JP2005175490A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハチャックが熱的に良好に調節されるリソグラフィ装置及びデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】放射ビームを提供するための照明システムと、パターン形成デバイスを支持するための支持構造とを備えたリソグラフィ装置である。パターン形成デバイスは、放射ビームの断面にパターンを付与するべく機能する。また、リソグラフィ装置は、基板を保持するための基板テーブルと、パターン形成されたビームを基板の標的部分に投射するための投影システムとを有している。このリソグラフィ装置は、さらに、対象物を支持するためのチャックと、チャックをリソグラフィ装置の他の部分に対して支持するフレームとを有している。チャックは、少なくともフレームから熱的に分離されている。
【選択図】図１

Description

本発明はリソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の標的部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。この場合、マスクなどのパターン形成デバイスを使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、このパターンが、感放射線性材料（レジスト）の層を有する基板（たとえばシリコン・ウェハ）上の標的部分（たとえば１つ又は複数のダイ部分からなる）に結像される。通常、１枚の基板には、順次露光される、標的部分に隣接する回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で標的部分に露光することによって標的部分の各々が照射される、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって標的部分の各々が照射される、いわゆるスキャナがある。

最も知られているリソグラフィ装置では、基板及び／又はパターン形成デバイス（たとえばマスクすなわちレチクル）は、動作中、たとえば静電力又は真空力を利用してチャック上にクランプされ、それにより、とりわけクランプ対象物の平面度が維持されている。チャックは、フレームによってリソグラフィ装置の他の部分に対して支持されている。

しかしながら、リソグラフィ・プロセスの間、たとえば基板からの熱によってチャックの温度が変化し、基板上へのパターンの投影精度がこの温度変化の影響を受けている。たとえわずかな温度変化（たとえば０．０５Ｋ未満の変化）、詳細にはチャックの温度不均一性がわずかであっても、チャックの（局部）熱膨張又は収縮の原因になり、その熱膨張又は収縮の大きさは、必要な投影精度に匹敵する大きさであり、通常、１ミクロンないし数ナノメートルの範囲に及んでいる。

米国特許５ ４１３ １６７により、ウェハ・チャックを備えたウェハ保持ブロックが知られている。このウェハ・チャックは、ウェハを真空吸引するための真空ポンプと連絡した十字形溝を使用して形成されており、ウェハとマスクを正確に整列させるための微小運動ステージの上に固定されている。この微小運動ステージは、ウェハとマスクを大まかに整列させるための粗運動ステージの上に固定された支持テーブルの中央部分の上に設けられている。ウェハ・チャックは、熱伝導率の大きいアルミニウム材でできている。この粗運動ステージの上には、２本の冷却水パイプに結合された通路を内部に有する熱交換器が固定して設けられている。ウェハ・チャックと熱交換器の間の熱伝達は、２本のフレキシブル・ヒート・パイプによって提供されており、動作するとこの２本のフレキシブル・ヒート・パイプを介してウェハ・チャックから熱交換器へ熱が輸送される。したがってウェハ・チャックの温度が制御され、ウェハ・チャックの変形が小さくなる。

米国特許６ ２１５ ６４２には、熱伝導率の大きい真空互換性変形可能静電チャックが記述されている。このチャックは、誘電材料層、金属膜層及び半導体材料層を有する膜を備えており、半導体材料層の上にはストラット及びリムが形成されている。リムは半導体材料層の周囲に形成されている。このリム及びストラットは支持構造の表面と接触しており、冷媒ガスを循環させることができる中空領域を形成している。支持構造は、中空領域と冷媒ガス源を接続するためのガス・マニホルド孔を有している。冷媒ガスを介してウェハ・チャックから熱を遠くへ移動させることができる。

