(57)【要約】      （修正有）【課題】シール性に優れた、極端紫外線波長域用放射源のプラズマ生成室内で使用される冷却器を提供する。【解決手段】５０Ｗ／ｍＫよりも大きい熱伝導率を有する基板材料３６によって製造されるヒートシンク３７であって、基板材料３６には冷却剤が流れる冷却剤管３５が形成され、冷却剤ライン３８、３９を冷却剤管３５に接続する、金属または金属合金からなる接続片４０と、接続片４０がヒートシンク３７に接続される際に連続するラインが冷却剤管３５および冷却剤ライン３８、３９によって形成されるように接続片４０をヒートシンク３７に接続させる接続素子とを有し、金属素材または金属合金からなるシール素子が、ヒートシンク３７と接続片４０との間に配置され、連続するライン３５、３８、３９を囲み、腐食からシール素子を保護する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極端紫外線波長域用放射源（２）のプラズマ生成室（２０）で使用する冷却器であって、該冷却器は、
−５０Ｗ／ｍＫより大きな熱伝導率を有する基板材料（３６）で少なくとも一部が製造されたヒートシンク（３７）であって、その中を冷却剤が流れる冷却剤管（３５）が前記基板材料（３６）に形成されたヒートシンク（３７）と、
−冷却剤ライン（３８、３９）を前記冷却剤管（３５）に接続させる、金属または金属合金からなる接続片（４０）と、
−前記接続片（４０）が前記ヒートシンク（３７）に接続される際に、前記冷却剤管（３５）と前記冷却剤ライン（３８、３９）によって連続するラインが形成されるように、前記接続片（４０）を前記ヒートシンク（３７）に接続させる接続素子（４１、５０、５１、５２）とを有し、
金属素材または金属合金からなる第１シール素子（４２、４３、４３’）が存在し、該シール素子は、前記接続片（４０）が前記ヒートシンク（３７）に接続される際、前記ヒートシンク（３７）と前記接続片（４０）との間に配置され、前記連続するライン（３５、３８、３９）を囲み、また、前記第１シール素子（４２、４３、４３’）を腐食から保護する手段が存在することを特徴とする冷却器。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却器において、前記基板材料（３６）がセラミック基板を含むことを特徴とする冷却器。
【請求項３】
請求項２に記載の冷却器において、前記ヒートシンク（３７）が同心粗さ構造を有する前記第１シール素子のための第１接触面（５５）を有することを特徴とする冷却器。
【請求項４】
請求項２または３に記載の冷却器において、前記ヒートシンク（３７）が第１フランジ（４６）を有し、前記接続片（４０）が第２フランジ（４７）を有し、前記ヒートシンク（３７）および前記接続片（４０）が前記第１フランジ（４６）および前記第２フランジ（４７）を介して相互に接続され、前記接続素子（５０、５１、５２）が、該接続素子によって垂直力が前記第１フランジおよび前記第２フランジの対抗面にかけられるように具現化されることを特徴とする冷却器。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の冷却器において、前記基板材料（３６）には金属、金属合金および／または金属複合材基板が含まれることを特徴とする冷却器。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の冷却器において、前記第１シール素子（４３、４３’）が、閉鎖された、または開放された中空輪郭の形態の断面を有することを特徴とする冷却器。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の冷却器において、腐食から第１シール素子を保護する前記手段が第２シール素子（５３）を備え、該第２シール素子（５３）が液密的な具現化を有し、前記連続するラインを囲み、前記第１シール素子（４３、４３’）と前記連続するラインとの間に配置されることを特徴とする冷却器。
【請求項８】
請求項７に記載の冷却器において、前記第２シール素子がＯリング（５３）として具現化されることを特徴とする冷却器。
【請求項９】
請求項７または８の何れか一項に記載の冷却器において、前記ヒートシンクが同心粗さ構造を有する前記第２シール素子（５３）のための第２接触面を有することを特徴とする冷却器。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の冷却器において、腐食から第１シール素子を保護する前記手段が前記第１シール素子（４３、４３’）の腐食防止被覆を有することを特徴とする冷却器。
【請求項１１】
