(57)【要約】      （修正有）【課題】ＧＩＣの熱負荷に起因する光学歪みを最小化する。【解決手段】極端紫外光リソグラフィに用いられる斜入射集光器（ＧＩＣ）の蒸発熱管理システムおよび方法を、ジャケット１６０と組み合わされて、前端を有する構造体を形成するとともに、チャンバを画定するＧＩＣシェル１１０を備えている。このチャンバは、少なくとも一つのウィッキング層２００Ｍを運転可能に備える。このウィッキング層は、導管２４０によって、冷却液を貯める貯留槽２５２に接続されている。前端に熱が加えられたとき、冷却液は、ウィッキング層の毛細管現象により、重力の助力を受けて、復水システム２５０からチャンバに送られる。これと同時に、蒸気は、チャンバから復水システムへ、逆方向に送られる。復水システムにおいて、凝縮された蒸気から熱が除去されることにより、ＧＩＣミラーシェルが冷却される。【選択図】図６Ａ
2012235109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射内面、およびこれとは反対の外面を有するＧＩＣミラーシェルと、
内面を有しており、前記ＧＩＣミラーシェルに取り付けられて前端および後端を有するチャンバを画定し、前記チャンバの前記後端に蒸気流路が流体接続されるジャケットと、
前記ＧＩＣミラーシェルの前記外面に対して熱的に接触するように隣接して配置されている、少なくとも一つのウィッキング層と、
前記少なくとも一つのウィッキング層を支持するとともに、蒸気流路となる導管と、
前記導管および前記少なくとも一つのウィッキング層に流体接続された復水システムであって、前記少なくとも一つのウィッキング層に、前記復水システムから前記導管および前記チャンバを通る冷却液の毛細管流動を実現させるとともに、前記チャンバおよび前記蒸気流路を通して前記復水システムに至る冷却液の蒸気の逆流を実現させる復水システムとを備える、斜入射集光器（ＧＩＣ）ミラー冷却アセンブリ。
【請求項２】
前記ジャケットの前記内面に対して熱的に接触するように隣接して配置された第２のウィッキング層をさらに備えている、請求項１に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項３】
前記冷却液は、水、メタノール、エタノール、およびアンモニアの内、少なくとも一つを含んでいる、請求項１または２に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項４】
前記ＧＩＣミラーシェルと前記ジャケットとの間には、少なくとも一つの柔軟接合部が含まれている、請求項１から３のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項５】
前記柔軟接合部は柔軟部材を含んでいる、請求項４に記載のＧＩＣミラー冷却センブリ。
【請求項６】
前記柔軟部材は、ヒンジ、湾曲材、ベローズ、ガスケット、およびエポキシの内、少なくともいずれか一つを含んでいる、請求項５に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項７】
前記柔軟接合部は、溶接継手あるいはロウ付け継手を含んでいる、請求項４に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項８】
前記少なくとも１つのウィッキング層は、金属フォーム、硝子フォーム、網状プラスチック、網状ポリマー、編み込みプラスチック、および編み込みポリマーからなるウィッキング材料群から選択されたウィッキング材料で形成されている、請求項１から７のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項９】
前記少なくとも１つのウィッキング層の厚さは、２０ミクロンから２ｍｍの範囲である、請求項１から８のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項１０】
前記チャンバの幅は、１ｍｍから８ｍｍの範囲である、請求項１から９のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項１１】
前記ＧＩＣミラー冷却アセンブリの前記前端と隣り合う位置において動作可能に配置された、積極的に冷却される熱シールドをさらに備えている、請求項１から１０のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項１２】
前記復水システムは、前記冷却液を前記ウィッキング層に供給し、前記導管からの蒸気を受け入れるとともに、蒸発潜熱を取り除くことによって前記蒸気を凝縮して冷却液にする、請求項１から１１のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項１３】
前記復水システムに流体接続されており、入れ子状に形成された複数のＧＩＣ冷却アセンブリで構成されている、請求項１から１２のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項１４】
前記復水システムは、前記チャンバとの関係で、前記冷却液の流れが重力の助力を受けられる位置に配置されている、請求項１から１３のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリ。
【請求項１５】
反射レチクルを照らす極端紫外光（ＥＵＶ）リソグラフィシステムであって、
ＥＵＶ源と、
ＥＵＶを受けるとともに、集光されたＥＵＶを形成する、請求項１から１４のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却アセンブリと、
前記集光されたＥＵＶを受けるとともに、前記反射レチクルの照射に用いる集束ＥＵＶを形成する照明器とを備えているＥＵＶリソグラフィシステム。
【請求項１６】
感光性半導体ウエハ上にパターン像を形成するＥＵＶリソグラフィシステムであって、
前記反射レチクルの下流側に配置され、前記反射レチクルからの反射ＥＵＶを受けるとともに、前記ＥＵＶから前記感光性半導体ウエハ上にパターン像を形成する投影光学システムをさらに備えている、請求項１５に記載のＥＵＶリソグラフィシステム。
【請求項１７】
外面を有するＧＩＣミラーシェルを、内面を有するジャケットに取り付けて、チャンバ、前端、および後端を有する構造体を形成し、
前記ＧＩＣミラーシェルの前記反射外面および前記ジャケットの前記内面のそれぞれに、相対する共形ウィッキング層を設けてチャンバのヒートパイプを規定し、
極端紫外線（ＥＵＶ）および他のバックグラウンド放射をするＥＵＶ源からの光で前記構造体を照射して、前記構造体を加熱するとともに、前記ウィッキング層を通る冷却液を十分に加熱して前記ヒートパイプの稼働を開始することにより蒸気を生じさせ、さらに
前記チャンバの後端において前記チャンバから蒸気を取り除く、斜入射集光器（ＧＩＣ）ミラー冷却アセンブリを気化冷却する方法。
【請求項１８】
取り除かれた前記蒸気を離れた場所で凝縮させて冷却液に戻し、さらに
冷却液を凝縮するに際し、蒸発潜熱を取り除く工程を備えている、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
冷却液貯留槽から前記チャンバに至る冷却液の毛細管流動が重力に助力されている、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
チャンバと、先端と、後端とを有するような構造を形成する内面を有するジャケットを、外面を有するＧＩＣミラーシェルに取り付け、
少なくとも一つのウィッキング層を前記チャンバ内に運転可能に構成して、前記チャンバ内にヒートパイプを規定し、
毛細管現象により、前記少なくとも一つのウィッキング層において第１の方向に冷却液を引き込むとともに、前記チャンバ内において、前記第１の方向とは逆の方向である第２の方向に進む蒸気を冷却液から生成する気化冷却サイクルを開始し、さらに、
前記チャンバの後端から蒸気を排出する、気化冷却による斜入射集光器（ＧＩＣ）ミラー冷却アセンブリの冷却方法。
【請求項２１】
少なくとも一つの外部熱源やＥＵＶ源を用いた前記気化冷却サイクルの開始工程をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
凝縮された冷却液を貯める貯留槽を用いて、前記排出された蒸気から潜熱を除去する工程をさらに備えており、
前記貯留槽は、熱交換器に対して熱的に接触している、請求項２０または２１に記載の方法。
【請求項２３】
重力の方向に構成材が向くように前記第１の方向を合わせる工程を含む、請求項２０から２２のいずれか一つの請求項に記載の方法。
【請求項２４】
反射内面と、これとは反対側の外面と、前端とを備えているＧＩＣミラーシェルと、
前記ＧＩＣミラーシェルの外面に対応配置され、冷却液を気化させることによって前記ＧＩＣミラーシェルの前記前端に加えられた熱を除去するヒートパイプと、
前記ヒートパイプに流体接続され、前記ＧＩＣミラーシェルから離れた位置において、前記蒸気を受け入れるとともに凝縮する復水システムを備えている、斜入射集光器（ＧＩＣ）ミラー冷却システム。
【請求項２５】
前記ヒートパイプは、冷却液貯留槽からの冷却液の毛細管流動を促進させる少なくとも一つのウィッキング層を有しているとともに、前記冷却液の前記毛細管流動とは反対方向の蒸気流を促進する蒸気流路を有している、請求項２４に記載のＧＩＣミラー冷却システム。
【請求項２６】
前記冷却液の前記毛細管流動は、重力によって助力されている、請求項２５に記載のＧＩＣミラー冷却システム。
【請求項２７】
前記少なくとも一つのウィッキング層は、金属発泡体、ガラス質発泡体、網状プラスチック、網状ポリマー、織物プラスチックおよび織物ポリマーのグループから選択されるウィッキング材料を備えている、請求項２５または２６に記載のＧＩＣミラー冷却システム。
【請求項２８】
前記少なくとも一つのウィッキング層の厚さは、２０ミクロンから２ｍｍの範囲である、請求項２５から２７のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却システム。
【請求項２９】
与えられる熱は、前記ＧＩＣミラーシェルの前記前端の近傍に配置された極端紫外線（ＥＵＶ）源によって生成される、請求項２４から２８のいずれか一つの請求項に記載のＧＩＣミラー冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１１年５月４日付出願の米国仮特許出願第６１／５１８，３７８号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、斜入射集光器（ＧＩＣ）に関し、特に、極端紫外光（ＥＵＶ）リソグラフィに使用される、ＧＩＣの蒸発熱管理システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィは、線幅約２７ｎｍあるいはそれよりも小さいライン幅の半導体デバイスの製造に最適なリソグラフィプロセスとなると考えられている。ＥＵＶの公称波長は、１３．５ｎｍであり、ＥＵＶを集光および結像するためには特別な光学装置を使用する必要がある。