米国特許５ ２２０ １７１には、ウェハ・チャックを備えたウェハ保持ブロックが記述されている。このウェハ・チャックは、ウェハを真空吸引するための真空ポンプと連絡した十字形溝を使用して形成されており、ウェハとマスクを正確に整列させるための微小運動ステージの上に固定されている。この微小運動ステージは、ウェハとマスクを大まかに整列させるための粗運動ステージの上に固定された支持テーブルの中央部分の上に設けられている。このウェハ・チャックは、熱伝導率の大きいアルミニウム材でできており、低圧内部空間を有している。この空間の内壁には動作液で湿潤したウィックが接着されている。冷却水通路を備えた冷却プレートが微小運動ステージとウェハ・チャックの間に挿入されており、この冷却プレートを通して冷却水を循環させることにより、ウェハ・チャックから熱を遠くへ移動させることができ、ウェハ・チャックの冷却表面を摂氏約２０度の温度に維持することができる。

しかしながら、これらの従来技術の文書によって知られているウェハ・チャックの欠点は、ウェハ・チャックから熱を遠ざけるためにそれぞれのデバイスを備えているにもかかわらず、ウェハ・チャックの熱調節が困難なことである。これは、基板上に形成される構造の寸法がますます小さくなっているため、精度要求事項の現在の傾向及び期待される傾向に鑑みると、とりわけ不利である。

本発明の一態様によれば、精度が向上したリソグラフィ装置が提供される。より詳細には、本発明の目的は、ウェハ・チャックが熱的に良好に調節されるリソグラフィ装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、
放射ビームを提供するように構築された照明システムと、
パターン形成されたビームを形成するために、前記ビームの断面にパターンを付与するように働くパターン形成デバイスを支持するように構築された支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記パターン形成されたビームを前記基板の標的部分に投射する投影システムとを備えたリソグラフィ装置であって、前記支持構造及び前記基板テーブルのうちの少なくとも一方が、チャック及び前記チャックを前記リソグラフィ装置の他の部分に対して支持するフレームを備え、前記チャックが少なくとも前記フレームから熱的に分離されたリソグラフィ装置が提供される。

チャックは、熱的に分離されているため、少なくともフレームから実質的に熱を吸収することはなく、したがってフレームとの熱交換による温度変化が生じないため、熱的に良好に調節される。

本発明の一実施例では、少なくともチャックとフレームの間に真空空間が存在しており、したがって熱伝導及び／又は対流によるチャックと少なくともフレームの間の熱の移動が実質的に禁止されるため、それによりチャックの熱調節が改善され、且つ、総合熱伝達に対する実質的な寄与が低減されている。

本発明の一実施例では、チャックのフレームに向かって導かれた表面の少なくとも一部の放射率が、たとえば放射率の小さい被覆、たとえばクロム或いは銀を含有した被覆などで少なくとも部分的に覆うことによって小さくなっており、したがって熱放射によるチャックと少なくともフレームの間の熱の移動が実質的に禁止されるため、それによりチャックの熱調節が改善されている。この実施例は、それには限定されないが、ＥＵＶ範囲の電磁放射を使用したリソグラフィ装置の応用分野にとりわけ適している。ほとんどのＥＵＶリソグラフィ装置は真空中で動作しており、気体媒体の伝導及び／又は対流を介した熱伝達は、（実質的に）排除されている。したがってＥＵＶリソグラフィ装置の場合、放射が総合熱伝達に大きく寄与している。

本発明の一実施例では、チャックが熱緩衝システムを備えており、したがって、たとえば対象物からチャックに伝達される熱がこの熱緩衝システムによって吸収されるため、チャックの温度上昇が熱緩衝システムのないチャック中の温度上昇より小さくなり、それによりチャックの熱変形及びチャックによって支持される対象物の熱変形が低減されている。

本発明の一実施例では、上記熱緩衝システムが、熱緩衝システムからの熱をチャックから遠くへ移動させる能動冷却システムに熱緩衝器が接続されない受動熱緩衝システムであり、したがってチャックの温度を維持するための、熱をチャックから遠ざかる方向に、或いはチャックに向かって伝達する液体が流れないため、それによりチャック位置の振動及びひずみが低減されている。このような熱緩衝器は、他のタイプのチャック、つまり熱的に分離されていないチャックに使用することも可能である。

本発明の一実施例では、上記低放射率被覆の放射率が０．１未満、たとえば０．０５未満であり、したがってチャックが放出する放射の量がごく微量であり、また、放射率が小さいため、必然的に反射率が大きく、吸収する放射量が極めて微量になっている。したがってこのような放射率により、放射による熱の移動が有効に制限されている。低放射率は、複雑な手段を講じることなく得ることができ、たとえばチャックをクロム或いは銀被覆で被覆することによって得ることができる。