極端紫外線波長域用放射源のプラズマ生成室で使用する冷却器を有する光学素子であって、前記冷却器が請求項１〜１０の何れか一項に従って具現化されることを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は極端紫外線波長域用放射源のプラズマ生成室で使用する冷却器または冷却コンポーネントに関する。冷却器は、少なくとも一部が５０Ｗ／ｍＫより大きな熱伝導率を有する基板材料から製造されるヒートシンクを備え、基板材料には冷却剤の流れる冷却剤管が形成されている。冷却器はまた、冷却剤ラインを冷却剤管に接続する、金属材料または金属合金からなる接続片と、接続片がヒートシンクに接続された際に、冷却剤管および冷却剤ラインによって連続するラインが形成されるように、接続片をヒートシンクに接続させる接続素子とを有する。本発明は光学素子、特にこのような冷却器を有する反射光学素子にも関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エンジニアリングおよびマイクロシステムエンジニアリング用のナノ構造および微細構造のコンポーネントは、一般に、リソグラフィ工程によって製造され、リソグラフィ工程において、生成される構造は、その構造を有するマスクの縮小率で、投影露光装置によってコンポーネント上に転写される。
【０００３】
十分な分解能を持つ非常に小さな構造体への要求を満たすことができるように、極端紫外線（ＥＵＶ）波長域の作動光で動作する投影露光装置が増えている。このタイプのＥＵＶ投影露光装置は、影響を与えるビームに関して、光学素子に特別の要求をする。例えば、ＥＵＶ波長域に対して十分な透過性を持つ屈折光学素子を生成するために利用できる材料は、事実上ない。このため、ＥＵＶ投影露光装置に影響を与えるビームには、反射光学素子が主に使用される。反射光学素子を有するＥＵＶ投影露光装置は、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００４】
ＥＵＶ投影露光装置には、極端紫外線波長域（以下、「ＥＵＶ放射源」と称する）において電磁放射線を生成するための装置が必要である。従来技術より、このタイプのＥＵＶ放射源をＬＰＰ（レーザ生成プラズマ）放射源またはＤＰＰ（放電生成プラズマ）放射源として構成することが知られている。ＬＰＰ放射源は、例えば、特許文献３および特許文献４に開示されている。
【０００５】
ＥＵＶ放射源において、放射線を生成するために必要なプラズマは、一般に、プラズマ生成室で生成され、プラズマ生成室内において、プラズマ生成手段に加えて光学素子を設けることが可能である。プラズマ生成室内において光学素子を保護するために、パージガスまたは清浄ガスがしばしばプラズマ生成室内に導通される。さらにＥＵＶ放射源は、プラズマ生成室内を亜大気圧（真空）に設定するために使用することのできる、亜大気圧デバイスをしばしば有しており、これにより、生成されるプラズマの品質が向上する。プラズマ生成室、パージ装置および亜大気圧デバイスを有するＥＵＶ放射源は、例えば、上述の特許文献３および特許文献４から既知である。
【０００６】
ＥＵＶ放射源の動作中、プラズマ生成室内のコンポーネントおよびプラズマ生成室自身は高い熱負荷にさらされる。このため、プラズマ生成室内のコンポーネントの温度を制御する冷却装置がしばしば設けられ、これらの装置には冷却剤が供給される。
【０００７】
特許文献１は、ＥＵＶ放射源のプラズマ生成室で使用される冷却器を有する集光ミラーを開示している。集光ミラーは、熱媒体を流すことのできる導管が加工された基板を有する。導管が集光ミラーの表面に出る箇所において、導管にはネジが設けられており、これに熱媒体用の供給ラインをボルトで簡単に固定することができる。
【０００８】
特許文献１に開示された集光ミラーの冷却器は、基板内の導管とプラズマ生成室への供給ラインとの間の接続点において熱媒体が漏れ、これが光学素子の光学有効面に付着、または蓄積する可能性があり、その結果、ＥＵＶ放射源およびＥＵＶ投影露光装置の機能が損なわれる。
【０００９】
特許文献５は、冷却導管を有する冷却器を備える、ＥＵＶ用途のためのさらなる集光ミラーを開示している。この冷却器の場合、冷却剤ライン用の接続片が接着固定、はんだ接続または溶接されている。冷却剤ラインおよび冷却器または集光ミラーの接続片は、しばしば異なる材料で製造されるので、これらは一般に異なる熱膨張係数を有し、そのため冷却器の製造中または動作中の温度変化によって接続層に応力が生じ、これによって塑性変形や、極端な場合には、接続不良が生じる。接着、はんだ付けまたは溶接層の引張応力およびせん断応力はさらに、層内に存在する最小の漏れ導管を広くするという効果があり、このため冷却器の連続動作によって漏れ量が悪化する（特に熱負荷が変化する場合）。接着接続はさらに、冷却剤に溶けた冷却剤または気体の一部が浸透によって周囲に漏れる可能性があるという欠点も有する。最悪の場合、製造後の最終検査で不合格にならなかった冷却器が動作中に漏れやすくなり、動作しなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２２７８２６Ａ１号明細書
【特許文献２】ドイツ特許公開第１０２００７０５２８８５Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／００７３５９８Ａ１号明細書
【特許文献４】ドイツ特許公開第１０２０１１０８６５６５Ａ１号明細書
【特許文献５】ドイツ特許公開第１０２００９０３９４００Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、シール性に優れた、極端紫外線波長域用放射源のプラズマ生成室内で使用される冷却器を提供することである。
【００１２】
本発明の２つ目の目的は、シール性に優れた、極端紫外線波長域用放射源のプラズマ生成室内で使用される冷却器を有する光学素子を提供することである。
【００１３】