【０００４】
光源からの光の集光に用いられるＥＵＶ光学システムの一例として、斜入射集光器（ＧＩＣ）がある。ＧＩＣは、一般に、ＥＵＶ源からのＥＵＶを斜入射角にて受けるとともに、総合的なシステム光学設計により、遠距離場におけるＥＵＶ分布が所定の均一さとなるように受けた光を中間集光点に集中させて反射させるように構成され、一つ又は複数の同軸に配置されたＧＩＣミラーシェルを備えている。
【０００５】
ＥＵＶリソグラフィ用に設計された放射線源は、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）およびレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）を有している。これら放射線源の変換効率は数％であり、ＥＵＶの生成に要するエネルギーのほとんどは、一つ又は複数のＧＩＣミラーシェルに入射可能な赤外線、可視光、ＵＶ放射線、およびエネルギー粒子に変換される。この広範囲の放射線により、一つ又は複数のＧＩＣミラーシェルに相当量の熱負荷が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公報第２０１０／０２８４５１１号
【特許文献２】米国特許出願公報第２００４／０２６５７１２号
【特許文献３】米国特許出願公報第２００５／００１６６７９号
【特許文献４】米国特許出願公報第２００５／０１５５６２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このため、当該ミラーに吸収された熱がＧＩＣの性能に実質的に悪影響を及ぼすとともに、当該ＧＩＣを破損させるのを避けるため、各ＧＩＣミラーシェルを冷却する必要がある。とりわけ、一つ又は複数のＧＩＣミラーシェルの歪みを防止するため、高負荷状態において冷却を実施する必要がある。これは、反射レチクルによる照明光の均一性および安定性がＥＵＶリソグラフィにおける品質管理の重要な側面だからである。特に、ＧＩＣへ熱負荷は循環するため、ＧＩＣから照明器の入力開口に供給されるＥＵＶの強度および角度分布は、大きく変化してはならない。ＧＩＣ放射線パターンの遠隔フィールドにおいて、ある程度の度合いの放射の均一性が求められるが、この均一性は、ＧＩＣミラーシェルの歪みや形状誤差によって損なわれる。
【０００８】
これまで、基本的にすべてのＥＵＶリソグラフィ用ＧＩＣは、研究室用あるいは開発中の「アルファ」システム用として、高度に制御された管理条件下で使用されてきた。このため、商業的に実行可能なＥＵＶリソグラフィシステムに用いられるＧＩＣの熱管理システムについての取り組みは、ほとんどなされてこなかった。実際、そのような商業システムにおいてより高いＥＵＶパワーの要求が増えるにつけ、ＧＩＣへの熱負荷も増大してきている。このため、商業用ＥＵＶリソグラフィシステムにおいて、熱負荷に起因する光学歪みを最小化するため、より効率的かつ効果的な熱管理システムをＧＩＣに適用する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る、気化を利用したＧＩＣミラーシステムの熱管理システムおよびその方法は、ＧＩＣミラーに対して複雑かつ嵩の高い冷却液用配管を必要とすることなく、実際の商業用ＥＵＶリソグラフィの高負荷条件下での冷却を行うものである。本発明のシステムは、さらに、大面積の光学表面の熱歪みを最小化するため、当該光学表面における実質的に均一な温度分布を維持することができる。
【００１０】
開示された、気化を利用する方法に特有の長所は、冷却プロセスが自動制御になるということである。すなわち、より高い負荷を受ける光学構造の領域は、より高温となる傾向にあることから、その領域では、気化率が高くなって、冷却率もより高くなる。
【００１１】
気化冷却システムの一例は、ＧＩＣミラーシェルの外面に、ヒートパイプを規定するＧＩＣミラー冷却アセンブリを形成する工程を含んでいる。当該ヒートパイプの運転は、ＥＵＶ源から放射される広い波長域の光を用いてＧＩＣミラーシェルを加熱することによって開始される。別の方法として、気化冷却プロセスを開始するように構成された外部ヒーターを用いて、ＥＵＶ源を起動させる前に、当該ヒートパイプを起動させてもよい。供給された熱は、加熱された表面に隣り合うウィッキング層を通る冷却液を蒸発させる。その蒸気は、ＧＩＣミラー外面から当該蒸気を液化する復水システムに送られる。このシステムに、ＧＩＣミラーシステムの前端（ＥＵＶ源に最も近い端）を保護するための熱およびエロージョン・シールドを設けてもよい。
【００１２】
当該ヒートパイプの構成によれば、ＧＩＣミラーシェルに熱的に接触する冷却配管網を用いた場合に生じ得る、ＧＩＣミラー反射表面の空間変調を避けつつ、ＧＩＣミラーシェル全体の実質的に均一な冷却を実施することができる。さらに言えば、本明細書で開示される、ＧＩＣの気化を利用した熱管理システムおよびその方法では、比較的高い流速で多量の冷却液を通流させることなく、効率的な冷却を実現することができる。さらに、気化を利用した熱管理システムおよびその方法は、ＧＩＣミラーシェルに単に数ミリメートルの幅を与えるだけで、実施することができる。これにより、ＥＵＶ源と中間集光点との間の光学経路が不明瞭になるおそれを最小化可能な入れ子状のＧＩＣミラーシェル構造を実現できるロープロファイル設計となる。
【００１３】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリは、ＧＩＣミラーシェル、ジャケット、少なくとも１層のウィッキング層、導管、および復水システムを備えている。このＧＩＣミラー冷却アセンブリは、ＧＩＣミラーアセンブリに熱を加えることによって使用可能となる。ＧＩＣミラーシェルは、反射内面と、反対側の外面とを有している。ジャケットは、内面を有している。このジャケットは、ＧＩＣミラーシェルと組み合わされて、前端および後端を有するチャンバを画定する。蒸気導管は、当該チャンバの後端に接続されている。少なくとも１層のウィッキング層は、ＧＩＣミラーシェルの外面に隣接するように配置されていると共に、当該外面に対して熱的に接触している。導管は、少なくとも１層のウィッキング層を支持している。この導管は、蒸気導管を規定している。復水システムは、導管、および少なくとも１層のウィッキング層に接続されている。少なくとも１層のウィッキング層は、復水システムから、導管およびチャンバを通した冷却液の毛細管流動、およびチャンバおよび蒸気導管を通して復水システムに至る気化した冷却液の逆流を後押しする。アセンブリの前端に十分な量の熱が与えられたときに、冷却液の毛細管流動が生じる。
【００１４】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリは、さらに、第２のウィッキング層を備えるのが好適である。この第２のウィッキング層は、ジャケットの内面に隣接すると共に、当該内面に対して熱的に接触している。
【００１５】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、冷却液は、少なくとも、水、メタノール、エタノール、およびアンモニアのいずれか一つを含むのが好適である。
【００１６】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、ＧＩＣミラーシェルとジャケットとの間には、少なくとも１つの柔軟接合部が設けられていることが好適である。
【００１７】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、前記柔軟接合部は、柔軟部材を含むことが好適である。
【００１８】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、前記柔軟部材は、少なくとも、ヒンジ、湾曲材、ベローズ、ガスケット、およびエポキシのいずれか一つを含むことが好適である。
【００１９】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、前記柔軟接合部は、溶接継手あるいはロウ付け継手を含むのが好適である。
【００２０】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、少なくとも１つのウィッキング層は、金属フォーム（金属発泡体）、硝子フォーム、網状プラスチック、網状ポリマー、編み込みプラスチック（編み込みラバー）、および編み込みポリマーからなるウィッキング材料群から選択されたウィッキング材料で形成されることが好適である。
【００２１】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、少なくとも１つのウィッキング層の厚さは、２０ミクロンから２ｍｍの範囲であることが好適である。
【００２２】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、チャンバの幅は、１ｍｍから８ｍｍの範囲であることが好適である。
【００２３】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリは、さらに、積極的に冷却される熱シールドを備えるのが好適である。この積極的に冷却される熱シールドは、ＧＩＣミラー冷却アセンブリの前端の近傍において動作可能に配置されている。
【００２４】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、復水システムは、冷却液をウィッキング層に供給し、導管からの蒸気を受け入れるとともに、蒸発潜熱を取り除くことにより、当該蒸気を凝縮して冷却液にするように構成するのが好適である。
【００２５】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリは、さらに、複数のＧＩＣ冷却アセンブリを備えていることが好ましい。この複数のＧＩＣ冷却アセンブリは、前記復水システムに接続されている。また、ＧＩＣミラーシェルは、入れ子状に形成されている。
【００２６】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリは、さらに、復水システムを備えていることが好ましい。この復水システムは、チャンバとの関係で、冷却液の流れが重力の助力を受けられる位置に配置されている。
【００２７】
反射レチクルを照らすＥＵＶリソグラフィシステムは、ＥＵＶ源、上述したＧＩＣミラー冷却アセンブリ、および照明器を備えている。ＧＩＣミラー冷却アセンブリにおいて、ＧＩＣミラーシェルは、ＥＵＶを受けるとともに、このＥＵＶを集光する。照明器は、集光されたＥＵＶを受けるとともに、反射レチクルの照射に用いる集束ＥＵＶを形成する。
【００２８】