本発明の一実施例では、チャックは、少なくとも赤外範囲の電磁放射を反射しており、リソグラフィ装置では放射によって伝達されるほとんどの熱が赤外範囲で放出されるため、チャックが実質的に熱を吸収することはなく、したがって熱的に良好に調節されている。

本発明の一実施例では、リソグラフィ装置は、対象物からチャックへ、或いはチャックから対象物へ熱を移動させるために、チャックとチャックによって支持される対象物との間で動作可能な熱伝達デバイスを備えており、熱伝達デバイスは、少なくとも１つのガス出口をチャックの対象物支持表面の近傍に有する、チャックと対象物の間に充填ガスを供給するためのガス供給システムを備える。それにより、対象物からチャックへ、或いはチャックから対象物へ熱を移動させることができ、それにより対象物が熱的に良好に調節されている。

本発明の一態様によれば、
基板を提供するステップと、
照明システムを使用して放射ビームを提供するステップと、
パターン形成デバイスを使用し、放射ビームの断面にパターンを付与するステップと、
基板及びパターン形成デバイスのうちの一方をチャックを使用して支持するステップと、
チャックをフレームを使用してリソグラフィ装置の他の部分に対して支持するステップと、
チャックをフレームから熱的に分離するステップと、
パターン形成された放射ビームを基板の標的部分に投射するステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

チャックは、熱的に分離されているため、たとえばフレームなどの周囲環境から熱を吸収することはほとんどない。したがってチャックが完全に熱を持つことがないため、熱的に良好に調節される。

本発明の他の態様によれば、リソグラフィ・デバイスに使用するための、
対象物を支持するように構築された支持表面を有する第１の面と、
前記チャックを熱的に分離するために、放射率の小さい被覆を有する第２の面と、
前記チャックの内部に配置された封入チャンバと、
前記封入チャンバの内部に配置された相転移材とを備えたチャックが提供される。

本発明の他の態様によれば、
放射ビームを提供するための手段と、
パターン形成されたビームを形成するための手段と、
パターン形成されたビームを形成するための前記手段を支持するための手段と、
基板と、
前記基板を保持するための手段と、
パターン形成されたビームを前記基板の標的部分に投射するための手段とを備えたリソグラフィ装置であって、前記パターン形成されたビームを形成するための前記手段及び基板を保持するための前記手段のうちの一方が、前記パターン形成されたビームを形成するための前記手段及び前記基板のうちの一方を前記リソグラフィ装置の他の部分から熱的に分離するための手段を備えたリソグラフィ装置が提供される。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁区メモリ用のガイド及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他の応用分野を有していることを理解されたい。このような代替応用分野の状況においては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「標的部分」という用語の同義語と見なすことができることは、当分野の技術者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）、度量衡学ツール又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書に使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば、波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの放射）、極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば、波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、及びイオン・ビーム或いは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

本明細書に使用されている「パターン形成デバイス」又は「パターン形成構造」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の標的部分にパターンを生成するために使用することができる構造を意味するものとして広義に解釈されたい。また、投影ビームに付与されるパターンは、基板の標的部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。通常、投影ビームに付与されるパターンは、標的部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路中の特定の機能層に対応している。

パターン形成デバイスは、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン形成デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、レベンソン型位相シフト及びハーフトーン型位相シフトなどのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができるため、この方法によって放射ビームがパターン形成される。パターン形成デバイスのいずれの実施例においても、支持構造は、たとえば、必要に応じて固定し、或いは移動可能にすることができ、且つ、たとえば投影システムに対してパターン形成デバイスを確実に所望の位置に配置することができるフレーム又はテーブルである。本明細書における「レチクル」或いは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン形成デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、たとえば使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

また、照明システムには、投影放射ビームを導き、整形し、或いは制御するための屈折光学構成部品、反射光学構成部品及びカタディオプトリック光学構成部品を始めとする様々なタイプの光学構成部品が包含されており、このような構成部品についても、以下、集合的又は個々に「レンズ」と呼ぶ。

リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体中、たとえば水中に浸され、投影システムの最終要素と基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの最初の要素の間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。

以下、本発明の実施例について、単なる実施例に過ぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は、対応する部品を表している。

図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、
投影放射ビームＰＢ（たとえばＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を提供するための照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
パターン形成デバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するための、アイテムＰＬに対してパターン形成デバイスを正確に位置決めするための第１の位置決めデバイスＰＭに接続された第１の支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴと、
基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するための、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴと、
パターン形成デバイスＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗの標的部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイからなる）に結像するための投影システム（たとえば反射型投影レンズ）ＰＬとを備えている。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、反射型（たとえば反射型マスク又は上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。

イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源がたとえばプラズマ放電源である場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。その場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、通常、たとえば適切な集光ミラー及び／又はスペクトル純度フィルタを備えた放射コレクタを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源は、リソグラフィ装置の一構成要素である。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するための調整デバイスを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。イルミネータは、投影ビームＰＢと呼んでいる、所望する一様な強度分布をその断面に有する調節済み放射ビームを提供している。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡの形で示すパターン形成デバイスに入射する。マスクＭＡで反射した投影ビームＰＢは、ビームを基板Ｗの標的部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ２（たとえば干渉デバイス）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる標的部分Ｃを投影ビームＰＢの光路内に位置決めすることができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及び位置センサＩＦ１を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後、又は走査中に、マスクＭＡを投影ビームＰＢの光路に対して正確に位置決めすることができる。通常、対物テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭ及びＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されているが、ステッパ（スキャナではなく）の場合、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合せマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。

図に示す装置は、以下に示す好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターン全体が標的部分Ｃに１回の照射（すなわち単一静止露光）で投影される。次に、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる標的部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で結像される標的部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、投影ビームに付与されたパターンが標的部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（すなわち単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの倍率、縮小率及び画像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における標的部分の幅（非走査方向の）が制限され、また、走査運動の長さによって標的部分の高さ（走査方向の）が左右される。
３．他のモードでは、プログラム可能パターン形成デバイスを保持してマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターンが標的部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動又は走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン形成デバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン形成デバイスを利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態又は全く異なる使用モードを使用することも可能である。

図２は、たとえば、図１に示すリソグラフィ装置の実施例における基板Ｗのための基板テーブルＷＴとして、或いは基板テーブルＷＴの一部として実施することができる構造１００の実施例を示したものである。以下、この構造１００を対物テーブル１００と呼ぶ。

この対物テーブル１００はフレーム１１０を備えており、その上にチャック１２０が取り付けられている。フレーム１１０には測定デバイスを設けることができ、たとえばフレーム１１０の異なる面にミラー１１１が提供されている。このミラー１１１は、干渉位置決定システムに使用することができる。フレーム１１０は、短ストローク・モジュール又は他の位置決めデバイスの上に取り付けることができ、この短ストローク・モジュールを使用して投影装置の他の部分に対して位置決めすることができる。

チャック１２０は支持表面１２１を有しており、この支持表面１２１の上に対象物がチャックによって支持される。この対象物は、たとえば図１に示すリソグラフィ装置のパターン形成デバイスＨであっても良い。基板Ｗは、静電クランプ・システム（図示せず）によってチャック１２０上にクランプされている。静電クランプ・システムは、静電力を利用して基板Ｗをチャック１２０にクランプしている。このようなクランプ・システムについては自ずから知られており、簡潔にするために詳細な説明は省略するが、個々の実施態様に適した任意のクランプ・システム、たとえば真空力などを利用したクランプ・システムを使用することができることに留意されたい。

チャック１２０は、フレーム１１０から熱的に分離されている。この実施例では、チャック１２０とフレーム１１０を熱的に分離するために、真空の空間１３０がフレーム１１０とチャック１２０の間に存在している。チャック１２０が動作している状態では、空間又は間隙１３０の圧力が、たとえば空間１３０を真空ポンプで個別にポンピングすることによって、或いはリソグラフィ装置全体の圧力を選択された真空レベルまで減圧することによって選択された真空レベルまで減圧されている。この真空のため、空間１３０の気体媒体の伝導及び／又は対流によるフレーム１１０からチャック１２０への熱の移動が実質的に禁止され、熱は主として放射によって移動することになる。