これらの目的は、請求項１に記載される特徴を持つ冷却器および請求項１１に記載される特徴を持つ光学素子によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る冷却器には、接続片がヒートシンクに接続される際、ヒートシンクと接続片との間に配置され、連続するラインを囲む、金属材料または金属合金からなる第１シール素子が存在し、また、第１シール素子を特に冷却剤による腐食から保護する手段が存在する。本発明の文脈において、「連続するラインを囲む」とは、ヒートシンク内の冷却剤管および／または接続片内の冷却剤ラインを囲むこと、および／または第１シール素子を、連続するラインが冷却剤管、第１シール素子および冷却剤ラインによって形成されるように、ヒートシンクと接続片との間に配置させることを含む。
【００１５】
金属材料または金属合金からなる第１シール素子の使用によって、ヒートシンクから接続片への移行部において耐久性、剥離性があり、気密性、液密性のあるシールを提供し、これは、例えば、冷却器がプラズマ生成室内において使用される場合のエラストマーシール素子の使用と比較すると漏れ量が少ない。腐食から第１シール素子を保護する手段は、第１シール素子と冷却剤ライン内の冷却剤との接触によって生じる第１シール素子の早期破損を防止する。
【００１６】
本発明の一実施形態において、基板材料はセラミック基板を含む。セラミック基板はプラズマ生成室内の条件下において低熱膨張、高熱伝導率、高弾性係数、低密度、良好な寸法安定性によって特徴付けられ、プラズマ環境（特に腐食）において耐薬品性に優れており、従ってこれらはＥＵＶ用途の冷却器での使用に特に適している。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態において、ヒートシンクは、同心粗さ構造（concentric roughness structures）を持つ第１シール素子のための第１接触面を有している。第１接触面は特に機械加工または化学加工によって生成され、これによって接触面に、顕微鏡的に小さい同心粗さ構造、特に溝がもたらされる。このような機械加工の例として、金属、金属合金または金属複合材基板からなる冷却器の場合には、研磨、侵食、旋削またはフライス削りがある。同心粗さ構造は、冷却剤管および冷却剤ラインによって形成される連続するラインの中心の周り、または第１接触面のその他の点の周りに形成することができる。第１接触面に同心粗さ構造を生成する加工工程を選択することにより、連続するラインに対して半径方向に走る粗さ構造または溝による漏れ量を最小限に抑え、これにより、第１接触面と第１シール素子との間のシールが半径方向において改善される。
【００１８】
本発明のさらなる実施形態において、ヒートシンクは第１フランジを有し、接続片は第２フランジを有し、ヒートシンクおよび接続片は第１フランジおよび第２フランジを介して相互に接続される。接続素子は、接続素子によって垂直力が第１フランジと第２フランジとの対抗面にかけられるように具現化される。このために、接続素子は連続素子（例えばナットとワッシャの付いたボルト）の形態とすることができ、第１フランジおよび第２フランジの整列された穿孔または開口を通して誘導することができる。代替形態として、接続素子は、第１フランジおよび第２フランジの周りに係合されるブラケットまたはフェルールの形態であってもよい。発明の本実施形態は、ボルト固定された接続素子と比較して、ヒートシンクにおける引張応力が小さいという利点がある。本実施形態は、特に、ヒートシンクがセラミック基板から製造される場合に適している、というのも、この素材は引張荷重に対して敏感だからである。
【００１９】
本発明のさらなる実施形態において、基板の材料には、金属、金属合金および／または金属複合材基板がある。これらの材料も同様に、ＥＵＶ条件下における低熱膨張、良好な熱伝導率及び良好な寸法安定性によって特徴付けられ、従ってこれらはＥＵＶ用途の冷却器、特に非光学的に有効な冷却素子に容易に適合させることができる。
【００２０】
本発明のさらなる実施形態において、第１シール素子は、閉鎖または開放された中空輪郭の形態の断面を有する。その形状のため、第１シール素子は外部負荷がかかった場合、中実の輪郭と比較してばね作用が増大する。ヒートシンクが接続片と接合される際に、例えば接続素子によって垂直力が第１シール素子にかけられ、このシール素子が変形し、第１シール素子とヒートシンクとの間、および第１シール素子と接続片との間の接触面が広がる。これによってシールが改善される。
【００２１】
本発明のさらなる実施形態において、腐食から第１シール素子を保護する手段は第２シール素子を備え、これは液密的な具現化（liquid-tight embodiment）を有し、ヒートシンク内の冷却剤管と接続片内の冷却剤ラインとによって形成された連続するラインを囲み、第１シール素子と連続するラインとの間に配置される。これによって冷却剤の特に液体成分が、連続するラインから第１シール手段へと通過するリスクが減少し、従って、第１シール素子の腐食が少なくとも大幅に防止される。この点に関しては、第２シール素子が液密性に構成されていれば十分である。第２シール素子の気密的な具現化（air-tight embodiment）は必ずしも必要ではない、というのも、例えば浸透によって第２シール素子に侵入する冷媒の気体成分は、金属材料または金属合金からなる第１シール素子によって確実に抑えられるからである。さらに、第１および第２シール素子を備える具現化により、２つのシール素子の内の一つに不具合が生じても、保護作用が残るという利点がある。