ＥＵＶリソグラフィシステムは、感光性半導体ウエハ上にパターン像を形成するのに好適である。ＥＵＶリソグラフィシステムは、さらに、投影光学システムを含んでいることが好適である。投影光学システムは、反射レチクルの下流側に配置されている。投影光学システムは、当該反射レチクルから反射されたＥＵＶを受光するとともに、当該反射ＥＵＶで感光性半導体ウエハ上にパターン像を形成するように構成されている。
【００２９】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリを気化冷却する方法は、外面を有するＧＩＣミラーシェルを、内面を有するジャケットに取り付けて、チャンバ、前端、および後端を有する構造を形成する。この方法は、さらに、ＧＩＣミラーシェルの外面およびジャケットの内面のそれぞれに、相対する共形ウィッキング層を設け、チャンバにおいてヒートパイプを規定する工程を含んでいる。この方法は、さらに、ＥＵＶおよび他のバックグラウンド放射をするＥＵＶ源からの光で構造体を照射する工程を含んでいる。これにより、当該構造体を加熱するとともに、ウィッキング層を通る冷却液を十分に加熱してヒートパイプの稼働を開始することにより蒸気を生じさせる。この方法は、さらに、チャンバの後端において当該チャンバから蒸気を取り除く工程を含んでいる。
【００３０】
この方法は、さらに、取り除かれた蒸気を離れた場所で凝縮させて冷却液に戻す工程を含むことが好適である。この方法は、さらに、冷却液を凝縮するに際し、蒸発潜熱を取り除く工程を含むことが好適である。
【００３１】
この方法では、冷却液貯留槽からチャンバに至る冷却液の毛細管流動が重力に助力されているのが好適である。
【００３２】
気化冷却によるＧＩＣミラー冷却アセンブリの冷却方法は、チャンバと、先端と、後端とを有するような構造を形成する内面を有するジャケットを備えるとともに、外面を有するＧＩＣミラーシェルを取り付ける工程を含んでいる。当該方法は、さらに、少なくとも一つのウィッキング層を当該チャンバ内に運転可能に構成して、同チャンバ内におけるヒートパイプを規定する。この方法は、さらに、毛細管現象により、少なくとも一つのウィッキング層において第１の方向に冷却液を引き込むとともに、チャンバ内において、第１の方向とは逆の方向である第２の方向に進む蒸気を冷却液から生成する工程を含んでいる。この方法は、さらに、チャンバの後端において、チャンバから蒸気を取り出す工程を含んでいる。
【００３３】
この方法は、好適には、少なくとも一つの外部熱源やＥＵＶ源を用いた気化冷却サイクルの開始工程をさらに含んでいる。
【００３４】
この方法は、好適には、凝縮された冷却液を貯める貯留槽を用いて、排出された蒸気から潜熱を除去する工程をさらに含んでいる。
【００３５】
この方法は、好適には、重力の方向に構成材が向くように第１の方向を合わせる工程を含んでいる。
【００３６】
ＧＩＣミラー冷却システムは、ＧＩＣミラーシェル、ヒートパイプ、および復水システムを備えて  いる。このＧＩＣミラーシェルは、反射内面と、これとは反対側の外面と、前端とを備えている。ヒートパイプは、ＧＩＣミラーシェルの外面に対応配置されている。このヒートパイプは、冷却液を気化させることによってＧＩＣミラーシェルの前端に加えられた熱を除去するものである。復水システムは、このヒートパイプに流体接続されている。また、復水システムは、ＧＩＣミラーシェルから離れた位置において蒸気を受け入れるとともに、これを凝縮するものである。
【００３７】
このＧＩＣミラー冷却システムにおいて、ヒートパイプは、少なくとも一つのウィッキング層を有するのが好ましい。この少なくとも一つのウィッキング層は、冷却液貯留槽からの冷却液の毛細管流動を促進させる。さらに、少なくとも一つのウィッキング層は、蒸気流路を有している。この蒸気流路は、冷却液の毛細管流動とは反対方向の蒸気流を促進する。
【００３８】
このＧＩＣミラー冷却システムにおいて、冷却液の毛細管流動は、重力によって助力されるのが好適である。
【００３９】
このＧＩＣミラー冷却システムにおいて、少なくとも一つのウィッキング層は、金属発泡体、ガラス質発泡体、網状プラスチック、網状ポリマー、織物プラスチックおよび織物ポリマーのグループから選択されるウィッキング材料を備えるのが好適である。
【００４０】
このＧＩＣミラー冷却システムにおいて、少なくとも一つのウィッキング層の厚さは、２０ミクロンから２ｍｍの範囲であることが好適である。
【００４１】
このＧＩＣミラー冷却システムにおいて、与えられる熱は、ＧＩＣミラーシェルの前端の近傍に配置されたＥＵＶ源によって生成されるのが好適である。
【００４２】
上記の背景技術に関する記載および下記の詳細な説明に関する記載は、本発明の実施形態を提供するものであり、特許請求の範囲に記載されているように、本発明の本質および特徴を理解するための概略または枠組みを提供するものであることを理解すべきである。添付図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する。当該図面は、本発明の様々な実施形態を図示するものであり、本明細書の記載とともに、本発明の原理および実施を説明する一助となる。図面および特許請求の範囲は、本発明の一部を構成する。特許請求の範囲は、以下に記載する詳細な説明に組み込まれ、その一部を構成すると考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、軸を有し、ＧＩＣミラーシステムを含むＥＵＶ源集光モジュール（すなわち、ＳＯＣＯＭＯ）の例を示す概略図である。
【図２】図２は、１つ以上のＧＩＣミラーシェルを含むＧＩＣミラーアセンブリの例を示す側面図である。
【図３】図３は、８つのＧＩＣミラーシェルを有するＧＩＣミラーアセンブリの例の上部断面図である。外側の５つのＧＩＣミラーシェルは、２つの異なるシェルセクションを有している。
【図４】図４は、公知のＧＩＣミラーシェルの例を示す等角図である。
【図５】図５は、図４と同様の図であるが、外面がアウタージャケットに囲まれたＧＩＣミラーシェルを含むＧＩＣミラー冷却アセンブリの例を示している。
【図６Ａ】図６Ａは、ＧＩＣミラー冷却アセンブリを有するＧＩＣミラーシステムの例を示すＹ−Ｚ断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａと同様の図であるが、毛細管流動が重力の助力を受けられるように重力方向に対応配置されたＧＩＣミラーシステムの実施例を示している。
【図７】図７は、ＧＩＣミラー冷却アセンブリの一部、および、その内部に規定された通流路の拡大Ｙ−Ｚ断面図である。
【図８】図８は、ＧＩＣミラー冷却アセンブリと復水領域とを接続する供給ラインの拡大断面図である。
【図９】図９は、異なる２つのミラー領域を有するＧＩＣミラーシェルを含むＧＩＣミラー冷却アセンブリの例を示すＹ−Ｚ断面図である。
【図１０】図１０は、図９に示された、２つのゾーンを有するＧＩＣミラーシェル用のＧＩＣミラー冷却アセンブリの一部を示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、それぞれの流路を通して復水システムに流体接続された複数のＧＩＣミラーアセンブリを有するＧＩＣミラーシステムの例を示す概略図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、冷却スパイダに支持された複数のＧＩＣミラーアセンブリを有するＧＩＣミラーシステムの例を示す断面図である。上記冷却スパイダは、復水システムからＧＩＣミラーアセンブリへの流体の流れを促進させる物理的な構造として機能する。
【図１２Ａ】図１２Ａは、溶接を用いた、ミラーシェルとジャケットとの接合部の例を示す、ＧＩＣミラー冷却アセンブリの端部の拡大概略図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、ロウ付けを用いた、ミラーシェルとジャケットとの接合部の例を示す、ＧＩＣミラー冷却アセンブリの端部の拡大概略図である。
【図１３】ＧＩＣミラーシェルとジャケットとの接合部の実施例を示す、ＧＩＣ冷却アセンブリの例の断面図である。
【図１４】ＧＩＣミラーシェルとジャケットとの接合部の実施例を示す、ＧＩＣ冷却アセンブリの例の断面図である。
【図１５】ＧＩＣミラーシェルとジャケットとの接合部の実施例を示す、ＧＩＣ冷却アセンブリの例の断面図である。
【図１６】図１６は、ＧＩＣミラー冷却アセンブリがＳＯＣＯＭＯに組み込まれ、かつ、ＥＵＶ源からの照射を受けた時の、標準的な熱負荷と、ＧＩＣミラー冷却アセンブリに沿った軸方向の距離との関係を示すグラフである。
【図１７Ａ】図１７Ａは、熱シールドの実施例を含むＧＩＣミラー冷却アセンブリの入口端の拡大断面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、熱シールドの実施例を含むＧＩＣミラー冷却アセンブリの入口端の拡大断面図である。
【図１８】図１８は、本発明に係る気化型ＧＩＣミラー冷却アセンブリを含むＧＩＣ  ＳＯＣＯＭＯを備えるＥＵＶリソグラフィシステムの例を示す概略図である。
【図１９】図１９は、図１０と同様の図であるが、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ用の構成例の特徴の例を示している。これにより、冷却液にウィッキング材料を透過させる毛細管現象に対する任意の重力的アシストとなる重力の一般的方向が示される。
【図２０】ＧＩＣミラー冷却アセンブリの例における傾斜角度αと通流路の長さＬとの関係、および毛細限界を満足する母数空間を示している。
【００４４】
図中の様々な構成要素は、表示目的で図示されたものであり、必ずしも実際の縮尺通りに図示されている訳ではない。これらの構成要素の内、ある部分は誇張して図示され、ある部分は最小化して図示される場合もある。本図面は、当業者によって理解されるとともに、適切に実行され得る本発明の実施形態の一例を図示することを意図するものである。上記様々な構成要素の向きは、図示し易いように選択されており、また、特に明示しな限り、図面における「上下」についても、重力の方向に対応しているとは限らない。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下の記載において、「流体接続された」等の語は、液体および気体（蒸気）両方の流体に適用される。図面において、同一あるいは類似する要素および構成材には、便宜のため、同一あるいは類似する参照番号を付す。
【００４６】
ＳＯＣＯＭＯ
図１は、軸Ａ１を有し、中央軸に沿って配置されたＧＩＣミラーシステム２０を含むＥＵＶ源集光モジュール１０（すなわち、ＳＯＣＯＭＯ１０）の例を示す概略図である。ＧＩＣミラーシステム２０は、ＥＵＶ源３４からのＥＵＶの入力端２２と、集光器から出て、中間集光点（ＩＦ）に集光されるＥＵＶの出力端２４とを有している。ＧＩＣミラーシステム２０は、さらに、ＧＩＣミラーアセンブリ１００、およびこれと共動可能な位置に配置されたＧＩＣミラー熱管理（冷却）アセンブリ１５０（つまり、「冷却構造」）を有している。これらについては、後に詳述する。
【００４７】