チャック１２０は、さらに、放射率が０．１未満、たとえば０．０５未満の低放射率反射型表面を備えており、放射率が小さいため、放射によるチャック１２０からフレーム１１０への熱の移動が禁止されている。図２に示す実施例では、チャック１２０は、フレーム１１０と対向する表面１２３の少なくとも一部に低放射率被覆１２４が施されたボディ１２２を備えている。低放射率被覆１２４は、たとえば、クロム或いは銀からなる被覆などの金属被覆を使用して構成することができるが、他の材料及び／又は１つ又は複数の被覆層を使用して構成することも可能である。他の任意の適切な方法、たとえばボディ１２２の表面１２３の少なくとも一部を研磨することなどによってチャック１２０に反射型表面を設けることも可能である。

また、チャック１２０の代わりに反射型表面をフレーム１１０に提供し、それによりチャック１２０とフレーム１１０の間の放射を介した熱の移動を禁止することも可能であり、或いはフレーム１１０及びチャック１２０に反射型表面を提供することも可能である。

また、図２に示す実施例とは別の方法で熱的な分離を実施することも可能であることに留意されたい。たとえばフレーム１１０とチャック１２０の間の空間１３０に熱絶縁材を提供し、それにより熱の移動を禁止することができる。また、たとえば空気などの静止ガスを空間に提供し、それにより熱絶縁を提供することも可能である。このガスには、ヘリウム、ネオン、アルゴン或いはキセノンなどの不活性ガス又は他の適切な任意のガスを使用することができる。

また、放射率の小さい熱シールドをチャック１２０とフレーム１１０の間に提供し、それによりチャック１２０とフレーム１１０の間の熱の移動を禁止することも可能である。このような熱シールドには、たとえば受動熱シールドを使用することができ、或いは、たとえば水冷システムを使用して熱シールドを能動的に調節することができ、それにより吸収した熱を熱シールドから放熱させることができる。

チャック１２０は、さらに、チャック１２０の熱容量を大きくする熱緩衝システム１４０を有している。熱がチャック１２０へ移動すると、移動した熱の少なくとも一部が熱緩衝システム１４０によって吸収されるため、熱緩衝器がない場合よりチャック１２０の温度上昇が小さく、したがってチャック１２０の熱変形が減少する。

この実施例では、熱緩衝器１４０は、ボディ１２２の内部にチャンバ１４１を備えており、その中に相転移材１４２を備えている。チャック１２０が熱エネルギーを受け取ると、受け取った熱エネルギーの少なくとも一部がチャンバに入り、相転移材１４２によって吸収される。相転移材１４２が相転移温度、たとえば液体が沸騰する温度に達すると、相転移材１４２が吸収した熱エネルギーを使用して相転移へ移行し、その結果、温度上昇が全くないか或いは極めて小さくなる。

熱緩衝システム１４０は、図２に示す方法とは異なる方法で実施することも可能であり、たとえば熱緩衝器１４０は、熱容量がボディ１２２を構築している材料の熱容量より大きい材料を備えたチャンバを内部に備えることができる。また、中実のボディを有するチャックを使用して熱緩衝システムを実施することも可能である。熱的に分離されていないチャックに熱緩衝システムを適用することも可能であり、たとえばチャック内に熱を伝導機構などを介してフレームと交換することができる熱緩衝システムを適用することができることに留意されたい。

熱緩衝システムを使用する場合、たとえばチャック１２０が、たとえば完成した基板の除去と後続する基板の位置決めとの間の時間期間内に周囲の温度より暖かくなり、熱の吸収に代わって逆に熱を放出するようになると、熱緩衝システム内の緩衝熱が放出される。熱緩衝器は、大きな温度変化を伴うことなく熱を放出することができるため、このような場合、チャックの温度は概ね安定した状態に維持される。たとえば熱緩衝システムが相転移材を備えている場合、他の方向に相転移させることにより、実質的な温度変化を伴うことなく熱を放出することができる。