【００２２】
本発明のさらなる実施形態において、第２シール素子はＯリングとして具現化される。市販のＯリングは費用効率が非常に高く、主に液体の冷却剤成分に対して簡単に実行可能なシール方法である。しかしながら第２シール素子は、気体の冷却剤成分に対してしばしば少しの保護しか提供しない、というのも気体媒体は特に浸透によって通り抜けるからである。しかしながら本発明に係る冷却器では、通り抜けた気体媒体はどれも、それに続く第１シール素子によって効果的に抑えられる。従って、第１シール素子と協働する、プラズマ生成室で使用される冷却器の用途のための、費用効率的で効果的なシールが提供される。
【００２３】
本発明のさらなる実施形態において、ヒートシンクは同心粗さ構造を有する第２シール素子のための第２接触面を有する。第２接触面は特に機械加工または化学加工によって生成され、これにより、顕微鏡的に小さな同心粗さ構造、特に溝が接触面に生成される。このような加工工程の例として、金属、金属合金または金属複合材料からなる冷却器の場合、研磨、侵食、旋削またはフライス削りがある。同心粗さ構造は、冷却剤管および冷却剤ラインによって形成される連続するラインの中心の周り、または第２接触面のその他の点の周りに形成することができる。第２接触面に同心粗さ構造を生成する加工工程を選択することにより、連続するラインに対して半径方向に走る粗さ構造または溝の数を最小限に抑え、これにより、第２接触面と第２シール素子との間のシールが半径方向において改善される。
【００２４】
本発明のさらなる実施形態において、腐食から第１シール素子を保護する手段は、第１シール素子の腐食防止被覆を有する。このようにして、特に液体冷却剤が使用される場合の接触腐食とそれによる漏れのリスクが低減される。これにより、第１シール素子と冷却剤ライン内の冷却剤との間の接触による、第１シール素子の早期破損が防止される。
【００２５】
極端紫外線波長域用放射源のプラズマ生成室において使用される冷却器を有する、本発明に係る反射光学素子において、冷却器は請求項１〜８の内の一項によって具現化される。
【００２６】
本発明の例示的実施形態を、図面に基づいて以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＥＵＶ用途の投影露光装置の概略図である。
【図２】本発明に係る冷却器を有するプラズマ生成室の概略図である。
【図３】接続片のヒートシンクへの接続の実施形態である。
【図４】接続片のヒートシンクへの接続のさらなる実施形態である。
【図５】フランジとして構成される、接続片のヒートシンクへの接続のさらなる実施形態である。
【図６】フランジとして構成される、接続片のヒートシンクへの接続のさらなる実施形態である。
【図７】第１シール素子と第２シール素子とを有する、接続片のヒートシンクへの接続のさらなる実施形態である。
【図８】接続片のヒートシンクへの接続のさらなる実施形態である。
【図９】接続片のヒートシンクへのオフセット接続を示す図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ線に沿った断面における、図９に示す接続を示す図である。
【図１１】シュランクオン（shrunk-on）冷却剤ラインによって接続片をヒートシンクへ接続するさらなる実施形態である。
【図１２】シュランクイン（shrunk-in）冷却剤ラインによって接続片をヒートシンクへ接続するさらなる実施形態である。
【図１３】連続するラインに対して軸方向に配置されるシール素子によって接続片をヒートシンクへ接続するさらなる実施形態である。
【図１４】シール素子のための、ヒートシンク内の接続面の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
先ず、マイクロリソグラフィＥＵＶ投影露光装置の基本的な設計を、図１を参照して説明する。このタイプの投影露光装置１はＥＵＶ放射源２を有し、これで、ＥＵＶ波長域、すなわち、１０〜１５ｎｍ、特に１３．５ｎｍの波長を有する電磁放射線が生成、集光され、照明系４の方向に放出される。照明系４はミラーの第１群５を含み、これによってマスク１７を照明するようにＥＵＶビームが形成される。マスク１７は微細構造を有し、これは縮尺してウエハ１８に転写される。マスク１７は、ミラーの第２群６からなる投影光学部１６によってウエハ１８に転写される。
【００２９】
図２はＥＵＶ放射源２の構成を例として示す。ＥＵＶ放射源はＬＰＰ放射源として構成され、プラズマが形成されるプラズマ生成室２０を備える。真空ポンプ２１はプラズマ生成室２０において１ｍｂａｒ以下の亜大気圧を生成させるために使用することができる。これによってプラズマの形成が容易になる。亜大気圧によって生じるプラズマ生成室内の移動粒子数の減少により、ＥＵＶ放射の吸収がさらに減少する。
【００３０】
