지역(101)에 할당된 모든 급전 와이어(301)는 접촉-연결 복잡성이 감소되도록 가요성 전도체 필름 상의 동일 접촉-연결 트랙(351) 상에 앞뒤로 정렬되어 배치될 수 있다. 또한, 동일 전도체 필름(350) 상의 동일 칼럼과 연관된 접촉-연결 트랙을 배치하는 것이 유리하다. 가요성 전도체 필름(350)의 영역 강성을 감소시키기 위해, S형태 또는 벨로우즈와 유사한 복수의 기복부(undulation)가 제공될 수 있다. 또한, 가요성 전도체 필름(350)은 가요성 전도체 필름(350)의 영역 강성에 의해 광학 소자의 변형을 초래할 수 있는 전단 응력이 생성되는 것을 방지하기 위해 접촉-연결 시리즈를 따른 섹션에서 슬롯형성되는 것이 유리하다. 본 발명에 따른 가요성 전도체 필름(350)을 광학 소자의 접촉 지점에 전기 접촉-연결하기 위한 적절한 방법은 전기 전도성 접착제, 이방적 전도성 접착제 또는 접착 테이프, 이방적 전도성 테이프, 스탬프 납땜에 의한 납땜 접합, 노(furnace) 납땜, 핫에어(hot air) 납땜이나 레이저 납땜, 및 와이어 본딩이다.

연면 전류 및 섬락을 회피하기 위해서는, 광학 소자 상의 전도체 트랙을 SiO₂층 또는 일부 다른 광학적으로 투명한 유전체의 층에 매립하는 것이 유리하다. 이러한 층은 또한 패터닝 공정에 의해 초래되는 있을 수 있는 표면 결함 및 울퉁불퉁함을 커버하기 때문에 유리하며, 요구되는 조립 공차를 달성하기 위해 과도연마될 수 있다.

투영 노광 장치의 웨이퍼 평면에서의 전도체 트랙에 의해 초래되는 산란광 성분은 영역 커버리지뿐 아니라, 스캐닝 방향에 대한 전도체 트랙의 배향에도 종속될 수 있다. 본 발명에 따른 광학 소자의 하류에 있는 필드 위치에서의 필드 다이어그램은 전도체 트랙에 의해 초래되는 산란광의 상당 부분을 흡수할 수 있으며, 상기 산란광은 노광될 웨이퍼에 입사되지 않는다. 이 경우에, 필드 다이어그램의 양호한 형태는 스캐너 필드의 상에 대응한다. 스캐너 슬롯은 스캐닝에 수직한 방향으로보다는 스캐닝 방향으로 상당히 좁기 때문에, 산란광이 스캐닝 방향으로 회절되도록 와이어를 스캐닝 방향에 수직하게 배치하는 것이 유리하며, 이 경우 이 방향으로 좁은 필드 개구에 의해 그것에 수직한 것보다는 상당히 큰 몫이 흡수된다.

상하로 놓이는 본 발명에 따른 2판-타입 광학 소자의 경우에 모아레 효과를 회피하기 위해서는 상기 광학 소자를 서로에 대해 90°회전되도록 배치하는 것이 유리할 수 있다. 따라서 각 지점에서의 영역 커버리지는 입사 각도와 무관해질 수 있다. 그러나 동시에 산란광에 관한 바람직한 방향으로부터 이익을 얻기 위해서는, 바람직한 일 실시예에서, 도 21에 도시하듯이 단지 약간의 각도의 회전 각도가 선택된다. 이들 작은 각도는 먼저 모아레 효과가 가능한 최소의 광도 스폿 범위에 걸쳐서 평균화되도록(사인 효과) 그리고 동시에 산란광 억제에 관한 바람직한 방향이 이것에 거의 영향받지 않도록(코사인 효과) 보장해준다.

도 22는 본 발명의 추가 실시예로서, 그 일 표면에 가열 소자(210)가 구비되는 렌즈로서 형성되는 광학 소자(203)를 도시한다. 이들 가열 소자(210)는 개방-루프 또는 폐쇄-루프 제어(211)에 의해 구동되고, 상기 개방-루프 또는 폐쇄-루프 제어(211)는 또한, 렌즈로 형성된 광학 소자(203)를 둘러싸는 링형상 소자인 열 싱크(209)를 구동한다. 열 싱크(209)로부터 광학 소자(203)로의 진동 전달을 기계적으로 분리하거나 회피하기 위해, 열 싱크(209)와 광학 소자(203) 사이에 탄성 매스(mass)(212)가 배치되며, 상기 탄성 매스는 양호한 열 전도성을 나타내는 한편, 그 탄성으로 인해 광학 소자(203)로부터 열 싱크(209)의 충분한 기계적 분리를 보장한다. 대안으로서, 광학 소자(203)와 열 싱크(209) 사이의 갭에는 열전도성 페이스트, 액체 또는 기체도 배치될 수 있다.

도 23은 본 발명의 변형예로서, 제1 부분 소자(201)와 제2 부분 소자(202)로 형성된 대안적 광학 소자(208)를 도시한다. 본 예에서, 두 개의 부분 소자(201, 202)는 대략 160mm의 직경과 대략 20mm의 총 두께를 갖는 평행 평면판으로서 구현된다. 이 경우에, 제1 부분 소자(201)는 융합 실리카로 구성되고 제2 부분 소자(202)는 CaF₂로 구성된다. 이 경우에, 두 부분 소자(201, 202)의 두께는 융합 실리카와 CaF₂의 굴절율의 온도 종속성과 대략 비슷하게 상관되어 있다. 융합 실리카가 CaF₂에 비해 온도에 대한 굴절율의 종속성이 6.7배 높은 크기를 나타내는 것으로 가정하면, 융합 실리카로 구성된 제1 부분 소자(201)의 두께에 대해서는 대략 2.6mm가 얻어지고 CaF₂로 구성된 제2 부분 소자(202)의 두께에 대해서는 대략 17.4mm가 얻어진다. 모델 계산을 위한 베이스로서 나중에 적용될 수 있도록 의도된 도시된 예에서, 개별 가열 소자(205)는 제1 부분 소자(201)의 자유 표면 상에 배치되고, 상기 가열 소자는 10mm의 직경을 갖는 회전 대칭적인 방식으로 형성된다. 본 발명의 다른 실시예에서는 특히 어레이로도 배치되는 다수의 가열 소자 또는 일반적으로 열적 액추에이터를 고려할 수 있음은 말할 것도 없다. 또한, >193nm의 파장에 대해서는, 열전도율 측면에서 및 굴절율의 온도 민감성 측면에서 충분한 차이를 갖는, 광학 소자의 다른 조합도 고려해 볼 수 있다.

가열 소자(205)는 화살표 206으로 도시되는 제2 부분 소자(202)의 방향으로 제1 부분 소자(201)를 통해서 축방향으로 흐르는 열 유동을 국소적으로 인가한다. 이런 식으로, 제1 부분 소자(201)에는 그 낮은 열전도율로 인해 큰 온도 상승이 유발된다. 제2 부분 소자(202)는 높은 열전도율을 갖기 때문에(CaF₂는 석영에 비해 7배 높은 열전도율을 나타냄), 입력된 열 유동을 광학 소자(208)의 에지에 있는 열 싱크(204) 쪽으로 화살표 207 방향으로 반경방향으로 멀리 전도시킨다. 이 경우에, 부분 소자(202)에서 얻어지는 온도 상승은 부분 소자(201)에서의 그것보다 상당히 작다.

부분 소자(201)(낮은 열전도율)에서의 국소적 온도 상승은 그곳에서의 굴절율의 국소 변화를 초래한다. 이 효과는 제2 부분 소자(202)에서도 명백하지만, 상기 부분 소자가 상당히 적게 가열되고 온도 상승에 의한 굴절율 변화가 적기 때문에 상당히 작은 것으로 드러났다.

본 모델-형태를 고려할 때, 예를 들어 가열 저항 소자로 형성된 가열 소자(205)는 가열 소자(205)로부터 제1 부분 소자(201) 내로 대략 500 W/qm의 열 유동이 추정될 수 있도록 제1 부분 소자(201)를 가열한다. 이 결과 가열 소자(205)의 영역에서 대략 40 mW의 파워가 얻어지며, 제1 부분 소자(201)의 전체 자유 표면의 가열은 대략 10 W의 파워 전달을 달성할 것이다. 이하에서는 가열 소자(205)가 부분 소자(201)의 자유 표면의 중심에 배치되는 것으로 가정한다. 광학 소자(208)의 에지에 있는 열 싱크(204)에 대해서는, 이것이 일정 온도로 유지되는 것으로 가정한다.

모델-형태를 고려할 때, 제1 부분 소자(201) 내의 열 유동은 축방향으로만, 즉 제2 부분 소자(202)의 방향으로만 이루어지는 것으로 가정할 수 있다. 이는 한편으로는 제1 부분 소자(201)가 제2 부분 소자(202)보다 상당히 얇고 다른 한편으로는 제1 부분 소자(201)의 열전도율이 제2 부분 소자(202)의 열전도율보다 상당히 낮기 때문에 양호한 근사를 구성한다. 유사한 고려사항은 제2 부분 소자(202)에서 열 싱크(204) 방향으로의 오직 반경방향의 열 유동이 추정될 수 있음을 의미한다. 또한, 모델-형태 고려사항에서는 양 부분 소자(201, 202)가 열 소스(205)의 외측 에지로부터 부분 소자(201, 202)의 외부 에지까지 각각 동일한 반경방향 온도 분포를 나타내는 것으로 추정된다.

도 24는 제1 부분 소자(201)에서의 국소적인 축방향 온도 분포를 도시하고, 도 25는 양 부분 소자(201, 202)에서의 반경방향 온도 분포를 도시한다. 예상대로, 도면에서는 제1 부분 소자에서의 축방향 온도 구배가 반경방향 온도 구배보다 상당히 높은 것을 확실히 알 수 있다.

도 26은 가열 소자(205)에 의해 입력되고 열 싱크(204)에 의해 소실되는 열의 효과를 도시한다. 부분 소자(201)의 비가열 에지에 대한 광로 길이는 가열 소자(205)의 구역에서 국소적으로 대략 24nm 증가하며, 이 효과는 제1 부분 소자(201)의 두께에 평방적으로 종속된다.

도 27은 가열 지역 외부에서의 두 부분 소자(201, 202)의 관계를 도시한다. 부분 소자(201, 202)의 치수형성과 관련한 재료 선택으로 인해 달성되는 효과는 광로 길이의 변화가 가열 소자(205) 구역 외부에서 정확히 상호 보상되는 것임을 명확히 알 수 있다.

도 28은 가열 소자(205)의 구역에 구비되는 배치의 전체 효과를 도시한다. 가열 소자(205)의 구역에서 제1 부분 소자(201)의 높은 온도로 인해, 가열 소자(205)의 구역에서 초래되는 효과는, 결과적으로 대략 24nm의 광로 길이가 확립된다는 것이다. 가열된 구역 외부에서는 반대되는 효과들이 서로 거의 완전히 상쇄된다. 그로인해 달성되는 것은, 광학 소자 내의 광로 길이가 인가된 히트 파워에 의한 기생 효과 없이 국소적으로 매우 정확하게 설정될 수 있다는 것이다.