ＳＯＣＯＭＯ１０は、ＥＵＶ源システム３０を含んでおり、このＥＵＶ源システム３０は、ＧＩＣミラーシステムの入力端２２の近傍にあり、軸Ａ１に沿って配設されているとともに、光源焦点ＳＦにＥＵＶ源３４を生成する。ＥＵＶ源３４は、帯域外の放射線とともに、「作用帯」の公称１３．５ｎｍの波長を有するＥＵＶ４０を放出する。ＥＵＶ源システム３０の一例として、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源または放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源３４を挙げることができる。
【００４８】
ＧＩＣミラーシステム２０は、ＥＵＶ源３４からの作用帯ＥＵＶ４０を受け入れるとともに、このＥＵＶを出力端２４の近傍に位置し、かつ、軸Ａ１に沿った中間集光点ＩＦに集光するものである。ＳＯＣＯＭＯ１０がＥＵＶリソグラフィシステムに組み込まれたとき、中間集光点ＩＦは、ＥＵＶ照明器（図１８参照）の開口絞りＡＳの位置、あるいはその近傍に設定される。ＧＩＣミラーシステム２０を用いるＥＵＶリソグラフィシステムの一例については、後に詳述する。
【００４９】
ＧＩＣミラーアセンブリ
図２は、入力端２２にある入力縁部１１２、および出力端２４にある出力縁部１１４をそれぞれ有する一つ以上のＧＩＣミラーシェル１１０を含んでいるＧＩＣミラーアセンブリ１００の例についての概略側面図である。ＧＩＣミラーアセンブリ１００は、出力縁部１１４側からＧＩＣミラーシェル１１０を入れ子状に離間した状態で支持するＧＩＣミラーシェル支持部材１２０（または「スパイダ」という）を含んでいる。
【００５０】
ＧＩＣミラーアセンブリ１００の一例は、米国特許出願公報第２０１０／０２８４５１１号、米国特許出願第１２／７３５，５２５号、米国特許出願１２／７３４，８２９号に記載されており、これらの公報および出願を本願に援用する。ＧＩＣミラーシェル支持部材１２０の一例は、米国特許出願第１２／６５７，６５０号に記載されており、この出願を本願に援用する。
【００５１】
図３は、８つのＧＩＣミラーシェル１１０を有するＧＩＣミラーアセンブリ１００の一例についての上部断面図である。外側の５つのＧＩＣミラーシェルは、曲率が異なるとともに光学的に異なるコーティングがされた、異なる２つのシェル部Ｓ１およびＳ２を有している。
【００５２】
図４は、公知のＧＩＣミラーシェル１１０の一例を示す等角図である。このＧＩＣミラーシェル１１０は、内面１１６と、外面１１８と、さらに、入力縁部１１２および出力縁部１１４にそれぞれ任意に形成された端壁１１５Ｌおよび１１５Ｔとを有している（端壁は図４に描かれていない。例えば図７を参照のこと。）。参照のため直交座標系を示す。ＧＩＣミラーシェル１１０の一例は、電鋳法によって形成されており、また、ニッケル、あるいはニッケル合金で形成されている。ＧＩＣミラーシェル１１０の厚さの範囲の一例は、１ｍｍから４ｍｍであるが、ここでは一例として１ｍｍから２ｍｍとする。
【００５３】
図５は、図４と同様の図であるが、ジャケット１６０に接合されたＧＩＣミラーシェル１１０を含むＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の一例を示す。ジャケット１６０は、ＧＩＣミラーシェルの外面１１８から離間してこれをカバーするように配設されている。図６Ａは、ＧＩＣミラーシステム２０の一部であり、図５に示されたＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０のＹ−Ｚ断面図である。ジャケット１６０は、内面１６６および外面１６８（図６Ａの分解差込図を参照）、さらに、それぞれ前端壁１６５Ｌおよび後端壁１６５Ｔを有している。ジャケット１６０の材質の例としては、任意の機械加工可能な金属が挙げられる。例えば、ステンレス、ニッケル、およびニッケル合金がその一例である。外壁１６４の厚みは、例えば、１ｍｍから３ｍｍの範囲内にある。
【００５４】
ジャケット１６０とＧＩＣミラーシェルの外面１１８とで、チャンバ１８０が画定される。一例では、ＧＩＣミラーシェル１１０の内面１１６からジャケット外面１６８までの幅Ｗ（図７参照）は、３ｍｍから１０ｍｍの範囲内にあり、例えば、５ｍｍから８ｍｍの範囲がその一例である。
【００５５】
ウィッキング層２００Ｍは、ＧＩＣミラーシェル１１０の外面１１８および端壁１１５Ｌおよび１１５Ｔと熱的に接触するように配置されている。さらに、ジャケット１６０の内面１６６に熱的に接触するように配置されたウィッキング層２００Ｊが任意に含まれる。ジャケット１６０の前端壁１６５Ｌと、ＧＩＣミラーシェル１１０の前端壁１１５Ｌとを組み合わせることにより、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の前端１７０Ｌが画定され、ジャケット１６０の後端壁１６５Ｔと、ＧＩＣミラーシェル１１０の後端壁１１５Ｔとを組み合わせることにより、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の後端１７０Ｔが画定される。ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０がＳＯＣＯＭＯ１０に組み合わされたとき、前端１７０ＬがＥＵＶ源３４に最も近い端となり、後端１７０ＴがＥＵＶ源３４から最も遠い端となる。
【００５６】
一例において、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、それぞれ、ＧＩＣミラーシェル１１０の外面１１８およびジャケット１６０の内面１６６と共形であり、かつＧＩＣミラーシェル１１０の外面１１８およびジャケット１６０の内面１６６に対してそれぞれ熱的に接触している。さらに、一例では、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、それぞれ、ＧＩＣミラーシェル１１０の外面１１８およびジャケット１６０の内面１６６に隣接するように配置されている。すなわち、これらの間に介在する層は存在していない状態である。一例では、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、１００ミクロンよりも厚く形成されている。別の一例では、１００から２００ミクロンの厚さに形成されている。ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの材料の例としては、ガラス質の炭素、銅、アルミニウム、さらにプラスチックといった多様な材質で形成された発泡体が挙げられる。本願においては、ニッケルメッシュ、ニッケル粉およびニッケル発泡体がその一例である。ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、ＧＩＣミラーシェル１１０の端壁１１５およびジャケット１６０の端壁１６５のそれぞれをカバーし、気化冷却するように延長してもよい。
【００５７】
一例において、少なくとも一つのウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、金属発泡体、ガラス発泡体、網状のプラスチック、網状のポリマー、織物プラスチック、および織物ポリマーを含むウィッキング材料のグループから選ばれたウィッキング材料を有している。
【００５８】
また、図５には、冷却液１７２の気化によって生成された蒸気１７４の流れ方向、および、冷却液１７２の流れ方向が示されている。これらについては、後に詳述する。ジャケット１６０、ＧＩＣミラーシェル１１０、および、これらのウィッキング層２００Ｊおよび２００Ｍは、冷却蒸気１７４の流れを規定する蒸気流路２４０Ｖを含む通流路２４０を画定する。一例において、冷却液１７２は、少なくとも、水、メタノール、エタノールおよびアンモニアの内の１つを含んでいる。
【００５９】
図６Ａは、ＥＵＶ源３４と並んでＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０を示す図である。ＧＩＣミラーシステム２０は、通流路２４０に流体接続された貯留槽２５２を含む復水システム２５０をさらに備えている。貯留槽２５２は、熱交換器２５４に熱的に接触している。一例では、必要に応じて、貯留槽２５２に流体接続されたフィルターユニット２５６が冷却液１７２の濾過用に取り付けられている。フィルターユニット２５６は、冷却液１７２から小さな粒子（５ミクロンよりも大きい粒子）を除去し、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊに粒子が堆積したり、詰まったりするのを防止する。とりわけ、冷却液１７２における毛細管流動が実質的に行われる位置に粒子が堆積し、詰まるのを防止する。
【００６０】
図６Ｂは、図６Ａと同様の図であるとともに、矢印Ｇで示された重力の方向との関係で、復水システム２５０からＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０に（通流路２４０を通して）至る毛細管流動が重力Ｇの助力を受けるようにＧＩＣミラーシステム２０が配置されている一例を示している。破線Ｈは、「水平軸」を示しており、重力Ｇの方向に対して直交する。角度αは、水平線と、通流路２４０に沿った（すなわち、気化セグメントに沿った）ウィッキング層における流れの方向とが成す角度である。
【００６１】
図６Ａを再び参照する。貯留槽２５２では、復水された冷却液１７２と蒸気１７４とが接触するようになっている。熱交換器２５４は、復水された冷却液１７２から熱を取り除き、蒸気１７４を、より凝縮された冷却液１７２にするようになっている。貯留槽２５２は、復水システム２５０において復水された冷却液１７２がウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊのそれぞれに流れるように、また、下記の通り、冷却液１７２を供給できるように、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊに流体接続されている。
【００６２】
ＧＩＣミラーシステム２０は、３つの主要な領域を有している。１つ目の蒸発領域１７５Ｅは、主に、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０によって画定されている。２つ目の復水領域１７５Ｃは、復水システム２５０によって画定されている。３つ目の断熱領域１７５Ａは、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０を復水システム２５０に接続する接続路２４２によって画定されている。この構成で、ヒートパイプ全体が規定される。
【００６３】