プラズマ生成材料２３は、好適には液滴で、注入装置２２によってプラズマ生成室に導入することができる。プラズマ生成材料２３として、例えばスズＳｎまたはガドリニウムＧｄを使用することができる。注入装置２２は、この場合、注入装置２２によって放出されるプラズマ生成材料２３の液滴２６が楕円集光器２４の第１焦点２５に運ばれるように、形成および／または配向される。
【００３１】
好適には、間欠的に動作するレーザ２８をプラズマ生成室の外側に配置して、レーザ光線２７の生成に使用することができ、レーザ光線２７を入射窓２９からプラズマ生成室２０に誘導することができる。プラズマ生成室２０に入ると、レーザ光線２７は集光器２４の第１焦点の方向に、ミラー３０で偏向される。レーザ２８および注入装置２２のサイクル速度および配向は、この場合、レーザ光線が第１焦点において、または第１焦点のできるだけ近くで、プラズマ生成材料２３の液滴２６に入射するように同期される。レーザ照射の結果、液滴２６は突然蒸発し、ＥＵＶ照射３が生成される。
【００３２】
このようにして生成されたＥＵＶ放射３は、初期において無指向性である。ＥＵＶ放射の大部分は集光器によって集められ、プラズマ生成室２０の射出口３２を通った後、楕円集光器２４の第２焦点３１に集められる。
【００３３】
集光器２４は特に、プラズマが生成されるごく近傍において、高い熱負荷、高い放射負荷、およびプラズマ生成材料またはその化学反応成分の液滴または残留液滴によって生じる可能性のある衝撃にさらされるため、特に集光器の表面に損傷が発生し、堆積物が形成される可能性がある。これはミラー３０などの、プラズマ生成室に配置されたその他の光学素子にもいくらかあてはまる。この性質の損傷または堆積物は光学素子の反射挙動を低下させ、ＥＵＶ投影露光装置の効率の低下をもたらす。このリスクを低減させるために、ＥＵＶ放射源２はパージ装置３３を有しており、これによって光学コンポーネントを保護するパージガスの供給が可能になる。使用されるパージガスは、例えば、アルゴンＡｒ，ヘリウムＨｅ、窒素Ｎ２またはクリプトンＫｒなどの不活性ガス、またはＨ２などの反応性ガスであり、これを使って特に、光学素子の表面に存在する堆積物との清浄化学反応を生じさせることが可能となる。気体はプラズマとして供給することができる。水素プラズマは集光器の表面からのスズまたはその他の堆積物の除去に特に適している。
【００３４】
高い熱負荷のため、プラズマ生成室内の光学素子はしばしば冷却器を備える、または熱伝導接続を介して冷却器に結合される。本例示的実施形態において、集光器２４は基板材料３６からなるヒートシンク３７を有する冷却器３４を備え、冷却器の中に冷却導管３５が形成されている。冷却器は１０ｋＷ以上の量の熱を放散するように構成されている。使用される基板材料３６は、集光器の反射面から基板材料３６の冷却導管３５への良好な熱伝達を確保するため、好適には、５０Ｗ／ｍＫより大きな熱伝導率を有する材料である。特に、基板材料は、炭化ケイ素ＳｉＣまたはケイ素浸潤炭化ケイ素ＳｉＳｉＣなどのセラミック材料を含んでいてもよい。代替的または追加的に、使用される基板材料は、金属複合材基板、特に炭化ケイ素またはケイ素拡散強化材を含むアルミニウムＡｌＳｉＣまたはＡｌＳｉ、またはアルミニウムまたはＡｌＳｉｌＭｇＭｎなどのアルミ合金からなる金属基板であってもよい。その他の可能な金属基板材料には、銅、モリブデン、タングステン、ベリリウムまたはこれらの材料の合金がある。金属基板は製造および加工が低コストであるという特徴を持つ。
【００３５】
冷媒は冷却導管３５を通って流れ、冷却剤ライン３８、３９を介して冷却器に供給され、冷却器から取り出すことができる。この例示的実施形態において、冷媒は水である。冷却剤ライン３８、３９は、好適には、ハイグレード鋼で製造され、パイプ、真空フィードスルーまたはベローズなどの種々の導流素子を備えていてもよい。
【００３６】
冷却剤ライン３８，３９は接続片４０を介してヒートシンク３７に接続され、接続片４０は、ヒートシンクに接続される第１接続と冷却剤ライン３８、３９に接続される第２接続とを有する別々の接続片、または冷却剤ライン３８、３９の一体構成部品の何れかとして構成される。接続片が別々の接続片として形成される場合、冷却剤ライン３８、３９は、例えばハイグレード鋼からなるＶＣＲシールを介して接続させることができる。
【００３７】
冷却器と反射光学素子とを一体構成部品として具現化する場合、冷却導管の入口開口および出口開口と、この入口開口および出口開口に割り当てられる接続片とが、好適には、反射側から離れた冷却器３４の側面に、図２に示すように配置される。このようにして、冷却剤ラインとヒートシンクとの間の接続点で発生し得る接続力は、光学素子の光学的に効果的な側面から遠ざけられ、これによって変形のリスクが低減される。
【００３８】
本発明に係る冷却器における接続片とヒートシンクとの間のシールの基本原理を図３に基づいて以下に説明する。
【００３９】
冷却剤ライン３８の接続片４０は、ボルト結合部４１の形態の接続素子を介して冷却器３４のヒートシンク３７に接続される。この例示的実施形態において、冷却剤ライン３８および接続片４０は一体構成部品として具現化される。接続片４０およびヒートシンク３７は、接続がなされた際に、冷却剤管３５および冷却剤ライン３８によって連続するラインが形成されるように、相互に位置合わせされている。「連続するライン」という用語は、この点において、冷却剤が冷却剤ラインから冷却導管へ、またはその逆に、線状に通り越す意味であると理解されたい。