도 29는 앞서 개략 설명한 온도-조절 동작의 동적 반응에 대한 고려를 도시한다. 반경방향 에지 효과의 취소는, 정상 상태 조건이 확립되고 양 부분 소자가 동일한 반경방향 온도 프로파일을 갖는 것을 상정한다. 열은 먼저 높은 열전도율을 갖는 부분 소자에서 전파되고 나중에서야 낮은 열전도율을 갖는 부분 소자에 도달할 것이다. 따라서, 열 평형의 설정 중에, 부분 소자의 광학 효과는 서로 상쇄되지 않으며, 일시적인 반경방향 에지 효과는 최대로 개별 부분 소자의 효과의 크기 정도로 발생한다. 이러한 이유로, 온도 분포의 반경방향 전파의 시정수를 검사할 필요가 있다. 이는 소정의 에지 효과 없는 상태(desired-edge-effect-free-state)를 설정하기 위해서는 얼마의 시간이 필요한지를 보여주기 위한 것이다. 도 29는 온도-조절 지역의 에지에서의 온도의 정규화된 스텝 응답을 도시한다. 최종 값의 90%를 얻으려면 80mm의 부분 소자 직경에서는 2분 미만의 시간을 그리고 160mm의 직경에서는 대략 7분의 시간을 고려할 필요가 있다. 광학 소자에 걸쳐서 균질한 평균 가열 파워 밀도가 존재하도록 조작기의 중립 상태가 선택되면, 이 시정수는 조작기의 시동 중에만 발생한다. 보정 프로파일을 설정하기 위해서는, 본질적으로 예를 들어 융합 실리카 플레이트로 형성된 제1 부분 소자의 축방향 가열이 관련되며, 이는 대략 8초의 상당히 짧은 설정 시간을 갖는다. 이는 또한 중립 상태에 앞서 국소 가열 파워를 증가 또는 감소시킴으로써 소자의 광학 두께가 양 방향으로 국소적으로 변경될 수 있다는 장점을 갖는다. 시정수는 에지 구역에서의 가열 지역의 적절한 파일럿 제어 또는 모델-기반 구동에 의해 부분적으로 감소될 수 있다. 상기 가열 지역은 부분 소자로서 예를 들어 융합 실리카 플레이트와 CaF₂ 플레이트 사이의 온도의 평형이 보다 신속하게 달성되도록 융합 실리카 플레이트의 에지 구역을 시간-종속적이고 장소-종속적인 방식으로 가열할 것이다.

도 30은 제1 부분 소자(201)가 SiO₂로 구성된 평행 평면판으로 형성되고 제2 부분 소자(202)가 액체 층으로 형성되는 본 발명의 일 실시예를 도시한다. 저항 가열 소자로 형성된 열 조작기(205)가 제1 부분 소자(201)와 제2 부분 소자(202) 사이의 경계면에 대한 제1 부분 소자(201)의 반대쪽에 배치되며, 도 31은 광학 소자(208)에 걸친 열 조작기(205)의 예시적인 분포의 개요를 제공한다.

예를 들어 물과 같은 광학적으로 투명한 액체의 유동층에 의하면, 반대쪽 가열 소자에 의해 입력되는 열과 크게 관계없이 경계면을 기준 온도에서 고정하는 열 저장소를 구현할 수 있다. 가열 소자에 의하면, 히트 파워와 그로 인한 기준 온도에 대한 온도 프로파일은 이제 제1 부분 소자(201)에 제공될 수 있다. 이 경우에, 제공된 온도 프로파일 및 대응 광학 효과의 크기는 제공되는 히트 파워에 비례하며, 그로 인해 이러한 광학 소자(208)의 보정 효과는 제공되는 가열 전류에 의해 제어될 수 있다. 또한, 도시된 배치는 신속한 반응 시간을 가능하게 하는 본질적으로 수직적인 온도 구배의 매우 짧은 열전도 경로로부터 이득을 얻으며, 이는 제어 공학적으로 매우 유리한 것이다. 5 내지 30mm의 제1 광학 소자(201)의 통상적인 두께에 대해서는 수초 내지 대략 삼십초 정도의 반응 시간이 얻어진다.

도 32는 예를 들어 렌즈로서 형성되는 광학 소자(203)의 일면 또는 양면에서의 표적 국소 가열에 의해 광학 소자(203)의 온도 프로파일을 변화시키기 위한 추가 가능성을 단면 도시하고 있다. 가열은 광학 소자(203)의 표면에 있는 전도체 배치(213, 214)에 전압을 인가함으로써 이루어진다. 근간이 되는 물리적 원리는 전도체 배치(213, 214) 내의 오옴 저항으로 인해 개발되는 열에 의한 저항 가열의 구현이다.

적절한 형태를 갖는 전도체 배치(214)가 광학 소자(203)에 적용된다. 추가 전도성 재료가 추가 전도체 배치(213)에 적용된다. 저항, 전기 접촉 및/또는 기계적 접착의 기능을 갖는 기능 층(215)이 상기 두 전도체 배치(213, 214) 사이에 배치될 수 있다. 두 전도체 배치(213, 214)를 중첩시킴으로써, 광학 소자(203)의 표면 상에는 접촉 장소(217)의 패턴이 생성된다. 전압 소스(216)에 의해 규정된 전압을 인가함으로써, 접촉 장소(217)의 저항에 의해 열이 관리하에 국소적으로 발생될 수 있다. 이 경우에, 특히 적절한 시분할 다중화 기술과 연관된 다이오드 회로에 의해 접촉 장소의 어드레싱이 달성될 수 있다. 전기화학적 시리즈 내의 기능 층(215)의 재료와 특히 연관하여 전도체 배치(213, 214)의 재료의 적절한 선택이 제공되면, 접촉 장소(217)에서 펠티어 소자가 구현될 수 있으며 따라서 열이 국소적으로 및 관리되는 방식으로 발생되거나 소실될 수 있다. 역으로, 접촉 장소(217)에서의 온도는 전압 측정에 의해 결정될 수 있다.

도 33 및 도 34는 광학 소자(203) 상에 전도체 배치(213, 214)를 배치하기 위한 다른 가능성을 도시한다.

도 35a는 특히 투영 대물렌즈에서의 파면 수차를 보정하기 위해 사용될 수 있는 조작기(400)의 대안적 설계를 단면 도시하고 있다. 이 경우에, 조작기(400)는 본 예에서 평행 평면 SiO₂ 판으로 형성되는 광학 보정 소자(401)를 포함한다. 보정 소자(401)의 다른 형태의 구현도 고려될 수 있음은 말할 것도 없으며, 보정 소자(401)는 특히 고정밀도로 가공된 Zerodur 미러로서 형성될 수도 있다. 보정 소자(401)의 바로 인근에는 온도-조절 매체(403)가 제공되며, 본 예에서 이는 고온 또는 저온 저장소로서 작용하는 물의 층으로서 형성된다. 보정 소자(401)와 온도-조절 매체(403) 사이의 경계면에는 열 전달 소자(402)가 배치된다. 이하에서 열 전달 소자는 보정 소자(401)와 온도-조절 매체(403) 사이의 경계면에 대해 수직한 온도 구배에 의해 보정 소자(401)로부터 온도-조절 매체(402)로 또는 그 반대로의 열 전달을 보장할 수 있는 모든 소자를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 예에서, 열 전달 소자(402)는 펠티어 소자로서 형성되지만, 다른 설계도 고려될 수 있음은 말할 것도 없고, 특히 수동 소자 및 열 전달 소자(402)를 사용하는 것도 고려될 수 있는 바, 상기 수동 소자는 예를 들어 보정 소자(401) 및/또는 온도-조절 매체(403)보다 상당히 높은 열전도율을 가질 수 있으며, 따라서 보정 소자(401) 내의 소정 온도 분포를 적어도 일시적으로 온도-조절 매체(403)의 온도 변화에 의해서만 설정할 수 있게 된다. 온도-조절 매체(403)의 기능을 보장하기 위해서는, 이 매체가 보정 소자(401)를 지나서 특히 층류로서 흐르는 것이 유리하다. 열 전달 소자(402)가 펠티어 소자로서 형성되는 경우에, 보정 소자(401)는 필요에 따라 극성에 따라 국소 제어 방식으로 냉각 및 가열될 수 있다. 이 경우에, 유동시 통과하는 온도-조절 매체(403)는 열을 효과적으로 공급하고 소실시키기 위해 사용된다.

도 35b는 열 전달 소자(402)의 예시적 분포를 갖는 본 발명에 따른 조작기(400)의 평면도를 도시한다.

도 35에 도시된 본 발명의 변형예는 특히 냉각 내지 가열 동작에 걸친 간단한 변화 가능성으로 인해 특별한 장점으로서 그 높은 가요성을 나타낸다. 또한, 특히 열 전달 소자(402)가 펠티어 소자로서 형성되는 경우에 그 치수는 효과적으로 제한될 수 있다. 0.72mm×1.47mm×0.43mm의 크기를 나타내는 마이크로-펠티어 소자는 이미 현 시점에서 시판되고 있으며, 특히 이들 부품은 딱 428㎛의 작은 높이인 것이 유리하다. 특히 압전 액추에이터를 사용하는 기계적 해결책과 비교해서, 작은 z 정도(상기 펠티어 소자의 높이)는 차선 보정된 동공의 경우에 정확히 유리하다.

또한, 보정 소자(401)로서 펠티어 소자의 사용은 원칙적으로 펠티어 소자 내의 온도-유도된 전압에 따른 온도 설정의 자동-서보 제어를 허용하는 바, 즉 때로는 센서로서 때로는 열적 액추에이터로서 펠티어 소자의 사용을 허용한다. 동공 소자 내의 국소 온도를 전체 시스템의 상 수차와 링크시키는 변환 매트릭스에 의해 본 발명에 따른 조작기(400)를 구비한 투영 대물렌즈를 보정하는 것도 고려할 수 있다.

펠티어 소자가 단일방향 방식으로 즉 가열 작동에 또는 냉각 작동에 사용되는 경우에는, 이 작동 모드에서의 펠티어 소자의 보다 양호한 선형성으로 인해 보다 효과적인 폐쇄-루프 제어가 가능하다.

도 36은 도 35에 제시된 해결책에 대해 더 개선된 발명에 따른 조작기(400)의 변형예를 역시 단면 도시한다. 이전 도면들에 도시된 개념에 대한 본질적인 차이점은 본 예에서 제1 안내 소자(404)와 제2 안내 소자(405)에 의해 한정되는 보정 소자(401)와 온도-조절 매체(403) 사이의 갭(406)의 구현으로 구성된다. 본 예시적인 실시예에서 펠티어 소자로서 구현될 수 있는 열 전달 소자(402) 또한 보정 소자(401)와 온도-조절 매체(403) 사이의 갭(406)에 배열된다. 이 경우에, 예를 들어 공기와 같은 가스가 채워지거나 비워질 수 있는 갭(406)은, 열 전달 소자(402)가 전혀 배치되어 있지 않은 구역에서 보정 소자(401)와 온도-조절 매체(403) 사이의 열적 분리가 보장된다는 효과를 갖는다. 상기 열적 분리는 소위 열적 단락 회로 및 그로 인한 본 발명에 따른 조작기(400)의 효율 저하가 효과적으로 회피된다는 효과를 갖는다. 온도-조절 매체(403)를 안내하고 한정하는 안내 소자(404, 405)는 온도-조절 매체(403)에 대해 밀접한 열적 결합을 나타내므로, 본질적으로 균질한 온도 분포를 가지며, 따라서 보정될 파면에 대한 기생적 영향이 안내 소자(404, 405)에 의해 작게 유지된다. 이는 특히 보정 소자(401)의 온도 조절을 위해 사용되는 열 유동에 대한 제1 안내 소자(404)의 노출이 최소화되도록 열 전달 소자(402)를 이 열 전달 소자가 예를 들어 제1 안내 소자(404) 내의 적절한 치수의 개구를 통해서 인도되어 온도-조절 매체(403)와 직접 열접촉하도록 형성함으로써 강화될 수 있다. 적절한 경우, 열 전달 소자(402)를 제1 안내 소자(404)로부터 열 절연시키기 위해 추가 예방조치가 취해질 수 있다. 물 뿐 아니라, 투영 대물렌즈에 사용된 방사선에 대해 투과적인 다양한 다른 액체 또는 기체도 온도-조절 매체(403)로서 적합하며, 가장 간단한 대표예는 물론 물과 공기이다.

도 37은 제어가능한 열 소스 및 열 싱크의 광학적으로 투명한 2차원 어레이가, 열적으로 작동될 전체 영역에 걸친 경계면에서 두 개의 광학 소자(601)에서의 저온 가스 유동(602)에 의해 영구적으로 취출되는 열에 의해 구현되는, 본 발명에 따른 추가 예시적인 배치(600)를 도시한다. 두 개의 광학 소자가 아닌 단 하나의 또는 그 이상의 배치도 고려될 수 있음은 말할 것도 없으며, 추가로 기체 유동(602) 대신에 액체 유동도 사용될 수 있다. 냉각 가스로서는, 굴절 투영 대물렌즈의 모든 파장에 대해 적합한, 순수 공기, N₂ 및 He와 같은 관련 파장 범위에서 광학적으로 투명한 가스가 유리하다.