図７は、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０および通流路２４０の一部のＹ−Ｚ断面図である。図７において、ウィキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、ＧＩＣミラーシェル１１０の外面、およびジャケット１６０の内面にそれぞれ接触している。一例では、これらウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、さらに、少なくとも前端１７０Ｌおよび後端１７０Ｔのいずれか一方に熱的に接触するように構成されている。さらに、図７において、前端１７０Ｌから後端１７０Ｔにかけて蒸気１７４が流れるようになっている。曲がりくねった線１７４Ｖは、冷却液が気化して冷却蒸気１７４となる、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおける気化プロセスを概略的に示している。
【００６４】
接続路２４２は、通流路２４０を復水システム２５０に流体接続する。また、一例において、接続路２４２は、ＧＩＣミラーシステム２０における断熱領域１７５Ａを規定する。図８は、ジャケット１６０およびＧＩＣミラーシェル１１０にそれぞれ熱的に接触するウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊを示す、蒸発領域１７５Ｅの一部の拡大Ｙ−Ｚ断面図である。
【００６５】
図９は、異なる２つのミラー領域Ｚ１およびＺ２を有するＧＩＣミラーシェル１１０を含む、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の一例を示すＹ−Ｚ断面図である。図１０は、図９に示す２つの領域を有するＧＩＣミラーシェル１１０を含むＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の一部を示す断面図である。ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊが、蒸発領域１７５Ｅから断熱領域１７５Ａの全体にかけて連続的に延びることに注意すべきである。ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊ（一体的に形成されたウィッキング層における、互いに異なる部分であってもよい）は、前端１７０Ｌおよび後端１７０Ｔにおいて、チャンバ１８０の内部を覆うように延びている。さらに、一例において、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊは、復水システム２５０（つまり、復水領域１７５Ｃ；図６参照）における断熱領域１７５Ａから冷却液貯留槽２５２のすべてにかけて延びるようになっている。
【００６６】
商業用のＥＵＶリソグラフィシステムでは、４０から６０ｋＷの高負荷が全集光シェルシステム（マルチシェル）に加えられる。各ＧＩＣミラーシェル１１０の熱管理については、特定のＧＩＣミラーシステムの光学設計の制約内で実行しなければならない。
【００６７】
特に、複数のＧＩＣミラーシェル１１０を備えるＧＩＣミラーシステム２０では、ＧＩＣミラーシェル１１０は、入れ子状かつ同心円状（または、ほぼ同心円状）に配置される（図２および図３を参照）。また、冷却システムの構成要素は、ＥＵＶ源３４から中間集光点ＩＦまでの光学経路がほぼ遮断されない状態となるように、ＧＩＣミラーシェル１１０内の隙間（つまり、「暗領域」内）に適合しなければならない。ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の幅は、「作用帯」ＥＵＶ４０のための光学経路をほぼ遮断することなく入れ子状のＧＩＣミラーシステム２０を形成するために、比較的狭くなっている。
【００６８】
図１１Ａおよび図１１Ｂに示された他の例において、ＧＩＣミラーアセンブリ１００は、複数のＧＩＣミラーシェル１１０を備えていることから、複数のＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０が用いられている。したがって、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０は、共通の復水システム２５０に接続されている。また、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０は、通流路２４０を介して復水システム２５０から離間されている。
【００６９】
例えば、図１１Ｂを参照するに、スパイダ１２０は、冷却液１７２をウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊまで流す通流路２４０を物理的に支持し、かつ、蒸気１７４の流れを助けるように構成されている。図示されたＧＩＣミラーシステム２０の例では、スパイダ１２０に支持された複数のＧＩＣミラーアセンブリ１００が含まれている。また、スパイダ１２０は、復水システム２５０からＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０に至る冷却液１７２の流れを促進させる物理的な構造として機能する。
【００７０】
スパイダ１２０に加わる熱量は、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０に加わる熱量に比べてかなり小さいことから、スパイダ１２０の冷却は、既存の冷却方法によって達成されるのが一般的である。この点で、冷却されたスパイダ１２０は、蒸発冷却サーキットには含まれない。しかしながら、スパイダ１２０を、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０と復水システム２５０との間における冷却液１７２の流れを促進させる支援構造として機能させてもよい。
【００７１】
一般的な運転方法
熱管理されたＧＩＣミラーシステム２０の一般的な運転方法において、ＥＵＶ源３４は、ＧＩＣミラーシェル１１０の反射内面１１６に入射するＥＵＶ４０（図示しない帯域外の光も含む）を発生させる。ＧＩＣミラーシェル１１０は、このＥＵＶ４０を受け入れ、集光し、さらに中間集光点ＩＦに集中させる（図１参照）。内面１１６に入射された一部の光は吸収され、ＧＩＣミラーシェル１１０を加熱する。
【００７２】
ＥＵＶ４０（図示しない帯域外の放射線も含む）が前端１７０Ｌを加熱すると、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおける液状の冷却液１７２の蒸発速度（蒸発率）が増加する。これにより、前端１７０Ｌに最も近いチャンバ１８０に蒸気１７４が集まり、チャンバ１８０の後端１７０Ｔとの間で圧力差が生じる。この圧力差により、蒸発領域１７５Ｅから断熱領域１７５Ａを通過して復水領域１７５Ｃに至る蒸気１７４の流れが生じる。
【００７３】
蒸気１７４は、復水システム２５０に到達すると、貯留槽２５２で、熱交換器２５４によって冷却液１７２に凝縮（復水）される。その一方で、蒸発領域１７５Ｅでウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊから気化した冷却液１７２は、毛細管現象によって置きかえられる。これにより、ヒートパイプにおける連続的かつ自己完結的な蒸発／凝縮サイクルを持続させることができる。
【００７４】
ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊによって、ＧＩＣミラーシェル１１０で生じた熱は、冷却液１７２に吸収されて最終的に当該冷却液１７２を蒸気１７４に変換する。後端１７０Ｔの位置あるいはその近傍にあるチャンバ１８０における、蒸気流路２４０Ｖを通じた蒸気１７４の流れは、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０から蒸気１７４を取り除く。蒸気１７４に貯められた熱は、その蒸気１７４が復水システム２５０によって凝縮されたときに解放される。熱交換器２５４は、貯留槽２５２に集められた解放熱を除去する。これにより、ＧＩＣミラーシェル１１０からの熱は、蒸気１７４中において局所的に貯められ、この貯められた熱は、蒸気１７４としてＧＩＣミラーシェル１１０から離れた位置、つまり、ＧＩＣミラーシステム２０から安全に熱を解放・除去できる位置まで送られる。
【００７５】
上述のように、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊに供給される冷却液１７２の流れにより、蒸発（気化）による蒸発領域１７５Ｅでの実質的に均一な熱除去が実現される。同様に、チャンバ１８０での蒸気１７４の流れにより、チャンバ１８０からの実質的に均一な気体除去（それに伴う熱除去）が実現される。
【００７６】
上述した気化を利用した熱管理プロセスは、ＥＵＶ源３４からのＥＵＶ４０によるＧＩＣミラーアセンブリ１００の加熱、あるいはＥＵＶ源３４を始動させる前に加熱プロセスを始めるための加熱ランプのような外部熱源３４Ｅ（図６参照）を用いた「予備始動」を契機として始動させてもよい。
【００７７】
ＧＩＣミラーシステム２０は、ヒートパイプの運転における公知の各種限界に近づきすぎないような定常状態で運転するのが好ましい。各種限界としては、例えば、音速限界、毛細管圧限界、同調限界、沸騰限界が挙げられる。音速限界は、蒸気１７４の流れが蒸発領域１７５Ｅの出口において音速に達することによって到達する。音速に達すると、蒸気の流れが制限されることから、冷却率も制限されることになる。シミュレーションによれば、冷却蒸気１７４（例えば、冷却剤としての水）の種類、蒸気温度・密度を適切にすることにより、ＥＵＶ・ＧＩＣミラーアセンブリの冷却率を十分に高くすることができる。
【００７８】
毛細管圧限界には、チャンバ１８０における最も高温の領域への冷却液１７２の流れが不十分でウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの湿潤状態を維持できない場合に到達する。この限界に到達すると、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの一方または双方が乾ききってしまうおそれがある。シミュレーションによれば、冷却液の粘度、ウィックの透水性、およびウィックの形状を適切にすることにより、ＥＵＶ・ＧＩＣミラーアセンブリの冷却率を十分に高くすることができる。（下記の定量的な例を参照）
【００７９】
加えて、図６Ｂの例に示すように、蒸発領域１７５Ｅおよび断熱領域１７５Ａよりも高い位置に復水領域１７５Ｃの貯留槽２５２を配置し、重力の補助を受けられるようにすることで、毛細管流動を促進することができる。このことは、蒸発領域１７５Ｅの上方に断熱領域１７５Ａを位置決めするとともに、冷却液１７２の流れを重力的にアシストするように断熱領域１７５Ａを傾けることによっても達成できる。具体的には、この実施例の構成において、冷却液１７２を貯留槽２５２から通流路２４０を通って蒸発領域１７５Ｅまで「下方に」（すなわち、重力Ｇのアシストとともに）流すことができる。一例では、貯留槽２５２からチャンバ１８０に至る冷却液１７２の毛細管流動は、重力Ｇの方向の流体構成要素を有している。冷却液１７２の流れが重力によるアシストを受ける構成要素を持ち得るように通流路２４０の向きを適切にすることもこれに含まれる。重力アシスト構造の一例は、以下に記載する定量的事例との関係で検討される。