【００４０】
金属または金属合金からなるリング４２の形態の第１シール素子が接続片４０とヒートシンク３７との間に配置され、このリングは、接続片４０とヒートシンク３７との間の接続点において冷却剤管と冷却剤ラインとによって形成される連続するラインを囲み、これによってプラズマ生成室に対してシールが提供される。リング４２は、好適には、銅またはインジウムなどの軟質金属によって生成され、非円形の形状を含む、任意の所望の閉鎖形状とすることができる。
【００４１】
ボルト結合部４１により、接続片４０はヒートシンク３７に確実に保持される。さらに、リング４２にプレストレスが与えられるように、ボルト結合部によって、垂直力をリング４２にかけてもよい。その結果、プラズマ生成室内の冷却器の動作中および／または冷却器の製造中に圧力および温度の変動が生じても、シール作用が改善される。
【００４２】
図３に示す例示的実施形態において、ボルト結合部４１のボルトが係合されたネジ切りインサート６３がヒートシンクに接着接合、はんだ付け、または鋳込まれている。ネジ切りインサート６３は好適には、逃げ溝によって引き抜かれないように固定されている。代替的実施形態として、接続素子をフランジの連続ボルト結合部としても具現化することができる（例として図５に示す）。図示しないさらなる例示的実施形態において、接続素子としてリベットを設ける。
【００４３】
腐食から保護するために、第１シール素子は腐食防止被覆を有し、これは好適には、接続片をヒートシンクへ接続する際、表面に存在する粗さ構造に押し付けられるように、軟質材料からなる。これによってシール作用が改善される。被覆は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、またはＰＴＦＥからなる。
【００４４】
図４および図５は代替シールまたは追加シールを示す。図４に示す例示的実施形態は図３に示す実施形態と、接続素子が金属材料または金属合金からなるプロファイルリング（profiled ring）４３の形態で具現化される点で異なる。この例において、リングはＣ字状の輪郭を有する。しかしながら、一般性を失わず、リングは、中空もしくは中実の輪郭、またはＵ字状の断面を持つ円形または楕円形の輪郭（図５参照）としても具現化することができる。リングの輪郭は、別の、特に弾性素材または弾性構造によって塞ぐこともできる。
【００４５】
プロファイルリング４３は接続片４０の円周溝４４に配置され、プロファイルリング４３の断面は、好適には、円周溝４４の断面よりわずかに大きく構成され、ヒートシンクが接続片に接続される際、プロファイルリングが圧縮されるようにする。その結果、プロファイルリング４３とヒートシンク３７または接続片４０との間の接触面が拡大され、その結果、シール作用が改善される。図３に示す例示的実施形態と同様に、プロファイルリング４３には腐食防止被覆が設けられ、この被覆は、好適には、接続片をヒートシンクへ接続する際、表面に存在する粗さ構造に押し付けられるように、軟質材料からなる。これによってシール作用が改善される。被覆は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、またはＰＴＦＥからなる。
【００４６】
図５に示す例示的実施形態において、ヒートシンク３７は冷却剤管３５を有する接続ライン４８を有し、冷却剤管３５はヒートシンク３７において主冷却剤管４９から分岐している。主冷却剤管４９はヒートシンク３７の表面５６近くを走り、これを介して放散される熱の大部分が動作中に取り込まれる。表面５６はミラー、特に集光ミラーの反射面として具現化することができる。
【００４７】
冷却剤管３５は第１フランジ４６の開口部に広がっている。接続片４０は第１フランジ４６に形状的に適合する第２フランジ４７を備える。ヒートシンク３７と接続片４０との間の接続点における第１フランジ４６と第２フランジ４７とを有する冷却器の構成により、図５に示すように、接続片４０をヒートシンク３７に接続するための連続した接続素子を使用することが可能になる。図５に示す例示的実施形態において、設けられる接続素子はナット５１とワッシャー５１付きのボルト５０または支持片５２である。接続素子がヒートシンク３７にボルトで固定される図３および図４に示す接続と比較すると、連続する接続素子によってシール点におけるより大きな垂直力の生成が可能となり、その結果、第１シール素子のシール作用が改善される。ワッシャーまたは支持片に向うヒートシンク３７上の接触面は、好適には、できる限り滑らかな表面が形成されるように加工される。これによって、ヒートシンクが接続片に接続される際、ノッチ効果の結果として、ヒートシンク内の引張応力を低減させることができ、これは冷却器が基板材料としてセラミックで構成される場合には特に重要である。フランジ４６および４７は、好適には、リブまたはその他の支持構造体（図５には示さず）によって、接続ライン４８および／またはヒートシンクに対して支持される。本明細書に記載する全てのシール素子は、図５に示すフランジ接続または図３もしくは図４に示す接着接続として使用することができる。
【００４８】