또한, 경계면(603)에 걸쳐서 배치되는 것은 매우 미세한 와이어를 갖는 가열 지역을 갖는 가열 어레이이며(도면에서 지정되지 않음), 여기에서 각각의 개별 가열 지역의 가열 전류는 개별적으로 설정될 수 있다. 이 경우에, 가열 어레이 또는 가열 지역은 특히, 도 1 내지 도 21을 참조하여, 특히 도 16 내지 도 21을 참조하여 설명한 방식으로 구현되고 접촉-연결될 수 있다. 따라서, 가열 지역에서의 순수 가열 파워 밀도는, 가스 유동(602)에 의한 영구 열 손실, 및 예를 들어 전도체 트랙으로서 형성되는 가열 와이어에 의해 입력되는 제어가능한 열로 구성된다. 가열 파워 설정에 따라서, 이는 냉각 파워의 정확한 보상과 그로 인한 제로의 가열 파워 밀도, 냉각 파워의 부족한 보상과 그로 인한 네거티브 열 파워 밀도 또는 과도한 보상과 그로 인한 포지티브 열 파워 밀도를 초래한다. 따라서 제어가능한 가열 파워 밀도와 조합되는 냉각 파워 바이어스는 그 어레이당 열 입력이 크기 및 방향 측면에서 제어가능한 열 펌프의 어레이를 구현가능하게 만든다. 이 경우에, 전도체 트랙 또는 가열 와이어의 배치 및 치수는, 천분의 몇의 구역에서 균질한 영역 커버리지가 얻어지고 따라서 가열 와이어의 전도체 트랙의 광학 작용이 무시할 수 있게 되도록 선택된다.

도 37에 도시된 실시예에서, 평행 평면판으로서 형성된 두 개의 광학 소자(601)는 두 개의 편평한 내부 측이 냉각 가스의 가스 유동(602)을 위한 유동 채널(604)을 형성하도록 상하로 배치된다. 가열 어레이는 유동 채널(604)과 대면하는 경계면(603) 상의 광학 소자(601)에 적용되는 것이 바람직하다. 그로 인해 달성되는 것은, 가열 소자의 가열 파워가 냉각 가스에 의한 냉각 파워를 직접 상쇄시키고 광학 소자(601) 내로의 순수 열 입력이 각각의 경계면(603)에서 설정되는 것이다. 특히, 중립 상태에서, 가열 파워는 냉각 파워를 정확히 보상하며 따라서 경계면(603)을 통한 정미 열 유동은 제로이고, 따라서 특히 가열 어레이의 충분히 조밀한 배치가 제공될 경우 광학 소자(601)에 온도 구배가 있을 이유가 없다.

대안으로서, 생산 공학적인 측면에서 가열 와이어를 하나의 광학 소자 또는 양자의 광학 소자(601)에 외부 측에 조립하는 것이 유리할 수 있다. 이 경우에, 열은 광학 소자(601)를 통해서 흘러야 하는 바, 이는 광학 소자를 통한 온도 구배를 초래한다. 중립 상태에서, 가열 와이어의 가열 파워는 한편으로 냉각 가스에 의해 초래되는 냉각 파워에 정확히 대응하며, 상기 냉각 가스는 다른 한편으로 광학 소자(601)를 통한 온도 구배를 초래하지만 광학 소자(601)의 중심에서의 온도 구배는 균질하다.

광학 소자(601)로부터 유동 채널(604) 내의 가스 유동(602)으로 열이 취출되는 결과로서, 한편으로는 냉각 파워에 영향을 주고 다른 한편으로는 가스 유동(602)의 광학 작용에 영향을 주는 온도 프로파일이 가스 유동(602)을 따라서 확립된다. 가스 유동(602)의 냉각 파워는 광학 소자(601)에 대한 가스 유동(602)의, 가열과 관련된, 작은 온도 차이로 인해 유동 채널(604)을 따라서 감소하며, 또한 상기 가열은 가스 유동(602)의 그 유동 방향을 따른 밀도 변화에도 책임이 있고, 따라서 구배율 렌즈의 그것에 일치하는 가스 유동(602)의 광학 작용이 초래된다. 이 경우에, 파면에 대한 가스 층의 광학 작용은 주로 위상 오프셋 및 위상 틸트(phase tilt)에 대응하며, 여기에서 균질한 위상 오프셋은 광학 촬상에 대해 관련이 없고 수 나노미터 범위의 위상 틸트는 예를 들어 광학 소자를 시프트 또는 틸트시키는 추가적인 기계적 조작기에 의해 보상될 수 있다. 가스 유동(602)의 감소되는 냉각 파워는 유동 방향을 따라서 감소되는 유동 채널(604)의 단면적에 의해 방지될 수 있으며, 따라서 가스 유동(602)의 평균 유량 및 그로 인한 냉각 파워가 증가한다.

가열 어레이의 치수는 관련 광학 구역이 가열 지역으로 완전히 커버되고 특정 외측 구역도 가열 지역으로 커버되도록 선택되는 것이 바람직하다. 그 외측 구역에서의 가열 지역은 한편으로는 관련 광학 구역의 에지에서의 온도 프로파일을 정확히 설정할 수 있게 만들고 다른 한편으로는 광학 소자(601)의 열적 경계 조건과 합치될 수 있게 만든다.

광학 소자(601)의 에지에서의 바람직한 열적 경계 조건은, 온도를 기준 온도, 즉 전체 대물렌즈에 제공되는 온도로 유지하는 것과, 광학 소자(601)의 에지 법선에 대한 온도 구배의 투영(projection of the temperature gradient)을 제로와 동일하게 선택하는 것으로 구성된다. 에지의 온도가 적절한 구동에 의해 기준 온도로 유지되는 사실에 의해, 상기 에지는 정확히 광학 소자를 둘러싸는 구조물(605)의 온도에 있으며, 상기 구조물의 온도 역시 정확히 안정화된다. 광학 소자(601)의 에지 및 구조물의 온도가 정확히 동일하게 유지되므로, 기계적 연결 및 잠재적으로 좁은 갭에 의한 열적 분리가 완전하지 못해도 광학 소자(601)와 구조물(605) 사이에서 열 유동이 전혀 초래되지 않는다. 또한, 제2 경계 조건은 가열 지역에서 정미 열 평형에 의해 구현될 수 있는 온도 프로파일만의 설정을 제한한다. 추가적인 열 유동이 일절 필요치 않으므로, 광학 소자(601)를 열 브리지에 의해 구조물(605) 또는 외부 열적 액추에이터에 연결하는 것도 필요치 않다. 이것이 특히 바람직한 이유는 열 브리지의 경우에 열 전도는 대개 광학 소자(601)의 가능한 변형에 관하여 대체로 문제가 되는 기계적 강성과 경합하기 때문이다.

에지에서의 광학 소자(601)의 열적 연결을 포함하는 대체 실시예가 고려될 수 있지만, 이는 낮은 연결 강성과 더불어 양호한 재현가능한 열전도율을 달성하기 위해서 열 브리지의 매우 신중한 설계를 요구한다. 이러한 개념은 또한 폐쇄-루프 제어 기술의 측면에서 더 복잡해지는 바, 그 이유는 광학 소자(601)의 온도 프로파일도 관리하기 위해서는 이제 광학 소자의 외부에 열 소자가 부수적으로 구비되어야 하기 때문이다.

광학 소자(601)의 온도를 정확히 제어하기 위해서는 온도 센서가 필요하며, 이러한 온도 센서(606)의 예시적인 분포가 도 37에 도시되어 있다. 제1 실시예에서, 각각의 가열 지역에는 온도 센서(606)가 구비된다. 이후 광학 소자(601)의 온도 프로파일은 MiMo(Multiple Input Multiple Output) 폐쇄-루프 제어에 의해 제어될 수 있다. 온도 센서(606)의 개수를 줄이기 위해서는, 온도 센서(606)를 가열 지역보다 감소되거나 성긴 그리드에 배치하는 것이 유리할 수도 있다. 그러나 가열 지역 내에서의 온도 센서의 배치는, 온도 센서(606) 및 그 연결 와이어(도시되지 않음)가 광학 관련 구역에 배치되어야 함을 의미하지는 않으며, 이는 광 투과율의 균질성 및 산란광에 관하여 중요한 것이다. 또한, 고차원 MiMo 폐쇄-루프 제어를 수행하고 그 고차원 N×N 전달 행렬(N=지역 개수> 100...수천)을 실시간 성능 및 수치적 정확도에 관해 문제적인 수십 Hz의 샘플링 속도로 실시간 연산할 필요가 있다.

바람직한 일 실시예에서는, 따라서, 긴 시정수를 갖고 가스의 냉각 파워의 변동에 관해 민감한 열적 모드만이 피드백 제어에 의해 제어된다. 이들은 일반적으로 가장 긴 시정수를 갖는 열적 모드이다. 온도 센서(606)는 제어될 열적 모드가 양호하게 관찰될 수 있도록 배치되는 것이 바람직하며, 광학적 자유 구역 외부의 온도 센서(606)는 상기 모드를 측정하기에 충분하다. 상기 광학적 자유 구역 외부에서의 온도 센서(606)의 배치 또한 그 결과로 광선 경로가 방해받을 수 없기 때문에 바람직하며, 이러한 이유로 온도 센서(606)는 온도 측정 요건에 따라 최적하게 선택되고, 배치되며, 열적으로 링크될 수 있다.

광학 소자(601)의 중립 균질 온도 프로파일은 전술한 폐쇄-루프 제어에 의해 안정적으로 유지된다. 광학 소자(601)의 중립 균질 온도 프로파일은, 광학 보정 작용을 나타내지 않는 프로파일을 의미하거나, 광학 소자(601)가 파면 보정에 대해 예를 들어 투영 대물렌즈와 같은 종속 시스템에서 대략 중립적으로 거동하는 프로파일을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직한 일 실시예에서, 상기 폐쇄-루프 제어는 센서 신호와 액추에이터 신호를 주로 분리 자유도로 변환시킴으로써 구현되며, 자유도의 숫자는 온도 센서(606)의 개수 이하이다. 따라서 분리 자유도는 예를 들어 PI 콘트롤러 또는 슬라이딩-모드 콘트롤러에 의해 독립적으로(SiSo-Single input, Single output) 제어될 수 있다. 분리 변환의 바람직한 일 실시예는 광학 소자(601)의 느린 열적 고유 모드이다.

광학 위상 보정을 위한 온도 프로파일은 바람직하게 가열 지역의 파워 제어에 의해 광학 소자(601)에 제공된다. 특히, 광학 소자(601)의 광학적 자유 구역에서의 온도 측정은 광학 위상 보정을 위한 온도 프로파일을 제어하기 위해서 필요없을 수 있다. 파면 보정을 위해 사용되도록 의도된 광학 소자(601)에서의 온도 프로파일은 이미지 센서, 즉 웨이퍼 레벨, 즉 투영 노광 장치의 최종 상 평면(last image plane)에서 파면을 측정하는 센서의 측정 데이터에 기초하여 결정된다. 장치의 모든 외란 영향이 웨이퍼 레벨에서의 파면에 드러나므로, 파면 보정을 위한 이 방법은 특히 효과적이다.

위상 보정을 위한 소정 온도 프로파일의 전술한 설정을 위해서는, 다수의 가열 지역으로부터의 소위 기본 기능을 조합하는 것이 유리하며, 이들 기능으로부터 사용자는 소정의 보정 프로파일을 조합할 수 있다. 상기 기본 기능은 또한 열적 이차 조건이 부수적으로 고려될 수 있게 해준다. 바람직한 이차 조건은 기본 기능과 연관된 모든 가열 지역의 파워가 제로에 추가되는 것인 바, 즉 기본 기능이 광학 플레이트의 열적 파워 밸런스에 대해 중립적인 것이다. 기본 기능에 대한 추가적으로 바람직한 이차 조건은 광학 소자(606)의 에지에서 또는 온도 센서(606)의 위치에서의 열적 경계 조건이다. 기본 기능의 바람직한 일 실시예는 가열 지역을 대칭적 냉각 파워 분포를 갖는 바로 이웃하는 가열 지역의 동시 냉각에 의해 가열하는 것이다. 이러한 기본 기능에 의해 제공되는 장점은 가능한 한 국소적인 온도 일탈 및 그로 인한 이차 조건과의 양호한 합치이다.