【００８０】
ヒートパイプシステムの標準的な運転において、液体および気体の反対方向の流れが同時に存在する。つまり、冷却液１７２およびこれに伴う冷却液の蒸気１７４である。粘性剪断力は、反対流である冷却液と蒸気１７４との接触面で生じる。粘性剪断力が、冷却液１７２にウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊを通過させる毛細管表面張力を超えることはない。同調限界には、粘性剪断力が毛細管表面張力と同じになったときに達する。シミュレーションによれば、冷却液１７２（例えば、水）、ウィック構造、気体流路サイズを適切に選択することにより、冷却率を同調限界よりも十分に低くすることができ、このＥＵＶ・ＧＩＣミラーアッセンブリに求められる条件に合致させることができる。このことは、以下に説明する実施例において詳述する。
【００８１】
もし、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの局部温度が過度に高くなり、局部圧力が過度に低くなった場合、目視可能なほどの気体の泡が生成され、沸騰限界に達する。（また、この限界を、泡生成、あるいは煮沸限界とも呼ぶ。）これは、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊを通る冷却液１７２の流れを抑制するとともに、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊが乾ききらせてしまうおそれがある。シミュレーションによれば、冷却液（例えば、水）の粘度、ウィッキング層の透水性、およびウィックの形状を適切にすることにより、ＥＵＶ・ＧＩＣミラーアセンブリにおいて、沸騰限界を回避し、十分な冷却率を維持することができる。
【００８２】
ミラーシェルへのジャケットの接続
一例において、ジャケット１６０は、ＧＩＣミラーシェル１１０とは別個の部品として形成されていることから、ＧＩＣミラーシェル１１０との接合部分が必要となる。このため、チャンバ１８０には、密閉性を有して真空対応可能であること、および、ＥＵＶリソグラフィに使用できる程度の厳格なクリーンさが求められる。
【００８３】
ジャケット１６０とＧＩＣミラーシェル１１０とを接合する方法のひとつとして、例えば、溶接あるいはロウ付け継手を形成するような、溶接あるいはレーザによるロウ付けが用いられる。図１２Ａの拡大された端部を参照するに、一例において、ＧＩＣミラーシェルフランジ１１７Ｌおよび対応するジャケットフランジ１６７Ｌは、精密に溶接あるいはレーザによるロウ付けが施され、ＧＩＣミラーシェル１１０およびジャケット１６０の間で溶接あるいはロウ付け接合部３０２Ｌが形成されている。
【００８４】
一例において、ＧＩＣミラーシェルフランジ１１７Ｌとジャケットフランジ１６７Ｌとは、互いに突き合わせて溶接されており、別の例において、ＧＩＣミラーシェルフランジ１１７Ｌおよびジャケットフランジ１６７Ｌは、重なり部を設けた上で溶接されており（図１２Ｂ）、突き合わせ溶接に比べて、接合部３０４Ｌはより広い表面積を有している。このアプローチでは、溶接・ロウ付けプロセスに関わる局部加熱が反射ＧＩＣミラーシェル１１０の活性表面に影響（例えば、歪み）を与えないようにしている。
【００８５】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０が形成される際、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０に応力が加えられてＧＩＣミラーシェル１１０が変形し、反射内面１１６の光学形状に支障をきたす点が懸念される。したがって、図１３から図１５のＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の拡大図を参照すると、実施形態の一例では、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０は、少なくとも一つの柔軟結合部３０４Ｌを有している。ある例において、柔軟接合部３０４Ｌは、柔軟部材３１０を有している。図１３において、柔軟部材３１０Ｌは、ＧＩＣミラーシェルフランジ１１７Ｌとジャケットフランジ１６７Ｌとの重複部に配置されている。一例において、柔軟部材３１０Ｌは、ヒンジ、湾曲材、ベローズ、ガスケット等の部材で構成されている。別の実施例において、柔軟部材３１０Ｌは、ガス放出特性の低いエポキシで構成されている。柔軟部材３１０Ｌは、ＧＩＣミラーシェル１１０とジャケット１６０とを接合することで生じる残留歪みを吸収するように動作し、ＧＩＣミラーシェル１１０の反射内面１１６への残留歪みの伝播を防止する。別の実施例において、柔軟接合部３０４Ｌには、溶接継手、あるいはレーザロウ付け継手が含まれる。
【００８６】
熱シールドを有するＧＩＣミラー冷却アセンブリ
図１６は、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０がＳＯＣＯＭＯ１０に配置されるとともに上述したＥＵＶ４０（図示しない帯域外の光も含む）に曝される際に、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の前端１７０Ｌから後端１７０Ｔに沿った軸方向Ｚの関数として示される、ＧＩＣミラーシェル１１０の光学表面への（任意の単位の）熱負荷の概念グラフである。熱負荷のほとんどは前端１７０Ｌで発生し、また、前端１７０Ｌから離れるにつれて熱負荷が減少する。図１２に示された熱負荷は、気化を利用した熱管理システムおよび方法により熱管理することができる。
【００８７】
図１６に示すグラフには、例えば、ＧＩＣミラーシェルフランジ１１７Ｌの前端を保護する熱シールドが存在しない場合において、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の前端１７０Ｌの先端で生じる、ＥＵＶ源３４からの非常に高められた局所的な熱負荷を概略的に示す矢印ＥＰＬ(elevated power loading)が描かれている。ＧＩＣミラーシェルフランジ１１７Ｌは、光学的な機能を奏しないことに注意すべきである。
【００８８】
一例では、上述の気化を利用した熱管理システムおよび方法のみを使用して、このように強烈な前端熱負荷を管理しようとするのではなく、付加的な熱シールドを設けている。図１７Ａおよび１７Ｂは、光学的な意味合いではない前面（すなわち、フランジ部）への前端熱負荷量を減少させる環状の熱シールド３５０を含むＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の前端部拡大図である。この熱シールド３５０は、必要に応じて、もし当該熱シールド３５０が無ければ強烈なＥＵＶ源３４からの過剰な熱を受ける、光学的表面の小さな前部を保護する位置に設けてもよい。
【００８９】
図１７Ａにおいて、熱シールド３５０は、前端１７０Ｌに隣接する内面３５７と反対の外面３５８とを有する断熱材３５６を含んでいる。断熱材３５６は、低密度セラミック（例えば、セラミック発泡体）やエアロゲル材料といった熱伝導率が非常に低い材料で形成されている。
【００９０】
一例において、図１７Ａの熱シールド３５０は、断熱材３５６の外面３５８上に形成された金属層３６０を含んでいる。金属層３６０は、融点の高い材料で形成されており、タングステンがその一例である。したがって、前端１７０Ｌへの熱負荷は、当該金属層３６０からの放射損失および断熱材３５６を介したほんの少しの熱伝導によって放散される。
【００９１】
図１７Ｂは、図１７Ａと同様のものであり、また、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の前端１７０Ｌの前あるいは周囲に形成された冷却チャネル３７２を画定する冷却リング３７０を含む熱シールド３５０の実施例を示している。冷却リング３７０により、ＥＵＶ源３４からの直接的な熱負荷から前端１７０Ｌが保護される。冷却液１７２は、蒸発冷却システムとは別個の水冷却システム（図示せず）を介して冷却リング３７０に供給される。冷却リング３７０は、このように、非気化性の（つまり、ヒートパイプを使用しない）冷却機構によって冷却される。冷却リング３７０の材質の一例としてはニッケルが好適であり、冷却液の一例としては水が好適である。
【００９２】
冷却リング３７０は、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の前端１７０Ｌから離間しているのが望ましい。ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０に取り付けられる、幾つかのアタッチメントクリップ３７４といった離間部材を用いることにより、冷却リング３７０を離間させてもよい。あるいは、別の離間部材（図示せず）を使用して、冷却リング３７０をＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０から独立させるようにしてもよい。
【００９３】
熱シールド３５０に、ＧＩＣミラーシェル１１０の反射内面１１６の摩耗を軽減させる追加機能を持たせてもよく、一例では、テルニウム層で被覆された金分離層を有する。
【００９４】
気化システムの自己回復特性
当該システムおよび方法で使用されているヒートパイプの気化機構は、実質的に自己回復的である。すなわち、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおける湿潤状態の釣り合いが、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおける毛細管力によって自然に保たれる。もし、一つの領域が別の領域よりも高温である場合、より多くの蒸発があり、したがってウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの当該位置における毛細管現象はより強くなる。このため、より多くの冷却液１７２が蒸発領域１７５Ｅに送られる。同様に、蒸発率の非均一性は、蒸発領域１７５Ｅ内の蒸気１７４を動かす過度の圧力を生じさせる。このようにヒートパイプの気化機構は自己回復するので、当該気化冷却システムにおける構造上の均一性の要求は、従来の水冷却構造におけるものよりも厳しいものではない。
【００９５】
熱管理されたＧＩＣ・ＳＯＣＯＭＯを有するＥＵＶリソグラフィシステム
図１８には、本発明におけるＥＵＶリソグラフィシステム（リソグラフィシステム）の一例が示されている。一例のＥＵＶリソグラフィシステム４００は、例えば、米国特許出願公報２００４／０２６５７１２Ａ１、２００５／００１６６７９Ａ１、および２００５／０１５５６２４Ａ１に開示されている。これら米国特許出願を本願に援用する。
【００９６】