図６は、本発明に係る冷却器の接続片とヒートシンクとの間のシールの代替実施形態を示す。この場合、第１シール素子は平円板５３として基本的な形態で具現化される。接続片４０および／またはヒートシンク３７において、シールの接触面には外周切り込み４５が設けられ、これは接続片４０のヒートシンク３７への接続の際、円板５３に押し込まれる。円板５３は、この場合、好適には銅などの軟質金属素材で製造され、例えば、押し込まれる前は矩形の断面を有している。図３に示す例示的実施形態と同様に、円板５３には腐食防止被覆が設けられている。
【００４９】
図７は接続片とヒートシンクとの間にシールを有する冷却器の更なる例示的実施形態を示す。この例示的実施形態は上述の例示的実施形態と、腐食から第１シール素子を保護する手段が、冷却剤管と冷却剤ラインとによって形成される連続するラインを囲み、第１シール素子と連続するラインとの間に配置されるＯリング５３の形態の第２シール素子を備える点で異なる。
【００５０】
本例示的実施形態において、第１シール素子は開口中空輪郭を有するプロファイルリング４３’として具現化される。図示しないさらなる例示的実施形態において、第１シール素子は円板または別の形態としての、閉鎖された中空の輪郭として形成することもできる。図示しないさらに別の例示的実施形態において、第１シール素子は閉鎖された中空輪郭を有し、中空輪郭の内部が弾性素材および／または弾性構造体で充填されたリングとして具現化される。これによってリングのばね作用が改善される。この例示的実施形態と上述の例示的実施形態との大きな違いは、第１シール素子を備えることができるが、これに腐食防止被覆を備える必要のない点である、というのも、第２シール素子は腐食から第１シール素子を保護する手段としてすでに存在しているからである。
【００５１】
ヒートシンク３７は接続片４０を接続するための第１フランジ４６を有する。接続片４０には第２フランジ４７が設けられ、第１フランジ４６および第２フランジ４７の接触面の形状は相互に適合している。接続片４０およびヒートシンク３７はフランジにおいて、連続するボルト結合部によって相互に接続される。ボルト結合部を締め付けることにより、比較的大きな垂直力をプロファイルリング４３’およびＯリング５３において発生させることができ、その結果、シール作用が改善される。
【００５２】
Ｏリング５３によって、冷却剤の特に液体成分、特に水が連続するラインからプロファイルリング４３’に浸透するリスクが低減され、このため、プロファイルリング４３’の腐食が少なくとも大幅に防止される。液密であるが、必ずしも気密である必要のない第２シール素子と、金属または金属合金からなる気密性のある第１シール素子との組み合わせによって効果の高いシールが提供され、これは特に冷却器がプラズマ生成室内の条件で使用される場合に適している。Ｏリングは、例えば、フッ素ゴム（ＦＫＭ）またはパーフルオロゴム（ＦＦＫＭ）によって製造することができる。これらの材料は低浸透という特徴を有している。
【００５３】
図８は接続片とヒートシンクとの間にシールを有する冷却器のさらなる例示的実施形態を示す。この例示的実施形態は上述の例示的実施形態と、設けられる接続素子が、接続片４０のフランジとヒートシンク３７自身とを係合するブラケット５４である点で異なる。
【００５４】
図９および図１０は、接続片とヒートシンクとの間にシールを有する冷却器のさらなる例示的実施形態を示す。この例示的実施形態において、ヒートシンク３７内の冷却剤管は接続体４０の接触面５５にオフセットして具現化される。「オフセット」という用語は、冷却剤管の一部３５’が、ヒートシンク３７内の主冷却剤管４９に対して平行に、または６０°以下の角度で走ることを意味する。
【００５５】
接触面５５において、ヒートシンク３７は接続体４０に対して第１シール素子４３、および適切であれば、上述の例示的実施形態の内の一つによる第２シール素子によってシールされる。
【００５６】
図１０は、図９のＡ−Ａ線に沿った断面における、ヒートシンク３７と接続片４０との間の接続を示す。本例示的実施形態において、接続素子はナット５１およびワッシャー付きボルト５０または支持片５２として具現化され、冷却剤管のオフセット部３５’に少なくとも略平行に配置される。冷却剤管のオフセットされた実施形態により、ヒートシンク３７および／または接続片４０を、接続素子の場所において中実の形態に構成することが可能となる、つまりこれらに、接続素子の軸に沿って比較的大量の材料を提供することが可能となる。これによってヒートシンク３７および／または接続片４０の材料における応力が低減する。この実施形態はセラミック材料がヒートシンクの基板材料として使用される場合に特に都合が良い。一般に、接続部を、圧力がセラミックにかかるように、セラミック素材で具現化することが推奨される、というのもセラミックは引張応力の変動に対して著しく敏感だからである。しかしながら、このような接続の場合、コンポーネントの欠陥につながる引張応力は、圧縮応力のすぐ周りにしばしば発生する。引張応力は、図９および図１０に示す実施形態によって低減される、または大幅に回避される。
【００５７】
図９および図１０に示す実施形態はさらに、接続素子によって第１シール素子にかけられる垂直力が、ヒートシンク３７の表面５６に少なくとも略平行に、および少し離れて作用し、これを介して熱負荷が取り除かれることによって特徴付けられる。ヒートシンク３７と接続片４０との間の接続点は表面５６から分離されるため、表面に生じる応力はない、またはほんの僅かである。これによって表面５６の変形は少なくとも大幅に回避される。これは表面５６が光学素子の光学的に有効な表面の形態の場合、特に重要である。