일반적으로, 온도 센서(606)는 온도 센서(606)의 위치가 열적으로 여기되도록 명확히 선택되지 않는 한 기본 기능에 의해 여기된다. 그렇지 않다면, 하나 이상의 온도 센서(606)는 기본 기능의 작동 결과 일탈을 겪는다. 이는 콘트롤러가 대응하여 카운터 제어를 수행하고 그로인해 제어될 자유도를 중립 위치로부터 변위시키게 만들 것이다. 이를 피하기 위해서는, 기본 프로파일에 콘트롤러의 반응을 추가하는 것이 유리하다. 이제 신규 기본 프로파일은 경계 조건의 폐쇄-루프 제어에 대해 중립적으로 거동한다. 추가 가능성은 기본 기능의 적용에 대한 반응으로서 광학 소자(601)의 온도 프로파일의 여기를 예측하는 모델을 사용하는 것으로 구성된다. 이 정보를 사용하여, 온도 센서에 의해 측정된 온도는 기본 기능에 의해 도입되는 온도 일탈에 의해 보정될 수 있다. 이 보정 조치에 의해 달성되는 것은 제어에 의해 제공되는 기본 기능이 콘트롤러를 여기시키지 않는다는 점이다.

이런 식으로 조작된 광학 소자(601)의 열 시정수가 분 단위 크기이므로, 온도 프로파일의 경시적 진전은 쉽게 빠르고 정확히 제어될 수 없다. 동적 거동은 적당한 파일럿 제어에 의해 상당히 개선될 수 있다. 바람직한 일 실시예는 후술하듯이 두 부분으로 구성되는 파일럿 제어 신호로 구성되는 바, 제1 부분은 각각의 순간에 소정 온도 프로파일의 정상-상태 설정을 위해 필요한 파워 프로파일이고, 제2 부분은 가열 지역과 연관된 체적 내의 평균 온도가 그 내부에 저장된 열에 비례하므로 가열 지역과 연관된 체적 내에서 온도 증가를 달성하기 위해 필요한 열 유동이다. 이런 형태의 파일럿 제어에 필수적인 것은, 제2 부분에 의해 도입된 열이 도 37에서 화살표 607로 도시된 축방향으로만 전파될 수 있도록 제1 부분이 온도 프로파일 유지에 필요한 측방 열 유동을 발생시키는 것이다. 그 결과, 축방향 광선에 있어서 광로 길이가 축방향으로 평균화된 온도에 비례하기 때문에 광학 작용은 열의 축방향 전파와 무관해질 수 있다. 이것은 이어서 체적 내에 저장된 열에 비례하며, 상기 열은 그 오직 축방향의 전파에 의해서는 변화되지 않는다. 따라서, 광학 작용은 이 형태의 파일럿 제어에 의해 직접 확립된다. 이는 측방향 시정수에 의해서도 축방향 시정수에 의해서도 지연되지 않는다.

온도 프로파일의 정확한 제어는 열 유동의 정확한 설정을 상정한다. 가열 지역에서 작용하는 열 유동은 각각의 가열 지역의 인상적인 가열 파워와 냉각 가스의 냉각 파워로 구성된다. 정확히는 전기적 변수로 공지되어 있는 가열 파워와 반대로, 냉각 파워는 국소 표면 온도에 종속된다. 이 효과를 보상하기 위해서는, 파일럿 제어가 바이어스되어 온도 프로파일 설정으로부터 예상되는 냉각 파워의 국소 변화를 보상하도록 파일럿 제어를 수행하는 것이 유리하다.

냉각 가스 유동(602)의 공급은 유동 방향으로 광학 소자(601)의 상류에 위치한 유입 채널(608)을 거쳐서 이루어지는 것이 바람직하다. 유입 채널(608)은 가스 유동(602)에 있어서 유압적 및 열적 프로파일을 형성한다. 이는 광학 소자(601)의 경계면(603)에서 충분히 균질하고 일시적으로 안정적인 냉각 파워 밀도를 달성하기 위해 유리하다.

특히, 냉각 파워가 가스 유동(602)을 따라서 대략 선형적으로 감소되는 가스 유동(602) 구역에 광학 소자(601)를 배치하는 것이 바람직하며, 가스 온도 및 냉각 파워의 관련 변화는 폐쇄-루프 제어 기술 측면에서 쉽게 제어될 수 있다. 즉, 냉각 파워가 여전히 지수적으로 감소하는 가스 유동(602) 구역은 유입 채널(608)의 구역으로 이동된다. 이를 위해, 유입 채널(608)의 길이는 유동 채널(604) 높이의 대략 10배 내지 20배일 수 있다.

필요에 따라서는 층류 또는 난류 가스 유동이 선택될 수 있으며, 난류 유동은 냉각 파워 밀도가 더 높다는 장점을 제공한다. 대조적으로, 층류 가스 유동(602)은 가스 유동의 방해에 대해 보다 양호한 경시적 안정성과 보다 양호한 강건성을 제공한다. 층류 가스 유동(602)의 보다 양호한 경시적 안정성은 가스 유동(602)의 전술한 광학 효과(구배율 라인)가 적절한 폐쇄-루프 또는 개방-루프 제어에 의해 보다 효과적으로 경합될 수 있다는 장점을 갖는다.

바람직한 일 실시예에서, 가스 유동의 수력(hydraulic) 프로파일은 제2 섹션에서 열적 프로파일이 기준 온도에서 안정화되는 등온 벽으로 형성되기 전에 유입 채널(608)의 제1 단열 섹션에서 부분적으로 또는 완전히 형성된다. 이는 수력 프로파일이 주로 열적 프로파일이 형성되기 전에 형성되고 따라서 열적 프로파일이 최적하게 형성된다는 장점을 갖는다.

그러나 대안으로서, 수력 및 열적 유입이 조합될 수도 있는 바, 이는 필요한 구조적 공간에 관해서 유리할 수 있다.

대물렌즈 홀더에 작용하는 기계적 가진력(excitation force)은 주파수 범위에 따라 감퇴 및/또는 오버레이 수차를 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 허용가능한 가진력은 통상 수 mN 이하의 범위로 제한된다. 이는 가스 유동에 의한 기계적 여기를 회피하기 위해 유동 채널의 신중한 설계를 필요로 한다.

도 37에 도시된 실시예에서, 냉각 가스는 대물렌즈를 통해서 정확하게 일정한 단면을 갖는 유동 채널(604) 내에서 안내된다. 이는 가스 유동의 여기 가능성을 최소화하고, 유동 방향으로의 힘 여기 영역을 제로로 감소시킨다. 이러한 설계는 경시적 압력 및 유량 변동에 관해 최적의 무감각을 제공한다.

도 38에 개략 도시된 대체 실시예에서, 가스 유동(602)은 광학 소자(601)를 통과한 후 편향되고 진입측으로 다시 복귀된다. 이는 가스의 냉각 파워가 예를 들어 하우징의 온도 제어 또는 전자 부품의 냉각과 같은 다른 목적을 위해 사용될 수도 있다는 장점을 갖는다. 모든 연결부를 한쪽으로 이동시키는 것은 장착 및 보수에 관해서도 유리하다.

엘보우(609)는 가스 유동을 편향시키기 위해 사용된다. 유리한 설계는 도 38에 도시하듯이 연속적으로 단면이 축소되는 엘보우이다. 엘보우(609)에서 가스 유동(602)이 가속됨으로 인해, 내측 반경에서의 박리 및 그로 인한 난류를 회피할 수 있다.

단면적 축소의 대안으로서 또는 그와 조합적으로, 도 39에 도시하듯이 벤튜리 노즐 형태의 배출 채널(610)이 형성될 수 있다. 이는 내측 반경이 배출 채널(610)에 합체되는 지점에서 특히 높은 박리 위험을 현저히 감소시킨다.

유동 프로파일이 엘보우(609)를 통해서 광학 관련 구역으로 되돌아가는 가능한 왜곡을 방지하기 위해, 광학 관련 구역 뒤에 단수 또는 복수의 제한부(611)가 설치될 수 있다. 채널 단면에 걸쳐서 일정한 이들 유동 저항은 엘보우(609)에서의 불균질한 압력 및 속도 프로파일을 가려준다. 광학 관련 구역에서의 가스 유동(602)에 있어서, 상기 제한부(611)는 매우 긴 직선 채널처럼 작용한다. 엘보우(609)의 외란 영향이 상기 제한부(611)에 의해 사실상 매우 긴 채널의 단부로, 즉 아주 멀리 시프트되고 따라서 상기 외란 영향이 광학 관련 구역에서 억제되는 것으로 생각할 수 있다.

도 40에 도시된 추가 실시예에서, 가스 유동(602)은 두 개로 분할되고, 한 쌍의 엘보우(609')를 거쳐서 편향되며 두 개의 개별 채널(612)을 거쳐서 복귀된다. 이는 유동 구조의 대칭성 및 구조적 공간 측면에서 유리하다. 또한, 이후 전자 부품(도면에는 도시되지 않음)이 양 채널(612)에서의 냉각 파워로부터 이득을 얻을 수 있다. 구조적 부품에도 작용하는 냉각 파워의 보다 균일한 분포는 구조물 온도의 제어를 더 용이하게 한다.

가스 유동(602)을 반전시키기 위한 전술한 개념은 그러나, 가스 유동 방향으로 수백 Pa까지의 비교적 높은 압력 강하의 단점을 가질 수 있으며, 이에 대해서는 도입된 제한부(611) 및 가스 유동(602)의 가속이 주된 책임이 있다. 가스 편향의 대체 실시예에서, 가스는 배플 판(613)에 의해 직선 채널 섹션으로부터 취출되고 곡선 주위에서 안내되며, 배플 판(613)은 예를 들어 도 38 및 도 40에 도시되어 있다. 이는 그 내경이 최소 곡률 반경보다 현저히 작아서 박리 위험 및 원심력에 의해 유도되는 횡단류의 위험이 배제되는 소형 튜브의 배치를 초래한다. 배플 판(613)은 배출 채널(610)에 걸쳐서 연장될 수 있고, 통합 전자 유닛용 냉각 핀으로서 사용될 수 있다. 채널 길이 및 단면의 적절한 선택에 의해, 모든 채널의 입구에서의 유효 유동 저항 및 동적 압력이 동일 레벨로 조정될 수 있다. 채널 폭에 걸쳐서 얻어지는 균질한 유동 저항에 의해, 제한부(611)가 불필요하고 따라서 압력 강하가 현저히 감소된다.

저온 냉각 가스는 모든 채널 벽에서 회피할 수 없는 냉각 파워를 드러낸다. 이 때문에, 가스 유동(602)이 스위치 온된 상태에서, 구조물(605)에 통합된 가스 채널의 온도는 단기간에 통상 13℃의 가스 온도로 떨어질 것이다. 이는 그 온도가 22℃의 기준 온도에서 수 mK의 정확도로 안정화되는 대물렌즈의 열적 평형의 상당한 동요를 의미할 것이다. 대물렌즈의 열적 평형의 동요는 광학 수차 및 드리프트 효과를 초래하며, 이 경우에 열적 평형의 상당한 동요는 큰 수차 및 높은 드리프트 속도로 인해 더 이상 성능 및 생산량 손실 없이 보상될 수 없다. 이러한 이유로, 본 발명에 따른 배치를 그것이 통합되는 대물렌즈에 관해 열적으로 중립적임이 판명되도록 구성하는 것이 유리하다. 이는 제1 실시예에서 단열 방식으로 구현되는 채널 벽에 의해 구현될 수 있다. 이는 채널 벽을 예를 들어 다공성 세라믹 또는 플라스틱 발포체와 같은 단열재료 적절하게 라이닝함으로써 구현될 수 있다. 그러나 대안으로서, 써모스캐닝(thermoscanning) 원리, 즉 진공 상태의 또는 적절한 가스 충전 상태의 중공 챔버를 적용하는 것도 가능하다. 수동 단열과 관련하여 불리한 것은, 효과적인 단열을 위해 수 cm 범위의 대응하는 절연 두께가 요구되고 잔여 기생 열 유동이 결코 완전히 억제될 수 없다는 것이다. 따라서 구조물과 채널 벽을 구조물 내에 적당히 적용된 구멍 또는 채널을 통해서 안내되는 예를 들어 물과 같은 적절한 액체로 능동적으로 안정화시키는 것이 유리하다. 이 경우에, 냉각 채널의 밀도는 이 구역에서의 가스의 냉각 파워 밀도를 향해 배향되는 것이 바람직하다. 그러나, 통상 5 내지 50와트의 가스의 전체 냉각 파워가 주어질 때 구조물의 온도를 정확히 수 mK로 안정화시키는 것은 수 ℓ/min의 비교적 높은 물 유량을 요구한다. 이들 유량은 상당한 기계적 가진력을 초래할 수 있지만, 이를 위해서는 일반적으로 별도 제어되는 냉각 회로가 요구된다.