リソグラフィシステム４００は、光学軸としてのシステム軸ＡＳＸと、λ＝１３．５ｎｍの作用帯ＥＵＶ４０を出射する、熱プラズマ源等のＥＵＶ源３４とを有している。ＥＵＶ４０は、例えば、放電源（例えば、放電プラズマ、すなわちＤＰＰ源）、あるいはレーザビーム（レーザ生成プラズマ、すなわちＬＰＰ源）によって、キセノンあるいはスズの目標上に生成される。ＬＰＰ源から放射されたＥＵＶ４０は、略等方性であり、また、現在のＤＰＰ源において、ＥＵＶ４０は、放電電極によってシステム軸ＡＳＸからθ＝約６０°以上の放射角に制限されている。ＬＰＰ源の等方性は、例えば、スズの小滴（小質量または大質量）、スズの円盤、スズの気体等といったＬＰＰ源ターゲットのタイプに依存する。
【００９７】
リソグラフィシステム４００は、上述のような、冷却されたＧＩＣミラーシステム２０を含んでいる。冷却されたＧＩＣミラーシステム２０は、ＥＵＶ源３４の近くで、かつ、その下流側に配置されている。このため、集光器軸ＡＣがシステム軸ＡＳＸに沿って配置される。ＧＩＣミラーシステム２０のＧＩＣミラーアセンブリ１００は、ＥＵＶ源３４からのＥＵＶ４０を集光するとともに、集光された光は中間光源像３４’を構成し、中間集光点ＩＦに向かう。
【００９８】
入力端４１７および出力端４１８を有する照明システム４１６は、入力端４１７がＧＩＣミラーシステム２０に隣接する状態で、システム軸ＡＳＸに沿って、ＧＩＣミラーシステム２０の下流側に隣接して配置されている。照明システム４１６は、中間光源像３４’からのＥＵＶ４０を入力端４１７から受け入れるとともに、実質的に均一なＥＵＶビーム４２０（すなわち、収束されたＥＵＶ放射線）を出力端４１８から出力する。リソグラフィシステム４００が走査型システムである場合、ＥＵＶビーム４２０は、典型的には、ほぼ均一な線状のＥＵＶ４０として、レチクル４３６を走査する反射レチクル４３６となる。
【００９９】
投影光学システム４２６は、照明システム４１６の下流において（屈折した）システム軸ＡＳＸに沿って配置される。投影光学システム４２６は、照明システム４１６の出力端４１８に対向する入力端４２７と、その反対側の出力端４２８とを有する。反射レチクル４３６は、投影光学システム４２６の入力端４２７に隣接して配置され、半導体ウエハ４４０は、投影光学システム４２６の出力端４２８に隣接して配置されている。レチクル４３６は、半導体ウエハ４４０に転写されるパターン（図示せず）を有し、半導体ウエハ４４０は、感光性コーティング４４２（例えば、フォトレジスト層）を有する。
【０１００】
動作時、均一化されたＥＵＶビーム４２０は、レチクル４３６を照射し、レチクル４３６によって反射される。そして、投影光学システム４２６によって、レチクル上のパターンが半導体ウエハ４４０の感光性コーティング４４２上に結像される。システム４２６が走査型システムである場合、レチクル像は、感光性コーティング４４２の表面を走査し、露光野上にパターンを形成する。典型的には、レチクル４３６と半導体ウエハ４４０とを同期して移動させることにより、走査が実行される。
【０１０１】
いったん、レチクルパターンが半導体ウエハ４４０上に結像されて記録されると、パターン化された半導体ウエハ４４０は、標準的なフォトリソグラフィ技術および半導体プロセス技術を使用して処理され、その結果、複数の集積回路（ＩＣ）チップが形成される。
【０１０２】
なお、リソグラフィシステム４００の構成要素は、全体的に、共通の屈折した軸ＡＳＸに沿って配置されることが図１８に図示されている。当業者であれば、例えば、照明システム４１６や投影光学システム４２６といった様々な構成要素の入口軸および出口軸がオフセットされる場合が多々あることは、理解されるものである。
【０１０３】
一例のＧＩＣミラー冷却アセンブリのパラメーター
図１９は、図１０と同様であるが、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０において使用されるようなヒートパイプ熱管理構成と関連する主要運転パラメーター（つまり、毛細管圧限界、音速限界、同調限界、沸騰限界）を満足させるセットあるいは設計パラメーター範囲の例を示す、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の実施例である。
【０１０４】
図１９において、冷却液１７２の毛細管流動の方向に配置された構成要素が重力Ｇの方向に並んでいる場合、重力Ｇの方向は、重力による助力が生じる方向になっている。構成要素を重力Ｇの方向とは異なる冷却液１７２の毛細管流動の方向に並べることもできる。
【０１０５】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０において、ＧＩＣミラーアセンブリ１００は、蒸発領域１７５Ｅを画定する。ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの厚さは１ｍｍ、また、チャンバ１８０の蒸気流路２４０Ｖの幅は３ｍｍと想定される。ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの材質としては、気泡半径が２３０ミクロン、３．８×１０-9ｍ2の透水性を有するニッケル発泡体が想定される。ＧＩＣミラーアセンブリ１００の長さは、ＬE＝０．２ｍ、その直径は、ＤE＝０．４ｍである。
【０１０６】
断熱領域１７５Ａは、厚さ２ｍｍのウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊと、厚さ０．５ｍｍの壁とで囲まれた、半径１０ｍｍの蒸気流路２４０Ｖを有する、全体としての直径がＤA＝２５ｍｍの（断熱の）通流路２４０によって画定されている。通流路２４０の長さＬAは変動可能である。ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の構成は、図６Ｂに示されたものと同様である。つまり、重力による助力を受け得る構成となっている。通流路２４０は、復水領域１７５Ｃを規定する復水システム２５０に流体接続されている。
【０１０７】
ヒートパイプの運転温度は、冷却液１７２が液体から気体に相変化する温度である、冷却液１７２の相変化温度（沸騰温度）以下に限定される。具体的にいうと、与えられた気体圧力において、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの表面における冷却液１７２の温度は、この相変化温度を超えられない。このため、冷却液１７２の周囲気化圧力は、当該運転温度の設定に用いられる。
【０１０８】
本実施例において、水蒸気を冷却蒸気１７４にするため、冷却液１７２には水（例えば、蒸留水）が用いられる。もし、運転温度（相変化温度）が４０℃（３１３°K）であれば、ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０内の圧力は、０．９３bar（９．３×１０4 Pa）に減少させるべきである。この例において、５ｋＷの熱は、平均熱流束が約２Ｗ／ｃｍ2で、内面１１６に吸収されると考えられる。しかしながら、点状のＥＵＶ源３４は、非均一な照明ミラー内面１１６を生成し、この結果、高い熱負荷がＥＵＶ源３４の近傍の内面１１６の一部に加えられる。これにより、内面１１６の入力縁部１１２から出力縁部１１４に至る熱負荷の軸方向に傾いた直線を仮定すると、最大熱流束は、４Ｗ／ｃｍ2となる。
【０１０９】
ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０内の質量流量は、蒸発率によって決まる。これは、熱吸収によって冷却蒸気１７４に変わった冷却液１７２の量である。冷却液流量ＦLは、下記の数式によって与えられる。
【数１】
2012235109.tif 000003
ここで、Ψ＝５Ｋｗは、吸収された熱量、ｈは、蒸発潜熱、また、ρLは、水の密度を意味する。質量流量率が２．１×１０-3ｋｇ／ｓの場合、ｈ＝２．３６×１０6Ｊ／ｋｇおよびρL＝１０-3ｋｇ／ｍｌ、流速ＦL＝２．１ｍｌ／ｓとなる。水蒸気の密度は理想気体の状態式で与えられる。
【数２】
2012235109.tif 000004
ここで、気体圧力はＰ＝９．３×１０4Ｐａ、分子量はＷ＝０．０１８ｋｇ／ｍｏｌｅ、Ｒ＝８．３１４Ｊ／ｍｏｌｅ−Ｋ、温度はＴ＝３１３Ｋである。結果として、水蒸気の密度は、ρV＝０．６４ｋｇ／ｍ3となる。質量流量率は２．１×１０-3ｋｇ／ｓであるから、蒸気流速は、ＦV＝３．３×１０-3ｍ3／ｓである。
【０１１０】
ＧＩＣミラーアセンブリ１００のチャンバ１８０における蒸気流路２４０Ｖの断面積ＡVは、３．８×１０-3ｍ2であり、通流路２４０におけるそれは、３．１×１０-4ｍ2である。冷却蒸気１７４の対応する流速は、チャンバ１８０において０．８７ｍ／ｓであり、通流路２４０において１０．６ｍ／ｓである。
【０１１１】
レイノルズ数は、下記の数式で規定される。
【数３】
2012235109.tif 000005
ＤHは、水力直径（ＧＩＣミラーアセンブリ１００でＤH＝６ｍｍ、通流路２４０で２０ｍｍ）であり、ＶV＝２×１０-5ｍ2／ｓは、蒸気１７４の動粘性率である。これらの数値を数式３に代入すると、ＧＩＣミラーアセンブリ１００でレイノルズ数＝２６０、通流路２４０でレイノルズ数＝１０６００がそれぞれ得られる。このことは、ＧＩＣミラーアセンブリ１００における気体流が層流であり、通流路２４０において乱流であることを示している。
【０１１２】
冷却液１７２および冷却蒸気１７４の連続的な流れを維持するために注意すべき４つの主要な限界が存在する。これらは、毛細管限界、音速限界、同調限界、沸騰限界と呼ばれる。本実施例との関係で、これら限界について詳細に説明する。
【０１１３】
毛細管限界
ＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０の実施例の構成は、冷却液１７２の流れが重力に助力されるようになっている。上述したように、このことは、復水領域１７５Ｃが断熱領域１７５Ａの上側に位置するように、そして、断熱領域１７５Ａを蒸発領域１７５Ｅの上側に配置することで達成される。これにより、毛細管圧および重力の組み合わせでウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおける冷却液１７２の流れを生じさせることができる。この重力による助力を得る構成において、毛細管圧および重力による圧力（重力圧）の合計は、冷却液１７２および冷却蒸気１７４の両方の粘性流によって生じる逆圧（液粘圧および蒸気粘圧）の合計よりも大きくなければならない。
【０１１４】
毛細管圧は、下記の数式によって与えられる。
【数４】
2012235109.tif 000006
ここで、σ＝６．６×１０-2Ｎ／ｍは、気液界面における界面張力であり、水とウィッキング材料表面との接触角であるθは、θ＝２０°である。また、ｒC＝２３０・ｍは、ニッケル発泡体ウィックの細孔半径である。
【０１１５】
凝縮された冷却液１７２に付勢される重力による圧力（重力圧）は下記の通りである。
【数５】
2012235109.tif 000007