この熱緩衝器には、たとえば能動熱制御システムの一部を使用することができ、この能動熱制御システムには、たとえば、水などの冷却液又はガスが循環する閉回路を持たせることができる。このような回路は、フレーム１１０及びチャック１２０の周囲の他の構成部品から熱的に分離することができるため、熱容量の大きい熱緩衝システムが得られる。

熱緩衝システム１４０は、受動システム、つまり熱緩衝システム１４０から熱を移動させ、且つ、熱をフレーム１１０又はチャック１２０の周囲の他の構成部品と交換する冷却液システムなどの他の能動熱放出デバイスに接続されないシステムとして実施することができ、それにより、たとえば冷却液の流れによるチャック位置の振動及び他のひずみを小さくすることができ、延いてはパターンを基板に投影する精度が向上するが、個々の実施態様に応じて、チャックから熱を除去するための冷却システムを提供し、任意選択で熱緩衝器に接続することも可能である。

図２に示す実施例では、チャック１２０は、熱伝導率の大きい熱伝導要素１２５を備えている。この熱伝導要素１２５により、表面１２１と熱緩衝システム１４０の間の有効熱伝達率を大きくすることができる。この方法によれば、ボディ１２２に入る前に熱緩衝システム１４０に熱が供給されるため、チャック１２０のボディ１２２の温度変化が小さくなる。この熱伝導要素１２５は、チャック１２０の他の部分を貫通して展開させることも可能であり、それにより、たとえばチャック支持表面からチャック１２０のフレーム１１０と対向している長手方向の面へ熱を移動させることができる。

図２に示す実施例では、チャック１２０の基板Ｗが配置される面と熱緩衝システム１４０の間に熱伝導要素１２５が置かれているため、とりわけ支持表面１２１の温度変化が小さくなっている。したがって支持表面１２５の上に配置される対象物の温度変化も小さくなっている。

図２に示す実施例では、熱伝導要素１２５は、支持表面１２１の少なくとも一部に渡って展開しているため、支持表面１２１の異なる部分間で温度が異なる場合、熱流が生じ、熱伝導要素１２５によってこれらの部分の間に熱伝導経路が提供されるため、この熱流は熱伝導要素１２５によって促進される。したがって、支持表面１２１に沿った温度差が小さくなり、延いては基板Ｗの温度不均一性が小さくなっている。熱伝導支持表面は、別の方法、たとえば熱伝導材が充填されたチャンバを支持表面１２５に提供することによって得ることも可能であり、その場合、このようなチャンバを熱緩衝器として動作させることもできる。

しかしながら、支持表面１２１は、別法として熱伝導率の小さい材料で構築することも可能であり、その場合、リソグラフィ装置が動作している間、この支持表面の上に配置されるすべての対象物の熱パターンを同じ熱パターンにすることができる。つまり、すべての対象物に実質的に同じ温度分布を持たせることができる。

対象物及びチャック１２０は、たとえば放射率の小さい被覆を支持表面１２１に施すことによって互いに熱的に分離することができる。このような場合、対象物は、リソグラフィ装置が動作している間、チャック１２０と対象物の間の熱伝達による熱的な影響を受けることはない。

しかしながら、対象物及びチャック１２０は、別法として互いに接続することも可能である。図２では、たとえばチャック１２０は、さらに、チャック支持表面１２１に充填ガス・システム１５０を備えている。チャック支持表面１２１に対象物が存在している場合、窒素又はアルゴンなどの充填ガス１５１を対象物（たとえば基板或いはマスク）とチャック１２０の間の空間に導入することができる。この充填ガス１５１を介して、充填ガスの伝導及び／又は対流によって対象物からチャック１２０への有効熱伝達率を大きくすることができる。この充填ガス１５１により、対象物たとえば基板Ｗと対象物支持表面１２１との間の有効熱伝達率を大きくすることができる。この方法によれば、対象物に作用する変形などの熱ひずみが小さくなる。