따라서, 바람직한 일 실시예에서는, 채널 벽의 온도 안정화가 영역 가열 소자에 의해 이루어진다. 영역 가열 소자는 이 목적을 위해 채널 벽에 직접 또는 바로 아래에 조립되어 냉각 가스에 의해 초래되는 열 손실을 상쇄시킨다. 적절한 개방-루프 또는 폐쇄-루프 제어가 제공되면, 영역 가열 소자는 냉각 가스에 의한 열 손실을 정확히 보상한다. 따라서, 냉각 가스의 열적 부하가 우선 구조물에 전혀 작용할 수 없다. 이는 구조물 내의 온도 구배와 그 부수적인 기계적 변형이 설계에 의해 회피된다는 추가 장점을 갖는다.

냉각 파워의 국소 변동이 멀티존 폐쇄-루프 제어에 의해 보상될 수 있도록 상기 영역 가열 소자는 가스 채널을 따라서 여러 지역으로 분할되는 것이 바람직하다. 또한 가열 파워 밀도의 분포가 채널 벽에서의 가스의 냉각 파워 밀도의 분포와 일치하도록 영역 가열 소자를 설계하는 것이 유리하다. NTC 또는 저항 온도 센서와 같은 온도 센서에 의해, 구조물의 온도가 적절한 지점에서 측정될 수 있고 mK 범위의 멀티존 폐쇄-루프 제어에 의해 정확히 제어될 수 있다.

도 41은 전술한 광학 소자 또는 본 발명에 따른 배치(600)가 통합되는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치(31)를 도시한다. 이는 감광 재료로 코팅된 기판에 구조물을 노광시키는 작용을 하며, 상기 기판은 보통 주로 규소로 구성되고, 예를 들어 컴퓨터 칩과 같은 반도체 부품을 생산하기 위한 웨이퍼(32)로 지칭된다.

이 경우에, 상기 투영 노광 장치(31)는 필수적으로, 조명 장치(33), 구조물이 제공된 마스크를 수용하여 정확히 위치시키기 위한 장치(34), 웨이퍼(32) 상의 최종 구조를 결정하는 소위 레티클(35), 상기 웨이퍼(32)를 장착, 이동 및 정확히 위치시키기 위한 장치(36), 및 홀더(39)에 의해 투영 대물렌즈(37)의 대물렌즈 하우징(40) 내에 장착되는 다수의 광학 소자(38)를 포함하는 촬상 장치, 즉 투영 대물렌즈(37)를 포함한다. 이 경우에, 본 발명에 따른 광학 소자 또는 광학 보정 장치는 투영 대물렌즈(37) 또는 심지어 조명 장치(33) 내의 임의의 소정 장소에 배치될 수 있다.

이 경우에, 기본 기능 원리는 레티클(35) 내에 도입된 구조가 웨이퍼(32) 상에 촬상되게 하며, 촬상은 일반적으로 축소적으로 이루어진다.

노광이 이루어진 후, 웨이퍼(32)는 화살표 방향으로 더 이동하며, 따라서 그 각각의 레티클(35)에 의해 규정된 구조를 갖는 다수의 개별 필드가 동일 웨이퍼(32) 상에서 노광된다. 투영 노광 장치(31) 내에서의 웨이퍼(32)의 단계적 전진으로 인해, 투영 노광 장치는 스테퍼라고도 지칭된다.

조명 장치(33)는 웨이퍼(32) 상의 레티클(35)을 촬상하는데 필요한 투영 빔(41), 예를 들면 광이나 또는 유사한 전자기 방사선을 제공한다. 이 방사선용 소스로는 레이저 등이 사용될 수 있다. 방사선은 투영 빔(41)이 레티클(35)에 충돌할 때 파면의 직경, 편광, 형상 등에 관해 소정의 특성을 갖도록 광학 소자에 의해 조명 장치(33) 내에서 성형된다.

빔(41)에 의해, 레티클(35)의 상이 발생되고 전술했듯이 투영 대물렌즈(37)에 의해 대응 축소된 방식으로 웨이퍼(32)에 전달된다. 투영 대물렌즈(37)는 다수의 개별적인 굴절, 회절 및/또는 반사 광학 소자(38), 예를 들면 렌즈, 미러, 프리즘, 종단 플레이트 등을 갖는다.

도 42는 본 발명의 기본 원리 중 하나의 열적 등가 회로도이다. 이 경우에, 광학 소자(1010)는 열 저항(1011)과 이를 거쳐서 열이 방출 또는 취출되거나 그 안에 열이 저장되는 비열 용량(1012)의 조합으로서 모델링된다. 이 경우에, 광학 소자(1010) 내로의 열 취출 및 그로부터의 열 방출은 이중 화살표 1007로 표시된다. 열은 열적 커플링(1004)을 통해서 지속적으로 가열 시스템(1002)에 의해 제어가능한 방식으로 모델 시스템에 공급되며, 이는 화살표 1006으로 표시된다. 동시에, 열은 상기 시스템으로부터 내부 열 싱크(1005)의 방향으로 지속적으로 인출되고 이후 열 저항기(1003)를 거쳐서 외부 열 싱크(1009)로 인출되는 바, 이는 화살표 1008로 표시된다. 화살표 1007로 표시되는 열 유동 방향은 열 싱크(1005, 1009)의 방향으로의 열 손실이 가열 시스템(1002)으로부터의 열 공급에 의해 과도하게, 부족하게 또는 정확히 보상되는지에 종속된다. 즉, 다른 파라미터가 일정해도, 광학 소자가 가열 또는 냉각된 온도로 국소 유지되는지를 열 소스(1002)의 제어만으로 결정할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 광학 소자에 의해 또는 열적 액추에이터의 전도체 트랙에서의 산란 또는 회절에 의해 초래되는 소위 가짜(spurious) 광이 감소될 수 있는 가능성에 대해 검토할 것이다:

동의어로 미광(迷光: stray light)으로도 지칭되는 가짜 광은 통상 회절 위치에서의 그 전파 방향이 설계 방향, 즉 광학적으로 유용한 방사선에 제공된 방향에서 벗어나는 광이다. 상기 회절이 동공 근처에서 일어나면, 이 방향 변화는 상에서의 위치 변화로 변환되며, 이는 소위 이중 상 또는 고스트 상(double or ghost image)을 초래한다.

가짜 광은 임의 설계 광로와 만나지 않는 장소를 통과할 때 흡수될 수 있다. 상기 장소는 가짜 광이 동공 근처에서 발생하면 중간 상(intermediate image) 구역에 있는 것이 바람직하고, 필드 근처에서 발생한 가짜 광에 대해서는 동공 구역에 있는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 회절 작용하는 보정 수단은 이들 대응 장소에서 가짜 광 조리개(spurious light diaphragm)와 조합되도록 의도된다. 본 발명에 따른 광학 소자가 예를 들어 투영 대물렌즈와 같은 광학 시스템에서 광 방향으로 제1 중간 상의 상류에 위치하는 경우에는, 중간 상 근처에서의 가짜 광 조리개가 유리할 수 있다.

이러한 가짜 광 조리개를 설계하기 위한 예시적인 방법은 이하의 단계를 포함한다:

1. 광학 보정 소자를 설계

2. 그 회절 작용을 결정

3. 설계 광로와 시스템을 통한 회절광의 광로를 계산. 이는 예를 들어 시스템에서의 광-기초 시뮬레이션에 관하여 테스트 영역을 위치설정하고 각각의 경우에 상기 테스트 영역에서 유용한 방사선 및 가짜 광이 통과하는 구역을 계산함으로써 이루어질 수 있다.

4. 가짜 광은 통과하지만 유용한 광은 통과하지 못하는 대물렌즈 구역을 결정. 이는 상기 단계3에서 언급된 테스트 영역의 차등 세트를 형성함으로써 이루어질 수 있다.

5. 이들 대물렌즈 구역이 가짜 광 조리개의 위치설정에 적합한지를 테스트. 적절하다면 가짜 광 조리개를 이들 장소에 제공.

따라서 가짜 광 조리개를 설계 및 위치설정함으로써, 필연적으로 이하의 조건이 충족되도록 의도된다:

- 설계 광로 내의 광이 가짜 광 조리개의 외부를 완전히 통과한다

- 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터에 의해 규칙적인 방사선 상에서 회절되는 광의 적어도 일 부분이 가짜 광 조리개에 충돌한다.

반사굴절 시스템에서 종종 필요하듯이 그 필드 중심이 광축(배축 필드) 상에 놓이지 않는 투영 대물렌즈에 관하여, "자연(natural)" 가짜 광 조리개는 예를 들어 광이 광학 소자를 통해서 천공부를 통과해야 하는 특정 환경 하에 있게 된다. 이러한 소자는, 기계적 및 생산-기술적 이유로, 광로가 접히는 대물렌즈 구역에 배치되는 주로 회전 대칭적인 부품으로 구현되는 미러일 수 있다. 미러는 이후 특정 구역에서 반사되어야 하지만, 다른 장소에서는 중실체를 통해서 광을 투과시켜야 하는 바, 즉 천공부를 가져야 한다. 상기 천공부는 유용한 방사선이 대체로 통과할 수 있지만 가짜 광은 적어도 부분적으로 흡수되도록 구성될 수 있다.

또한, 임의의 유용한 방사선과 만나지 않는 미러 구역은 그곳에 충돌하는 가짜 광을 흡수하기 위해 비반사적이도록 또는 낮은 반사율을 갖도록 설계될 수 있다. 비슷하게 흡수 구역 또는 유용한 방사선 및 가짜 광이 통과하는 구역의 분리를 갖는(가짜 광의 흡수 또는 산란이 예상되지만 유용한 방사선은 그렇지 않은) 회절 소자에서 홀더 내로의 산란을 수행하는 구역을 가질 수 있다. 상기 배축 필드를 갖는 시스템은 하나의 특정 방향으로의 필드가 그 직교 방향으로의 필드보다 큰 경우를 나타낼 수 있다. 대응적으로 가짜 광은 이 직교하는 "짧은" 방향으로 그것에 수직한 방향으로보다 더 쉽게 흡수될 수 있다. 전도체 트랙을 예를 들어 구조물의 배향으로 설계할 때의 선택이 있다면, 빛이 보다 쉽게 흡수되는 짧은 필드 축의 방향으로 (배향에 수직하게) 회절되는 변형예가 바람직하게 선택될 것이다. 예를 들어 스캐너의 필드가 스캐닝 방향으로보다는 스캐닝 방향에 수직하게 더 넓을 경우, 직선 전도체 트랙은 가능하다면 스캐닝 방향에 수직하게 배향되어야 한다. 이후 직선 전도체 트랙은 스캐닝 방향으로 회절을 수행할 것이며, 이용된 필드(및 그로 인한 잠재적으로 후속되는 중간 상)는 그곳에서 좁고, 주변 구역은 회절된 빛을 흡수하기 위해 기계적 조리개를 구비하거나 또는 다른 방식으로 어두워질 수 있다.

본 발명의 한 가지 유리한 변형예는, 가짜 광 조리개가 필드에 보다 가깝게 배치되고 적어도 부분적으로 짧은 필드 방향으로 설계 빔 경로 옆에 측방향으로 조립되는 반면 본 발명에 따른 광학 소자가 동공 평면에 또는 그 근처에 배치하는 것으로 구성된다.

광 방향으로 본 발명에 따른 광학 소자의 하류에 배치되는 적어도 하나의 개구 조리개의 사용 또한 가짜 광을 억제하기 위한 효과적인 가능성을 구성한다.

상기 구역에 접근할 수 있다면, 광 투영 대물렌즈의 마지막 영역도 종종, 가짜 광이 흡수될 수 있는 우수한 장소를 구성한다.