ここで、ｇは、重力加速度９．８ｍ／ｓ2である。また、αは、水平線からの傾き（断熱領域１７５Ａおよび／または蒸発領域１７５Ｅにおける）である。
【０１１６】
ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおける冷却液１７２の粘性流に起因する逆圧（液粘圧）は、ダーシーの法則で与えられる。
【数６】
2012235109.tif 000008
ここで、μ＝１０-3Ｎ-s／ｍ2は、水の動粘性係数であり、Ｋ＝３．８×１０-9ｍ2は、ニッケル発泡体ウィックの透水性である。ＡWは、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの断面積である。蒸発領域１７５Ｅでは、ＡW＝１．２５×１０-3ｍ2であり、通流路２４０では、ＡW＝１．３８×１０-4ｍ2である。
【０１１７】
蒸気１７４の流れのヒートパイプ壁における粘性抵抗に起因する逆圧（蒸気粘圧）は、下記のように表すことができる。
【数７】
2012235109.tif 000009
ここで、ｆは、ウィック界面における蒸気１７４の摩擦抵抗である。レイノルズ数が大きい場合における発泡体ウィックの典型的なｆの値は、ｆ＝２である。
【０１１８】
ＧＩＣミラーアセンブリ１００および通流路２４０における圧力は、数式４から数式７を用いて計算される。その計算結果を下記表１に示す。表１は、水平線に対して６０°の角度αで配置されたＧＩＣミラーアセンブリ１００に基づいて計算されている。また、断熱された通流路２４０の長さＬおよび傾き角度αは、表１において決定される。各パラメーターの単位は、表１のパラメーターの欄に記載されている。
【表１】
2012235109.tif 000010
【０１１９】
表１に記載された４つの圧力低下の合計は、毛細限界を満たすために、ゼロよりも大きくなくてはならない。この条件は、ＧＩＣミラーアセンブリ１００において容易に達成されると考えられる。しかしながら、通流路２４０において、以下の毛細限界条件を満足しなければならない。
【数８】
2012235109.tif 000011
【０１２０】
通流路２４０は、やや傾ける、つまり重力の助力を得られるようにするのが好適である。このことは、すべての現実的な長さＬにおいて言えることである。数式８にて示された条件は、図２０のグラフに描かれた｛Ｌ，α｝パラメーターにおける領域ＣＬを画定する。この領域ＣＬは、毛細限界が満足される範囲である。傾斜角度αが５０°よりも大きい場合、通流路２４０は、基本的に、現実的ないかなる長さをとることもできる。
【０１２１】
音速限界
音速限界は、冷却蒸気１７４の流速が音速に達した状態をいい、数式９で与えられる。
【数９】
2012235109.tif 000012
【０１２２】
ここで、定圧・定容積での比熱比は、γ＝１．３である。本実施例では、Ｖsonic＝５８ｍ／ｓの音速限界が与えられる。これは、ＧＩＣミラーアセンブリ１００における気体流速Ｖ＝０．８７ｍ／ｓよりも十分に大きく、また、通流路２４０における気体流速Ｖ＝１０．６ｍ／ｓよりも十分に大きい。したがって、本実施例のＧＩＣミラー冷却アセンブリ１５０は、音速限界を満たしている。
【０１２３】
同調限界
同調限界は、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおいて、冷却蒸気１７４の流れに起因する粘性剪断力が凝縮した冷却液１７２の流れを妨げる点として画定される。これは、蒸気１７４の動圧がウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊにおける毛細管圧を超える場合に生じる。毛細管圧は５４０Ｐａであることを想起されたい。
【０１２４】
蒸気１７４の動圧は、下記の数式１０で与えられる。
【数１０】
2012235109.tif 000013
【０１２５】
本実施例における動圧は、蒸発領域１７５Ｅにおいて０．２４Ｐａであり、通流路２４０において３６Ｐａである。これらの値は、毛細管圧に比べて十分に小さいことから、ヒートパイプは、同調限界よりも十分に低い範囲で運転されると結論づけることができる。
【０１２６】
沸騰限界
沸騰限界は、冷却液１７２の蒸発率が、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊの外における冷却蒸気１７４の拡散率を超える場合に生じる。この場合、ガス気泡は、核で発生し、ウィッキング層２００Ｍおよび２００Ｊで成長し、冷却液１７２の流れを妨げる。沸騰に関する条件は、ウィック材料の詳細な構造および冷却液１７２との相互関係に依存する。しかしながら、一般に、沸騰は、熱流束が１０Ｗ／ｃｍ2よりも小さい場合は発生しないことが知られている。ＧＩＣミラーアセンブリ１００が経験するであろう最大の熱流束は、商業用のＥＵＶリソグラフィ設定において、４Ｗ／ｃｍ2であり、沸騰限界よりも安全上問題ない程度に低い。
【０１２７】
当業者には明白であるが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明に対して様々な修正および変更を加えることができる。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等範囲内となるように提供された本発明の修正および変更を対象にしていることを意図するものである。
【図１】
2012235109.tif 000014
【図２】
2012235109.tif 000015
【図３】
2012235109.tif 000016
【図４】
2012235109.tif 000017
【図５】
2012235109.tif 000018
【図６Ａ】
2012235109.tif 000019
【図６Ｂ】
2012235109.tif 000020
【図７】
2012235109.tif 000021
【図８】
2012235109.tif 000022
【図９】
2012235109.tif 000023
【図１０】
2012235109.tif 000024
【図１１Ａ】
2012235109.tif 000025
【図１１Ｂ】
2012235109.tif 000026
【図１２Ａ】
2012235109.tif 000027
【図１２Ｂ】
2012235109.tif 000028
【図１３】
2012235109.tif 000029
【図１４】
2012235109.tif 000030
【図１５】
2012235109.tif 000031
【図１６】
2012235109.tif 000032
【図１７Ａ】
2012235109.tif 000033
【図１７Ｂ】
2012235109.tif 000034
【図１８】
2012235109.tif 000035
【図１９】
2012235109.tif 000036
【図２０】
2012235109.tif 000037
【外国語明細書】
2012235109.tif 000038
2012235109.tif 000039
2012235109.tif 000040
2012235109.tif 000041
2012235109.tif 000042
2012235109.tif 000043
2012235109.tif 000044
2012235109.tif 000045
2012235109.tif 000046
2012235109.tif 000047
2012235109.tif 000048
2012235109.tif 000049
2012235109.tif 000050
2012235109.tif 000051
2012235109.tif 000052
2012235109.tif 000053
2012235109.tif 000054
2012235109.tif 000055
2012235109.tif 000056
2012235109.tif 000057
2012235109.tif 000058
2012235109.tif 000059
2012235109.tif 000060
2012235109.tif 000061
2012235109.tif 000062
2012235109.tif 000063
2012235109.tif 000064
2012235109.tif 000065
2012235109.tif 000066
2012235109.tif 000067
2012235109.tif 000068
2012235109.tif 000069
2012235109.tif 000070
2012235109.tif 000071
2012235109.tif 000072
2012235109.tif 000073
2012235109.tif 000074
2012235109.tif 000075
2012235109.tif 000076
2012235109.tif 000077
2012235109.tif 000078
2012235109.tif 000079
2012235109.tif 000080
2012235109.tif 000081
2012235109.tif 000082
2012235109.tif 000083
2012235109.tif 000084
2012235109.tif 000085
1.Abstract
2012235109.tif 000086
2.Representative Drawing
Fig.6A
Fig.1
2012235109.tif 000087
Fig.2
2012235109.tif 000088
Fig.3
2012235109.tif 000089
Fig.4
2012235109.tif 000090
Fig.5
2012235109.tif 000091
Fig.6A
2012235109.tif 000092
Fig.6B
2012235109.tif 000093
Fig.7
2012235109.tif 000094
Fig.8
2012235109.tif 000095
Fig.9
2012235109.tif 000096
Fig.10
2012235109.tif 000097
Fig.11A
2012235109.tif 000098
Fig.11B
2012235109.tif 000099
Fig.12A
2012235109.tif 000100
Fig.12B
2012235109.tif 000101
Fig.13
2012235109.tif 000102
Fig.14
2012235109.tif 000103
Fig.15
2012235109.tif 000104
Fig.16
2012235109.tif 000105
Fig. 17A
2012235109.tif 000106
Fig.17B
2012235109.tif 000107
Fig.18
2012235109.tif 000108
Fig.19
2012235109.tif 000109
Fig.20
2012235109.tif 000110