図３は、チャック１２０と基板Ｗの間が熱的に接続されている場合、及び基板が熱的に分離されている場合のチャック１２０と基板Ｗの温度をシミュレートした結果を略図で示したものである。図３では、ダッシュ線２００は、基板Ｗがチャック１２０に熱的に接続されている場合の基板Ｗの温度を表しており、ダッシュ−点線２１０は、この場合のチャック１２０の温度を表している。また、実線２２０は、チャック１２０から熱的に分離された基板Ｗの温度を表しており、実線２３０は、この場合のチャック１２０の温度を表している。

時間Ａで基板Ｗがチャック１２０上に装填される。図に示すように、いずれの場合においても、時間Ａにおける基板Ｗの温度はＴ０である。熱的に接続されている場合、時間Ｂでチャック１２０と基板Ｗの間に充填ガスが導入される。時間Ｄで基板Ｗへの放射ビームの投射が開始され、時間Ｅで終了する。時間ＡとＤの間の時間期間Ｉは度量衡学フェーズと呼ばれ、時間ＤとＥの間の時間期間ＩＩは露光フェーズと呼ばれている。

図３から分かるように、熱的に分離されている場合、チャック１２０及び基板Ｗは、度量衡学フェーズＩの間、実質的に一定の温度を維持している。熱的に接続されている場合、チャック１２０及び基板Ｗの温度は、熱交換によって等しくなり、充填ガスが導入されると、チャック１２０及び基板Ｗの温度は同様の温度Ｔ１になる。時間Ｃで温度が均一になると、上で言及した短ストローク・モジュールを使用してチャック１２０の正確な位置合せが実施される。

露光フェーズＩＩの間、基板Ｗは、受け取った放射からエネルギーを吸収し、熱を持つ。チャック１２０及び基板Ｗが分離されている場合、チャック１２０と基板Ｗの間の熱交換がないため、チャック１２０は実質的に一定の温度を維持するが、露光フェーズの間、基板Ｗの温度がＴ０からＴ２までΔＴ２だけ上昇する。熱的に接続されている場合、チャック１２０及び基板Ｗは、熱交換によって実質的に同じように熱を持ち、Ｔ１からＴ２までΔＴ１だけ温度が上昇する。

図３から分かるように、熱的に分離されている場合、基板温度の上昇ΔＴ２は、基板が熱的に接続されている場合における正確な位置合せ後の上昇ΔＴ１より大きく、したがって熱的に接続されている場合、基板Ｗは、時間Ｃ以降、熱による熱変形などの影響に対して、熱的に分離されている場合より鈍感である。したがって、基板が熱的に接続されている場合、投影精度が向上するが、熱的に開放されている場合、チャック１２０は、実質的に一定の温度を維持するため、熱による変形が全く存在しないか、或いはほとんど存在しない。

本発明が上で説明した実施例に何ら制限されないこと、及び様々な改変を考え得ることは明らかであろう。たとえば熱伝導体をチャックに設けることによって、支持表面１２１からチャックの他の面へ熱を移動させることができる。このような熱伝導体には、たとえば支持表面１２１からボディ１２２を貫通してそれぞれの面へ展開した金属又は他の熱伝導バー、条片などを使用することができる。また、このような熱伝導機構は、熱伝導性で、且つ、膨張がゼロの材料などからボディ１２２を製造することによって実施することができる。

しかしながら、たとえば被覆１２４が放射を反射する電磁放射の波長などの他の改変も可能である。たとえば、ほとんどのリソグラフィ装置のチャック及び／又は他の部分は、ほとんどの熱を赤外周波数範囲の電磁放射として放射しているため、赤外範囲の電磁放射を反射する表面を備えたチャックは、良好な熱分離を示している。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。以上の説明は、本発明を制限することを意図したものではない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明によるチャック及びフレームの一実施例を示す略横断面図である。 本発明によるチャックの他の実施例に対する、時間を関数としてシミュレートしたチャック及び／又は基板の温度を示すグラフである。