이하에서는 본 발명에 따른 광학 소자의 구현의 추가적인 대안 형태가 제시될 것이다:

전도체 트랙 또는 열적 액추에이터의 적용을 위해서, 광학 소자로서 평행 평면판은 유리한 선택을 구성한다. 이에 대한 대안은 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터를 곡선 영역, 적절하다면 비구면 영역에 배치하는 것으로 구성된다. 이 경우에, 곡면은 10,000mm 미만, 바람직하게는 5,000mm 미만의 곡률반경을 나타낼 수 있다. 이는 반드시 평면 영역에서의 생산(production)과 충돌할 필요가 없으며, 한도 내에서 하나의 소자를 다른 곡선 소자에 압착시키고(wringing) 이들을 평면적으로 처리 및 구성하는 것이 가능하다. 압착에서 해방된 후 곡선 구조의 표면 형태가 확립될 것이다. 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터를 곡선 영역에 배치하는 이유에는 적절한 부분개구(subaperture) 구역에서의 구조적 공간의 부족 또는 제한된 파워에서의 굴절율 변화의 소정 증폭이 포함될 수 있는 바, 그 이유는 고도의 빔 편향이 관련 구역에서 발생하고 따라서 관련 소자는 굴절율 변화에 특히 민감하게 반응하기 때문이다.

또한, 광학 소자는 다른 이유로 상이한 개별 소자들 사이에서 분할될 수 있고, 어쨌든 필요한 이 분할에 의해 예를 들어 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터와 같은 보정 수단의 캐리어로서 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 광학 소자의 구현을 위해서는 자외선 범위에서 고유 복굴절을 나타내는 칼슘 불화물, 바륨 불화물, 기타 불화물, LuAG(루테늄 알루미늄 가닛) 또는 첨정석(spinel)과 같은 결정 광학 재료의 사용도 고려될 수 있다. 사용되는 재료가 작동 파장에서 적어도 2nm/cm의 고유 복굴절을 가지면 유리하다.

시스템에서 얻어지는 복굴절이 작게 유지되도록 하기 위해, 이들 소자를 합산 효과가 허용 한도를 초과하지 않도록 상이한 결정 방위 및 광축 주위로의 상이한 회전 위치를 갖는 부분 소자로 분할하는 것이 이미 제안되어 있다. 예로서, [100], [111], 또는 [110] 방향으로의 결정학적 주축은 시스템의 광축 방향으로 배향될 수 있으며, 대응 보상 계획은 문헌에서 다양하게 발견된다.

현대 리소그래피 대물렌즈에서, 쌍극자 적용은 중요한 사용 영역을 구성한다. 이 적용은 필연적으로 스트립 내의 동공에 영향을 주는 반면, 직교 스트립에서는(중앙을 제외하고) 아무런 외란도 발생하지 않는다. 제한된 구동 가능성이 제공되면, 이 경우에 특히 양호하게 인출이 이루어질 것이며, 국소 영향 지역이 상이한 크기를 갖도록 선택되는 것이 적합할 수 있다. 사용된 조명 폭에 따라 쌍극자 적용이 가파른 구배를 발생시키는 스트립에서는, 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터의 매우 미세한 부분할(subdivision)이 선택된다. 이는 상기 스트립 밖에서 굵어진다. 이후 본 발명에 따른 광학 소자가 광축 주위로 회전가능하도록 설계되면, 다른 방위를 갖는 쌍극자가 주어진 구동에 대한 렌즈 가열 영향의 측면에서 가능한 한 양호하게 보정될 수 있다. 이 개념은 십자형 구역이 대응적으로 잔여부보다 미세하게 구동되는 CQuad/Quaser 적용에 적용될 수도 있다.

일반적인 의미로, 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터로 형성된 구조물은 스트립형 구역에서 나머지 구역에서보다 미세하게 설계될 수 있으며, 따라서 상기 스트립형 구역에서는 그 밖의 구역에서보다 높은 온도 프로파일의 입체 해상도가 구현될 수 있다.

본 발명의 다른 변형예에서는 전도체 트랙 또는 열적 액추에이터에 의해 초래되는 피할 수 없는 회절 효과를, 필요에 따라서는 회절 광학 효과를 사용하는 것을 고려할 수도 있다. 즉, 광학 소자에 적용되는 전도체 구조물은 소정의 광학 작용 및 소정의 열 작용을 가질 것이다.

본 발명에 따른 광학 소자의 설계 또는 적용에 대한 보정 전략:

본 발명에 따른 광학 소자의 설계 또는 적용에 대한 보정 전략을 위해서는, 예로서 최대 허용가능한 전류가 한정 인자를 나타내므로 그 보정 가능성이 제한된다는 점을 특히 고려해야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 광학 소자를 종래의 조작수단(파장, 가스 조성, 가스 압력과 가스 온도, 광학 소자의 강체 이동 또는 에지로부터의 그 만곡)과 조합하고 이들 종래의 조작수단에 의해 이동-집약적인 거친 튜닝을 수행하는 한편으로 본 발명에 따른 광학 소자에 의해 미세한 보정만을 수행하는 것이 유리하다. 특정 보정 자유도가 원칙적으로 양 방향으로 여기될 수 있지만 여전히 일 방향으로만 요구되는 것으로 알려지면, (본 발명에 따른 광학 소자 자체에서 또는 동등한 부분개구 위치에서의 일부 다른 광학 부분에서) 시스템 내에 바이어스를 예를 들어 비구면화에 의해 발생시킬 수 있으며, 따라서 무용한 보정 방향으로의 조작기의 이동에 의해 제로 상태가 이미 생성된다. 이후 이 "무용한" 보정 방향으로부터의 조작기의 복귀 이동에 의해 소정의 보정 작용이 달성될 수 있다. 이 방법은 전술한 바이어스가 없는 방법에 비해 파면 보정에 특히 유용한 이중 조정 범위가 얻어지는 장점을 갖는다.

생산 변동을 보상하기 위해서는, 본 발명에 따른 광학 소자를 보정하거나 시작 시에 보정 데이터 기록을 생성하는 것이 편리하다. 이를 위해, 개별 국소 구역은 한정된 강도로 구동되고, 파면에 대한 그 결과적인 영향은 간섭적으로 측정된다. 이 정보에 기초하여, 국소 구역은 나중에 국소 온도 변화의 고도로 정확한 광학 작용이 얻어지도록 구동된다.

본 발명에 따른 광학 소자가 교체가능한 부분으로서 설계되면, 교체에 대해 두 가지 전략이 추구될 수 있다: 광학 소자 자체가 선행 부분에 대한 그 차이(및 예를 들어 다른 부분의 드리프트 또는 압축의 결과로서 도중에 추가로 발생한 비가역적 시스템 변동)를 수정하는 전략으로, 이는 보정 가능성의 비용이 든다. 대안으로서, 이 체계적인 공지 부분은 비구면화에 의해 광학 소자에 제공될 수 있다.

광학 소자가 평행 평면판으로서 구현되면, 상기 광학 소자를 광축을 따라서 발산형 광로에서 변위가능하도록 설계하는 것이 적절할 수 있다. 광축을 따른 변위의 결과, 발산형 광로 때문에 부분개구 비율이 현저히 변화하고, 따라서 광학 소자는 각각의 경우에 시스템 상태를 위한 최적 구역에서 작동할 수 있다. 이러한 변위는 예를 들어 수명 및 렌즈 가열 효과가 다른 부분개구 범위에서 지배적이고 시스템이 이미 사용된 기간과 용도에 따라 상이한 중량의 외란을 초래할 때 적절할 수 있다. 일반적으로, 광학 소자는 추가로 그 위치 측면에서 변경될 수 있으며(편심, 광축에 평행하거나 수직한 축 주위로의 경사, 회전) 및/또는 특히 비점수차 세잎 또는 네잎 클로버 변형(전도체 트랙 또는 열적 액추에이터의 로딩 한계에 관하여)을 겪을 수 있도록 설계될 수 있다. 광학 소자의 회전/경사의 상기 변위는 물론 광학 소자가 광로의 비발산 부분에 배치될 때에도 제공될 수 있다.

제1 모드가 예를 들어 렌즈 가열을 거의 발생하지 않지만 가짜 광에 민감하게 반응하는 반면 제2 작동 모드가 큰 가열 효과를 발생하지만 가짜 광에 대해서는 보다 관용적인 다른 작동 모드로 시스템이 사용되면, 본 발명에 따른 비구동 광학 소자와 동일한 소정의 광학 작용을 갖는 체계화되지 않은 광학 소자에 대해 본 발명에 따른 광학 소자의 신속한 교체를 제공하는 것이 적절할 수 있다. 체계화되지 않았지만 그로인해 가짜 광을 전혀 발생시키지 않는 광학 소자는 제1 작동 모드에서는 광로로 피봇되지만, 제2 모드로의 이행 중에는, 그 보정 가능성이 시스템을 가열에도 불구하고 사양 내로 유지시키게 될 광학 소자로 교체될 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 광학 소자가 최종 고객에 의해 교체될 수 있도록 설계되면 즉 특히 기계적 교체가능한 홀더에 유지되고 간단한 접근성을 위해 예방조치가 취해지면 유리하다.

광학 소자를 편리하게 이동시킬 수 있으려면, 보정될 외란이 가능한 한 정확히 알려져야 한다. 이 정보는 제1 경우에 빈번한 시스템 측정으로부터 얻어질 수 있다. 이는 그러나 생산성을 저하시킨다. 이 대안으로서, 제2 경우에, 시간에 따라 평균적으로 일정한 방사선에 의하면, 광의 흡수량 및 확립된 온도 분포를 추정할 수 있으며, 시간적으로 변천하는 상 수차가 그로부터 계산될 수 있고 보정의 기초로 사용될 수 있다. 이 경우에, 추정은 동시의 신속한 시뮬레이션 계산에 기초할 수 있거나 또는 이전 보정에 기초하여 이루어질 수 있다. 어느 경우에나 측정은 예를 들어 레티클 및/또는 조명 변화가 발생한 직후에 방사선이 변경되면 비교적 짧은 간격으로 이루어져야 바람직하다. 이러한 경우 이후에, 시간적 변천은 특히 신속하게 진행될 것이며, 따라서 제1 경우에 시스템 측정의 주기는 방사선 및 시스템 시정수의 최근 변화(계산 또는 측정에 의해 최초에 공지됨)에 대한 시간 간격에 적응될 수 있다. 시스템이 정적 상태에 접근하면("포화 상태로 되면"), 측정은 덜 빈번하게 이루어져야 하며 따라서 생산성이 증가한다.

시스템 내에서의 본 발명에 따른 광학 소자 또는 본 발명에 따른 배치의 몇몇 바람직한 위치를 예시적으로 후술할 것이다. 이 경우, 소위 근축(近軸: paraxial) 부분개구 비율은 광학계내 위치의 측정 수단으로서 작용한다.

근축 부분개구 비율은 이하의 식으로 주어지며

여기에서, r은 근축 주변 광선 높이를 나타내고, h는 근축 주 광선 높이를 나타내며, 시그마 함수 sign x는 x의 부호를 나타내고, sgn0=1이 선언되어야 한다. 근축 주변 광선과 근축 주 광선의 정의는 본 명세서에 원용되는 Michael J. Kidger, SPIE PRESS, Bellingham, Washington, USA에 의한 "Fundamental Optical Design"에 나타나 있다.

근축 부분개구 비율은 광로 내의 평면 위치의 필드 또는 동공 근사값을 측정한 부호표시된 값이다. 근축 부분개구 비율은 정의에 의해 -1 내지 1의 값으로 정규화되며, 0의 근축 부분개구 비율은 각각의 필드 평면에 대응하고, -1 내지 +1 또는 +1 내지 -1의 근축 부분개구 비율에서의 점프에 의한 불연속성은 각각의 동공 평면에 대응한다. 본 적용에 있어서, 0의 근축 부분개구 비율은 필드 평면을 대응 지칭하고 크기 측면에서 1의 근축 부분개구 비율은 동공 평면을 결정한다.

따라서 필드 근처의 평면은 0에 가까운 근축 부분개구 비율을 갖는 반면 동공 근처의 평면은 크기 측면에서 1에 가까운 근축 부분개구 비율을 갖는다. 근축 부분개구 비율의 부호는 기준 평면 앞 또는 뒤의 평면 위치를 나타낸다. 예로서 관련 영역에서 코마 광선의 관통 지점의 부호가 정의를 위해 사용될 수 있다.

광로에서의 두 평면은 동일한 근축 부분개구 비율을 가질 경우 공액으로 지칭된다. 동공 평면은 필드 평면과 같이 서로 공액적이다.

광학 소자의 근축 부분개구 비율은 광학 소자의 위치에 배치된 평면의 근축 부분개구 비율에 의해 이해되어야 한다. 전체 광학계의 전체 길이에 대해 얇은 광학 소자에 있어서 관련 평면의 이 위치는 양호하게 정해진다.