【００５８】
図１１〜図１３は、接続片４０とヒートシンク３７との間にシールを有する冷却器のさらなる例示的実施形態を示す。これらの例示的実施形態において、接続片４０はヒートシンク３７上に収縮される（shrunk onto）（図１１）、もしくはネジ留めされる、またはヒートシンク内に収縮（shrunk in）（図１２および図１３）もしくはネジ留めされる。上述の例示的実施形態による全てのシール素子は第１シール素子４３として、そして適切であれば第２シール素子５３として使用することができる。
【００５９】
図１３は接続片４０とヒートシンク３７との間にシールを有する冷却器のさらなる例示的実施形態である。図７に示す例示的実施形態と同様に、冷却器は第１シール素子４３”を有し、これはこの場合、楕円形の輪郭を有する気密リングとして具現化される。第２シール素子は液密Ｏリングとして具現化される。図７に示す例示的実施形態とは対照的に、接続片４０はコネクタ５８を含み、これはヒートシンク３７内の受容開口部５９に受容される。冷却剤ライン３８はコネクタを通り、コネクタ５８の端面における開口部に出る。ヒートシンク３７と、第１シール素子４３”および第２シール素子５３の接続片４０との接続面は、コネクタ５８の外側の連続するラインの中心軸５７に対して軸方向に形成される。尚、上述のシール素子のその他の実施形態も全て、接続面を図１３に示すように軸方向に配置して、冷却器において使用することができる。本例示的実施形態は、高度に有効なシールと組み合わせた特に小型化された構造によって特徴付けられる。
【００６０】
上述の全ての例示的実施形態において、ヒートシンク内の第１シール素子および適切であれば第２シール素子の接続面は、好適には、加工工程によって製造され、これによって表面の、顕微鏡的に小さい同心粗さ構造がもたらされる。このような表面構造の一例を図１４に示す。この場合、冷却剤管３５の出口開口部６１の周りのヒートシンク３７の表面における接続面５５はフライス削りによって加工され、圧延方向（milling axis）は冷却剤管の中心軸に沿って配向される。これは顕微鏡的に小さな溝６０を形成し、これらの溝は出口開口部６１の周りに同心円状に配向され、この開口部は、第１シール素子と協働して、冷却剤管３５の中心軸に対する半径方向６１のシール作用を向上させる。適切な代替的な表面加工工程には、その他の機械的または化学的な製造工程もあり、これらによって、研磨または侵食などのように、冷却剤管または冷却剤ラインの中心軸に対して非半径方向の部分を有する、概して微視的に小さい粗さ構造をシール素子の接触面に生成することが可能となる。
【００６１】
ＥＵＶ投影露光装置のプラズマ生成室に生じる高い熱負荷のため、熱を放散するための冷却器の使用がしばしば要求される。この場合の冷却器は熱負荷の変動および粒子の衝突に耐えるためのものであるが、真空環境では少なくとも漏れ量が低くなければならない。プラズマ生成室の動作を確実に行うために、特に、冷却剤または冷却剤の成分が真空環境に全く入らない、またはほんの少しのみ入るようにしなければならない。従って、冷却器と接続ラインとの間の接続の実施形態に特に高い需要がある。
【００６２】
本発明に係る冷却器は、プラズマ生成室の条件下における特に高い品質のシールによって特徴付けられる。シールの品質はヘリウムが充填された際の漏れ量によって決定することができる。漏れ量Ｑ１は、本明細書において、Ｑ１＝（Δｐ * ｖ）／Δｔと定義され、Δｐは圧力差、Ｖは充填容積、Δｔは測定時間である。本発明に係る冷却器により、１０−５ｍｂａｒ*ｌ／ｓ未満、特に１０−６ｍｂａｒ*ｌ／ｓ未満の漏れ量の達成が可能となる。さらに本発明に係る冷却器は、水または酸素の大変小さな浸透によって特徴付けられる。
【００６３】
従来技術と比較して、溶接、はんだ付けまたは接着結合などによる、接続片とヒートシンクとの間の一体接続において、金属素材または金属合金からなる第１シール素子の使用により、冷却器の製造中、接続層にキャビティが形成されないというさらなる利点がある。既知の一体接続におけるキャビティは、封入された気体がプラズマ生成室の真空環境に経時的に逃げ込み、プラズマ生成室の機能が損なわれてしまうというリスクを伴う。
【００６４】
最後に、本発明に係る冷却器は、例えば修理のために、室温で接続片をヒートシンクから分離できるという特徴がある。これとは対照的に、従来の溶接またははんだ付け接続においては加熱しなければならず、このため、冷却器、特に冷却器に接続される光学素子に損傷をもたらす可能性がある。本発明を、極端紫外線波長域用放射源のプラズマ生成室で使用される冷却器について説明した。代替的実施形態において、冷却器またはこのような冷却器を有するコンポーネントには、一般に、プラズマを生成する、またはプラズマを外部から導入するあらゆる種類の真空チャンバを設けることができる。このような真空チャンバは、例えば、イオンあるいはプラズマ源、またはスパッタ装置あるいはマグネトロンスパッタ源に存在する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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