符号の説明

１００ 構造（対物テーブル）
１１０ フレーム
１１１ ミラー
１２０ チャック
１２１ 支持表面
１２２ ボディ
１２３ ボディの表面
１２４ 低放射率被覆
１２５ 熱伝導要素
１３０ 空間（間隙）
１４０ 熱緩衝システム（熱緩衝器）
１４１ チャンバ
１４２ 相転移材
１５０ 充填ガス・システム
１５１ 充填ガス
Ｃ 標的部分
ＩＦ１、ＩＦ２ 位置センサ
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合せマーク
ＭＡ パターン形成デバイス（マスク）
ＭＴ 第１の支持構造（マスク・テーブル）
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合せマーク
ＰＢ 投影放射ビーム
ＰＬ 投影システム（レンズ）
ＰＭ 第１の位置決めデバイス
ＰＷ 第２の位置決めデバイス
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (16)

1. 放射ビームを提供するように構築された照明システムと、
   パターン形成されたビームを形成するために、前記ビームの断面にパターンを付与するように働くパターン形成デバイスを支持するように構築された支持構造と、
   基板を保持するための基板テーブルと、
   前記パターン形成されたビームを前記基板の標的部分に投射する投影システムとを備えたリソグラフィ装置であって、前記支持構造及び前記基板テーブルのうちの少なくとも一方が、チャック及び前記チャックを前記リソグラフィ装置の他の部分に対して支持するフレームを備え、前記チャックが少なくとも前記フレームから熱的に分離されたリソグラフィ装置。
2. 前記チャックと前記フレームの間に配置された真空空間をさらに備えた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記チャック及び前記フレームが間隙によって互いに完全に分離され、且つ、離隔された、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記支持構造及び前記基板テーブルのうちの少なくとも一方が前記基板テーブルであり、前記チャックが前記基板を支持する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記チャックの前記フレームに向かって導かれた表面の一部及び前記フレームの前記チャックに向かって導かれた表面の一部のうちの少なくとも一方が低放射率を有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記チャックの前記フレームに向かって導かれた表面の一部及び前記フレームの前記チャックに向かって導かれた表面の一部のうちの前記少なくとも一方が、放射率の小さい被覆で覆われた、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記被覆がクロム又は銀を含有した、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記低放射率被覆の放射率が０．１未満である、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記チャックが熱緩衝システムを備えた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記熱緩衝システムが受動熱緩衝システムとして構築された、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記チャック及び前記フレームのうちの一方が、赤外範囲の電磁放射を反射するように構築された、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記チャックと前記対象物の間で動作し、前記対象物と前記チャックの間で熱を移動させるための熱伝達デバイスをさらに備えた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記熱伝達デバイスが、前記チャックと前記対象物の間に充填ガスを供給するためのガス供給システムを備え、前記熱伝達デバイスが、前記チャックの対象物支持表面に隣接して配置されたガス出口を備えた、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 基板を提供するステップと、
    照明システムを使用して放射ビームを提供するステップと、
    前記パターン形成デバイスを使用し、放射ビームの断面にパターンを付与するステップと、
    前記基板及び前記パターン形成デバイスのうちの一方をチャックを使用して支持するステップと、
    前記チャックをフレームを使用してリソグラフィ装置の他の部分に対して支持するステップと、
    前記チャックを前記フレームから熱的に分離するステップと、
    パターン形成された放射ビームを前記基板の標的部分に投射するステップとを含むデバイス製造方法。
15. リソグラフィ・デバイスに使用するためのチャックであって、
    対象物を支持するように構築された支持表面を有する第１の面と、
    前記チャックを熱的に分離するために、放射率の小さい被覆を有する第２の面と、
    前記チャックの内部に配置された封入チャンバと、
    前記封入チャンバの内部に配置された相転移材とを備えたチャック。
16. 放射ビームを提供するための手段と、
    パターン形成されたビームを形成するための手段と、
    パターン形成されたビームを形成するための前記手段を支持するための手段と、
    基板と、
    前記基板を保持するための手段と、
    前記パターン形成されたビームを前記基板の標的部分に投射するための手段とを備えたリソグラフィ装置であって、前記パターン形成されたビームを形成するための前記手段及び基板を保持するための前記手段のうちの一方が、前記パターン形成されたビームを形成するための前記手段及び前記基板のうちの一方をリソグラフィ装置の他の部分から熱的に分離するための手段を備えたリソグラフィ装置。
    

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