이 경우에, 본 발명에 따른 광학 소자 또는 본 발명에 따른 배치는, 상기 소자 또는 상기 배치에 대한 근축 부분개구 비율의 절대값이 0.8보다 크고 바람직하게는 0.9보다 큰 시스템 내의 위치에 배치되는 것이 유리할 수 있다. 또한, 근축 부분개구 비율의 절대값이 0.9보다 작고, 바람직하게는 0.8보다 작은 본 발명에 따른 추가 광학 소자 또는 본 발명에 따른 추가 배치가 제공될 수 있다. 추가로 또는 대안적으로, 근축 부분개구 비율의 절대값이 0.9보다 작고, 바람직하게는 0.8보다 작은 본 발명에 따른 추가 광학 소자 또는 본 발명에 따른 추가 배치가 제공될 수 있다.

이 경우에, 추가 광학 소자 또는 추가 광학 배치의 근축 부분개구 비율의 부호는 제2 광학 소자 또는 제2 광학 배치의 부호와 반대되도록 선택되어야 한다.

본 발명에 따른 광학 소자 또는 본 발명에 따른 배치의 시스템내 간격에 대해서는, 제1 소자를 동공 근처에, 즉 0.8보다 크거나 바람직하게는 0.9보다 큰 근축 부분개구 비율로 배치하고 제2 소자를 근축 부분개구 비율로 표시할 때 0.15이거나 바람직하게는 0.3인 거리에 배치하는 것이 유리하다.

시스템 내의 상이한 장소에 배치되는 본 발명에 따른 두 개의 광학 소자에 있어서는, 각각의 근축 부분개구 비율이 적어도 0.15, 바람직하게는 0.3 만큼 서로 다른 것이 유리하다.

본 발명에 따른 전술한 모든 광학 소자, 장치 및 배치와, 그 구성, 적용 및 시스템내 위치는 필요에 따라 조합될 수 있음은 말할 것도 없다.

본 발명은 유럽 특허청 법률심판부의 판결 J15/88에 따라 본 명세서의 일부를 구성하지만 청구범위는 아닌 이하 조항에서 한정되는 태양을 포함한다.

[1] 광학 소자(203) 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법으로서, 국소적으로 한정된 방식으로 광학 소자(203)에 열을 공급하는 단계와 열 싱크(204)에 의해 광학 소자(203)로부터 열을 취출하는 단계를 포함하는 방법에 있어서, 광학 소자(203)의 평균 온도는 수백 mK 이내에서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.

[2] [1]항에 있어서, 광학 소자(203)의 평균 온도 아래의 대략 수백 mK 내지 수십 K의 열 싱크(204)의 일정한 평균 온도가 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.

[3] [1]항 또는 [2]항에 있어서, 열을 국소적으로 한정된 방식으로 공급하기 위해 저항 가열 소자가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.

[4] [1]항 내지 [3]항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 소자(203) 내의 온도 분포는 폐쇄-루프 또는 개방-루프 제어(211)에 의해 영향받는 것을 특징으로 하는 방법.

[5] [1]항 내지 [4]항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 소자(203) 내의 평균 온도는 폐쇄-루프 또는 개방-루프 제어(211)에 의해 영향받는 것을 특징으로 하는 방법.

[6] [1]항 내지 [5]항 중 어느 한 항에 있어서, 열 싱크(204)로서 수냉 소자, 증발 쿨러, 가스 팽창 쿨러 또는 열전 소자가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.

[7] [1]항 내지 [6]항 중 어느 한 항에 있어서, 열 싱크(204)는 광학 소자(203)로부터 기계적으로 분리되도록, 특히 진동-분리되도록 구현되는 것을 특징으로 하는 방법.

[8] [1]항 내지 [7]항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 소자(203)는 렌즈인 것을 특징으로 하는 방법.

[9] 광학 보정 장치(208, 600) 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 열적 액추에이터(205)를 구비한 광학 보정 장치(208, 600)에 있어서, 광학 보정 장치(208, 600)는 그 열 전달 능력이 상이한 적어도 두 개의 부분 소자(201, 202, 604)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(208, 600).

[10] [9]항에 있어서, 광학 보정 장치(208, 600)는 그 열전도율이 상이한 적어도 두 개의 부분 소자(201, 202)를 포함하는 광학 소자(208)인 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(208, 600).

[11] [10]항에 있어서, 열적 액추에이터(205)는 가열 소자인 것을 특징으로 하는 광학 소자(208).

[12] [10]항 또는 [11]항에 있어서, 낮은 열전도율을 갖는 부분 소자(201)에는 열적 액추에이터(205)가 구비되는 것을 특징으로 하는 광학 소자(208).

[13] [10]항 내지 [12]항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 부분 소자(201, 202)는 판형 또는 렌즈형 부분 소자인 것을 특징으로 하는 광학 소자(208).

[14] [10]항 내지 [13]항 중 어느 한 항에 있어서, 광학 소자(208)는 광학 소자의 주변 구역에 열 저장소, 특히 열 싱크(204)를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자(208).

[15] [10]항 내지 [14]항 중 어느 한 항에 있어서, 높은 열전도율을 갖는 부분 소자(202)는 낮은 열전도율을 갖는 부분 소자(201)에 비해 굴절율의 낮은, 특히 반대되는 온도 종속성을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자(208).

[16] [15]항에 있어서, 제1 부분 소자(201)는 융합 실리카를 포함하고 제2 부분 소자(202)는 CaF₂를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.

[17] [10]항에 있어서, 제2 부분 소자(202)는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자(208).

[18] [9]항에 있어서, 광학 소자(601)의 두 내부 측이 냉각 매체의 유동(602)을 위한 유동 채널(604)을 형성하는 방식으로 상하로 배치되는 두 개의 광학 소자(601)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[19] [18]항에 있어서, 상기 두 개의 광학 소자(601)는 두 개의 평면적인 내부 측을 갖는 평행 평면판으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[20] [18]항 또는 [19]항에 있어서, 유동 채널(604)과 대면하는 경계면(603) 상의 광학 소자(601)에 적용되는 열적 액추에이터로서 가열 어레이가 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[21] [18]항 내지 [20]항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 또는 양자의 광학 소자(601)의 외부 측에 조립되는 열적 액추에이터로서 가열 어레이가 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[22] [18]항 내지 [21]항 중 어느 한 항에 있어서, 열적 액추에이터는 매우 미세한 와이어를 갖는 가열 지역(101)을 갖는 가열 어레이를 포함하며, 각각의 개별 가열 지역(101)의 가열 전류는 개별적으로 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[23] [22]항에 있어서, 가열 어레이의 치수는 관련 광학 구역이 가열 지역으로 완전히 커버되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[24] [22]항에 있어서, 관련 광학 구역 외부의 구역이 가열 지역으로 커버되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[25] [22]항 내지 [24]항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 가열 지역에 온도 센서(606)가 구비되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[26] [22]항 내지 [24]항 중 어느 한 항에 있어서, 온도 센서(606)가 가열 지역보다 감소되거나 거친 그리드 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[27] [18]항 내지 [26]항 중 한 항에 있어서, 냉각 유동(602)의 공급을 위해 유동 방향으로 광학 소자(601)의 상류에 위치하는 유입 채널(608)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[28] [27]항에 있어서, 유입 채널(608)의 길이는 유동 채널(604)의 높이의 대략 10배 내지 20배인 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[29] [27]항 또는 [28]항에 있어서, 유동의 수력 프로파일을 부분적으로 또는 완전히 형성하기 위해 유입 채널(608)의 제1 단열 섹션을 포함하고, 유동의 열적 프로파일을 형성하기 위해 기준 온도에서 안정화되는 등온 벽을 갖는 제2 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[30] [27]항 내지 [29]항 중 어느 한 항에 있어서, 수력 입구와 열적 입구가 조합되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[31] [18]항 내지 [30]항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 채널(604)은 일정한 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[32] [18]항 내지 [31]항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 채널(604)은 유동(602)을 편향시키기 위한 엘보우(609)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[33] [32]항에 있어서, 엘보우(609)는 연속적인 단면 수축을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[34] [18]항 내지 [33]항 중 어느 한 항에 있어서, 벤튜리 노즐 형태로 형성된 배출 채널(610)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[35] [18]항 내지 [34]항 중 어느 한 항에 있어서, 유동(602)이 둘로 분할되고, 한 쌍의 엘보우(609')를 거쳐서 편향되며, 두 개의 개별 채널(612)을 거쳐서 복귀되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[36] [18]항 내지 [35]항 중 어느 한 항에 있어서, 광학적 관련 구역 뒤에 단수 또는 복수의 제한부(611)가 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[37] [18]항 내지 [36]항 중 어느 한 항에 있어서, 유동(602)을 편향시키기 위한 배플 판(613)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[38] [18]항 내지 [37]항 중 어느 한 항에 있어서, 열적 액추에이터는 전도체 트랙(3)을 급전 와이어(301)와 가열 와이어(302)의 섹션들의 교호 배치로서 형성함으로써 가열 지역(101)으로 구성되는 가열 어레이(100)를 형성하는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[39] [38]항에 있어서, 급전 와이어(301)는 낮은 임피던스를 가지며, 가열 와이어(302)는 단면 감소에 의해 높은 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[40] [38]항 또는 [39]항에 있어서, 그 저항이 급전 와이어(301)의 저항보다 큰 가열 와이어(302) 용으로 제2 전도체 재료가 사용되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[41] [38]항 내지 [40] 중 어느 한 항에 있어서, 가열 와이어(302)의 유효 길이는 가열 와이어(302)의 사행 구조에 의해 연장되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[42] [41]항에 있어서, 가열 와이어(302)의 복수의 사행 섹션들은 평행하게 배열되고 바이패스(307)로 횡단 연결되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[43] [38]항 내지 [42]항 중 어느 한 항에 있어서, 급전 와이어(301)용 재료로서 Ag, Cu, Au, Al, Wo, Mo, Sn 또는 Ni가 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[44] [38]항 내지 [43]항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 와이어(302)용 재료로서 Ni, Pt, Cr, Si 또는 Ge가 선택되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[45] [38]항 내지 [44]항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 어레이(100)의 한쪽에서는 급전 와이어(301)가 공통 버스바(305)에서 조합되고, 반대쪽에서는 동일한 가열 지역(101)에 할당되는 전도체 트랙(3)이 브리지(303)에 의해 조합되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[46] [45]항에 있어서, 브리지(303)는 유전체에 의해 제1 레벨의 전도체 트랙(3)으로부터 전기 절연되는 제2 레벨의 전도체 구조의 도움으로 구현되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[47] [45]항에 있어서, 브리지(303)는 와이어 본딩에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[48] [38]항 내지 [47]항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 접속이 전달 보드 상으로의 와이어 본딩에 의해 구현되고, 전달 보드는 광학 소자(101)로부터 기계적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[49] [38]항 내지 [47]항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 접속이 가요성 전도체 필름(350)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[50] [49]항에 있어서, 가열 지역(101)에 할당된 급전 와이어(301)가 가요성 전도체 필름(350) 상의 공통 접촉-연결 트랙(351) 상에 앞뒤로 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[51] [49]항에 있어서, 가요성 전도체 필름(350)에는 S형태 또는 벨로우즈와 유사한 복수의 기복부가 제공되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[52] [49]항 내지 [51]항 중 어느 한 항에 있어서, 가요성 전도체 필름(350)은 접촉-연결 시리즈를 따른 섹션에서 슬롯 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[53] [49]항 내지 [52]항 중 어느 한 항에 있어서, 가요성 전도체 필름(350)은 전기 전도성 접착제나, 이방적 전도성 접착제 또는 접착 테이프나, 이방적 전도성 테이프나, 스탬프 납땜, 노 납땜(furnace soldering), 핫에어 납땜(hot air soldering) 또는 레이저 납땜에 의한 납땜 연결이나, 또는 와이어 본딩에 의해 광학 소자(101)의 접촉 지점에 전기적으로 접촉-연결되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[54] [38]항 내지 [53]항 중 어느 한 항에 있어서, 전도체 트랙(3)이 광학적으로 투명한 유전체의 층, 특히 SiO₂층으로 광학 소자(601)에 매립되는 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[55] [18]항 내지 [54]항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 매체는 기체 또는 액체인 것을 특징으로 하는 광학 보정 장치(600).

[56] [9]항 내지 [55]항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 광학 보정 장치(208, 600)를 포함하는 반도체 리소그래피용 투영 노광 장치.

[57] [56]항에 있어서, 광학 보정 장치(208, 600)는 광 방향으로 제1 중간 상의 상류에 배치되고, 가짜 광 조리개가 중간 상의 근처에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.

[58] [57]항에 있어서, 빛이 통과하기 위한 천공부를 갖는 광학 소자를 포함하며, 상기 천공부는 유용한 방사선은 대체로 통과할 수 있지만 가짜 광은 적어도 부분적으로 흡수되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.

[59] [57]항 또는 [58]항에 있어서, 광학 보정 장치(208, 600)는 동공 평면에 또는 그 근처에 배치되는 반면, 가짜 광 조리개는 필드에 더 가까이 배치되며 적어도 부분적으로 짧은 필드 방향의 방향으로 설계 빔 경로 옆에 측방향으로 조립되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.

[60] [56]항 내지 [59]항 중 어느 한 항에 있어서, 광 방향으로 광학 보정 장치(208, 600)의 하류에 적어도 하나의 개구 조리개가 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.

[61] [56]항 내지 [60]항 중 어느 한 항에 있어서, 가짜 광의 억제를 위한 조리개가 광학 투영 대물렌즈의 최종 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.

[62] 두 개의 부분 소자(201, 202)를 포함하는 광학 소자(208)의 온도에 영향을 주기 위한 방법이며,

하나의 광학 소자(201)는 열적 액추에이터(205), 특히 가열 소자를 구비하고, 부분 소자(201)의 에지 구역에서의 열적 액추에이터(205)는 부분 소자(201)의 내부 구역에서의 열적 액추에이터보다 조기에 또는 큰 정도로 구동되는 방법.

Claims (62)

1. 광학 소자(203) 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법으로서, 국소적으로 한정된 방식으로 광학 소자(203)에 열을 공급하는 단계와 열 싱크(204)에 의해 광학 소자(203)로부터 열을 취출하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
   광학 소자(203)의 평균 온도는 수백 mK 이내에서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
2. 제1항에 있어서,
   광학 소자(203)의 평균 온도 아래의 대략 수백 mK 내지 수십 K의 열 싱크(204)의 일정한 평균 온도가 선택되는 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   열을 국소적으로 한정된 방식으로 공급하기 위해 저항 가열 소자가 사용되는 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   광학 소자(203) 내의 온도 분포는 폐쇄-루프 또는 개방-루프 제어(211)에 의해 영향받는 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   광학 소자(203) 내의 평균 온도는 폐쇄-루프 또는 개방-루프 제어(211)에 의해 영향받는 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   열 싱크(204)로서 수냉 소자, 증발 쿨러, 가스 팽창 쿨러 또는 열전 소자가 사용되는 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   열 싱크(204)는 광학 소자(203)로부터 기계적으로 분리되도록, 특히 진동-분리되도록 구현되는 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   광학 소자(203)는 렌즈인 것을 특징으로 하는
   광학 소자 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 방법.
9. 광학 보정 장치(208, 600)로서, 광학 보정 장치 내의 온도 분포에 영향을 주기 위한 열적 액추에이터(205)를 구비한 광학 보정 장치(208, 600)에 있어서,
   광학 보정 장치(208, 600)는 열 전달 능력이 상이한 적어도 두 개의 부분 소자(201, 202, 604)로 구성되는 것을 특징으로 하는
   광학 보정 장치(208, 600).
10. 제9항에 있어서,
    광학 보정 장치(208, 600)는 열전도율이 상이한 적어도 두 개의 부분 소자(201, 202)를 포함하는 광학 소자(208)인 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(208, 600).
11. 제10항에 있어서,
    열적 액추에이터(205)는 가열 소자인 것을 특징으로 하는
    광학 소자(208).
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    낮은 열전도율을 갖는 부분 소자(201)에는 열적 액추에이터(205)가 구비되는 것을 특징으로 하는
    광학 소자(208).
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 부분 소자(201, 202)는 판형 또는 렌즈형 부분 소자인 것을 특징으로 하는
    광학 소자(208).
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 소자(208)는 광학 소자의 주변 구역에 열 저장소, 특히 열 싱크(204)를 갖는 것을 특징으로 하는
    광학 소자(208).
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    높은 열전도율을 갖는 부분 소자(202)는 낮은 열전도율을 갖는 부분 소자(201)에 비해 굴절율의 낮은, 특히 반대되는 온도 종속성을 갖는 것을 특징으로 하는
    광학 소자(208).
16. 제15항에 있어서,
    제1 부분 소자(201)는 융합 실리카를 포함하고 제2 부분 소자(202)는 CaF₂를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 소자.
17. 제10항에 있어서,
    제2 부분 소자(202)는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 소자(208).
18. 제9항에 있어서,
    광학 소자(601)의 두 내부 측이 냉각 매체의 유동(602)을 위한 유동 채널(604)을 형성하는 방식으로 상하로 배열되는 두 개의 광학 소자(601)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
19. 제18항에 있어서,
    상기 두 개의 광학 소자(601)는 두 개의 평면적인 내측을 갖는 평행 평면판으로서 형성되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
20. 제18항 또는 제19항에 있어서, 유동 채널(604)과 대면하는 경계면(603) 상의 광학 소자(601)에 적용되는 열적 액추에이터로서 가열 어레이가 사용되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 또는 양자의 광학 소자(601)의 외부 측에 조립되는 열적 액추에이터로서 가열 어레이가 사용되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    열적 액추에이터는 매우 미세한 와이어를 갖는 가열 지역(101)을 갖는 가열 어레이를 포함하며, 각각의 개별 가열 지역(101)의 가열 전류는 개별적으로 설정될 수 있는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
23. 제22항에 있어서, 가열 어레이의 치수는 관련 광학 구역이 가열 지역으로 완전히 커버되도록 선택되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
24. 제22항에 있어서,
    관련 광학 구역 외부의 구역이 가열 지역으로 커버되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 가열 지역에 온도 센서(606)가 구비되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
26. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    온도 센서(606)가 가열 지역보다 감소되거나 거친 그리드 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
27. 제18항 내지 제26항 중 한 항에 있어서,
    냉각 유동(602)의 공급을 위해 유동 방향으로 광학 소자(601)의 상류에 위치하는 유입 채널(608)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
28. 제27항에 있어서,
    유입 채널(608)의 길이는 유동 채널(604)의 높이의 대략 10배 내지 20배인 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    유동의 수력 프로파일을 부분적으로 또는 완전히 형성하기 위해 유입 채널(608)의 제1 단열 섹션을 포함하고, 유동의 열적 프로파일을 형성하기 위해 기준 온도에서 안정화되는 등온 벽을 갖는 제2 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
30. 제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    수력 입구와 열적 입구가 조합되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
31. 제18항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 채널(604)은 일정한 단면을 갖는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
32. 제18항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동 채널(604)은 유동(602)을 편향시키기 위한 엘보우(609)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
33. 제32항에 있어서,
    엘보우(609)는 연속적인 단면 수축을 갖는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
34. 제18항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    벤튜리 노즐 형태로 형성된 배출 채널(610)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
35. 제18항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동(602)이 둘로 분할되고, 한 쌍의 엘보우(609')를 거쳐서 편향되며, 두 개의 개별 채널(612)을 거쳐서 복귀되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
36. 제18항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학적 관련 구역 뒤에 단수 또는 복수의 제한부(611)가 설치되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
37. 제18항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    유동(602)을 편향시키기 위한 배플 판(613)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
38. 제18항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    열적 액추에이터는 전도체 트랙(3)을 급전 와이어(301)와 가열 와이어(302)의 섹션들의 교호 배치로서 형성함으로써 가열 지역(101)으로 구성되는 가열 어레이(100)를 형성하는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
39. 제38항에 있어서,
    급전 와이어(301)는 낮은 임피던스를 가지며, 가열 와이어(302)는 단면 감소에 의해 높은 임피던스를 갖는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
40. 제38항 또는 제39항에 있어서,
    저항이 급전 와이어(301)의 저항보다 큰 가열 와이어(302) 용으로 제2 전도체 재료가 사용되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
41. 제38항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 와이어(302)의 유효 길이는 가열 와이어(302)의 사행 구조에 의해 연장되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
42. 제41항에 있어서,
    가열 와이어(302)의 복수의 사행 섹션들은 평행하게 배열되고 바이패스(307)로 횡단 연결되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
43. 제38항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    급전 와이어(301)용 재료로서 Ag, Cu, Au, Al, Wo, Mo, Sn 또는 Ni가 선택되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
44. 제38항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 와이어(302)용 재료로서 Ni, Pt, Cr, Si 또는 Ge가 선택되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
45. 제38항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 어레이(100)의 한쪽에서는 급전 와이어(301)가 공통 버스바(305)에서 조합되고 반대쪽에서는 동일한 가열 지역(101)에 할당되는 전도체 트랙(3)이 브리지(303)에 의해 조합되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
46. 제45항에 있어서,
    브리지(303)는 유전체에 의해 제1 레벨의 전도체 트랙(3)으로부터 전기 절연되는 제2 레벨의 전도체 구조의 도움으로 구현되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
47. 제45항에 있어서,
    브리지(303)는 와이어 본딩에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
48. 제38항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 접속이 전달 보드 상으로의 와이어 본딩에 의해 구현되고, 전달 보드는 광학 소자(101)로부터 기계적으로 분리되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
49. 제38항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 접속이 가요성 전도체 필름(350)에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
50. 제49항에 있어서,
    가열 지역(101)에 할당된 급전 와이어(301)가 가요성 전도체 필름(350) 상의 공통 접촉-연결 트랙(351) 상에 앞뒤로 정렬되어 배치되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
51. 제49항에 있어서,
    가요성 전도체 필름(350)에는 S형태 또는 벨로우즈와 유사한 복수의 기복부가 제공되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
52. 제49항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    가요성 전도체 필름(350)은 접촉-연결 시리즈를 따른 섹션에서 슬롯 형성되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
53. 제49항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    가요성 전도체 필름(350)은 전기 전도성 접착제나, 이방적 전도성 접착제 또는 접착 테이프나, 이방적 전도성 테이프나, 스탬프 납땜, 노 납땜, 핫에어 납땜 또는 레이저 납땜에 의한 납땜 연결이나, 또는 와이어 본딩에 의해 광학 소자(101)의 접촉 지점에 전기적으로 접촉-연결되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
54. 제38항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    전도체 트랙(3)이 광학적으로 투명한 유전체의 층, 특히 SiO₂층으로 광학 소자(601)에 매립되는 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
55. 제18항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 매체는 기체 또는 액체인 것을 특징으로 하는
    광학 보정 장치(600).
56. 제9항 내지 제55항 중 어느 한 항의 특징을 갖는 광학 보정 장치(208, 600)를 포함하는 반도체 리소그래피용
    투영 노광 장치.
57. 제56항에 있어서,
    광학 보정 장치(208, 600)는 광 방향으로 제1 중간 상의 상류에 배치되고, 가짜 광 조리개가 중간 상의 근처에 배치되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
58. 제57항에 있어서,
    빛이 통과하기 위한 천공부를 갖는 광학 소자를 포함하며, 상기 천공부는 유용한 방사선은 대체로 통과할 수 있지만 가짜 광은 적어도 부분적으로 흡수되는 방식으로 구성되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
59. 제57항 또는 제58항에 있어서,
    광학 보정 장치(208, 600)는 동공 평면에 또는 그 근처에 배치되는 반면, 가짜 광 조리개는 필드에 더 가까이 배치되며 적어도 부분적으로 짧은 필드 방향의 방향으로 설계 빔 경로 옆에 측방향으로 조립되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
60. 제56항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서,
    광 방향으로 광학 보정 장치(208, 600)의 하류에 적어도 하나의 개구 조리개가 배치되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
61. 제56항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서,
    가짜 광의 억제를 위한 조리개가 광학 투영 대물렌즈의 최종 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는
    투영 노광 장치.
62. 두 개의 부분 소자(201, 202)를 포함하는 광학 소자(208)의 온도에 영향을 주기 위한 방법이며,
    하나의 광학 소자(201)는 열적 액추에이터(205), 특히 가열 소자를 구비하고, 부분 소자(201)의 에지 구역에서의 열적 액추에이터(205)는 부분 소자(201)의 내부 구역에서의 열적 액추에이터보다 조기에 또는 더 많이 구동되는
    광학 소자의 온도에 영향을 주기 위한 방법.

Images