JP4639092B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置に関するものである。

本発明はさらに、デバイス製造方法、並びにそれによって製造されたデバイスに関するものである。

リソグラフィ装置は、基板のターゲット部分に所望のパターンを付加する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、マスクなどのパターン形成手段を用いてＩＣの個々の層に対応する回路パターンを形成することが可能であり、このパターンを、放射感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェハ）上の（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）ターゲット部分に結像させることができる。一般に、単一の基板は連続的に露光される隣接するターゲット部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置には、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームの下で所与の方向（「走査」方向）に走査し、それと同時にこの方向に対して平行又は逆平行に基板を同期して走査することによって各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナとが含まれる。

周知の装置は、放射源からの放射を集めるための集光器（コレクタ）を有している。集光器は、集められた放射を照明装置へ送るように構成される。照明装置は放射の投影ビームを提供するように構成され、その放射を用いて所望のパターンを基板のターゲット部分に適用する。集光器は、例えば放射を反射する適切なミラー・シェル（鏡板）を有している。こうした集光器は、欧州特許出願ＥＰ１２２５４８１から知ることができ、これを参照によって本明細書に組み込む。具体的には、集光器は、放射源から受け取った入射放射を小さい合焦領域、又は合焦点に集束させるように構成される。

周知の装置の欠点は、それぞれの放射源のスイッチを入れる毎に、入射放射によって集光器が加熱されることである。その結果、集光器が膨張し、出射放射の方向の変化、及び／又は放射の合焦点の移動、並びに得られる照明ビームの歪みが生じる。したがって、照明装置が、例えば適切な均一性、放射分布、ビームの方向、ビームの強度、ビームの断面などを有する、一定の所望される特性を備えた放射の投影ビームを生成することは、困難若しくは不可能である。さらに、集光器の熱膨張によって引き起こされる投影放射の歪みは、所望される高精度でのデバイス製造を妨げる。

本発明の目的は、リソグラフィ装置を改善することである。とりわけ、本発明は、デバイスを高精度で製造するためのリソグラフィ装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一観点によれば、
放射の投影ビームを提供するための照明装置と、
パターン形成手段を支持するための支持構造体であって、パターン形成手段が投影ビームの断面にパターンを与えるように働く支持構造体と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンの形成されたビームを基板のターゲット部分に投影するための投影装置と、
第１の放射源から受け取った放射を照明装置へ送るように構成される集光器とを有するリソグラフィ装置において、
前記装置が、第１の放射源からの放射を集光器が実質的に受け取っていないときに、集光器を加熱するための、少なくとも１つのヒータを含むことを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。

使用中、少なくとも集光器が第１の放射源から放射を実質的に受け取っていないときに、ヒータが集光器を加熱する。したがって、集光器の温度変化を低減又は防止することができる。ヒータを用いることにより、集光器の温度を実質的に一定に、又は、例えば所定の比較的小さい範囲内に保つことが好ましい。この小さい温度範囲は、所望されるある動作温度からのわずかな偏差を含むことができる。こうした温度範囲は、例えば、ある平均動作温度からプラス・マイナス約５０℃の範囲とすることができる。その結果、集光器の寸法又は形を比較的一定に、又はある限度内に保つことが可能となり、放射を所望の方向に送り、且つ／又は所望の位置に集束させることができる。したがって、所望される実質的に一定の光学的特性を備える放射ビームを提供することが可能になる。こうした放射ビームをデバイスの製造に用いることができると有利である。

本発明の一観点によれば、請求項１から請求項１７までのいずれか１項に記載された装置に特に適し、又その装置用に構成された集光器において、該集光器が、使用中に第１の放射源から該集光器の受け取った放射を送る、且つ／又は集束させるように構成され、該集光器が、第１の放射源から放射を実質的に受け取っていないときに該集光器を加熱するための、少なくとも１つのヒータを備えている集光器が提供される。

使用中、前記ヒータを用いて集光器をさらに加熱することにより、集光器の変形を防止又は低減することができる。こうした加熱は、第１の放射源のスイッチが切られ、集光器が第１の放射源から放射を受け取っていない期間中にその都度適用することができる。その場合、前記ヒータを作動させることによってもたらされる補償加熱により、集光器の冷却が防止される。第１の放射源の動作期間中の集光器の変形を防止することにより、第１の放射源の放射を集光器によって所望のパターンとして所望の均一性を備えるように送り、所望の方向及び／又は角度などで集束させることが可能になる。

或いは、ヒータを用いて、第１の放射源の放射のみによる加熱によって集光器が到達する温度に対して高い動作温度まで、集光器を連続的に加熱することができ、それにより、集光器の全体的な動作温度が適時に比較的一定になる。その場合、集光器の温度が既に高いため、第１の放射源の放射は、集光器の動作温度に対して、もはや実質的に影響を及ぼさない。

使用中、集光器の温度を調節するため、及び／又は集光器が過熱することを防止するために、集光器から様々な方法で熱を除去することができる。熱放射、熱対流及び／又は熱伝導によって集光器から熱を除去してもよい。集光器の温度を調節するために、例えばヒート・パイプ、冷却手段、熱囲い、熱調整流体、液体及び／又は気体など、いくつかの熱輸送手段を設けることができる。

本発明の他の観点によれば、
基板を提供する段階と、
断続的な第１の放射源を提供する段階と、
集光器を用いて放射を第１の放射源から照明装置へ送る段階と、
照明装置を用いて放射の投影ビームを提供する段階と、
パターン形成手段を用いて投影ビームの断面にパターンを与える段階と、
パターンの形成された放射ビームを基板のターゲット部分に投影する段階とを含むデバイス製造方法において、
集光器を加熱することにより、集光器を実質的に一定の動作温度に維持するデバイス製造方法が提供される。

これによって前記の利点がもたらされる。具体的には、本発明の方法により、デバイス、例えば半導体デバイスや他の種類のデバイスを高精度で製造することができる。

本明細書では、リソグラフィ装置をＩＣの製造に用いることについて特に言及することがあるが、本明細書で記載するリソグラフィ装置は、一体型光学装置、ドメインチップメモリ用の誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドその他の製造など、他の用途にも使用可能であることを理解すべきである。こうした別の用途についての文脈では、本明細書中の「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はいずれも、それぞれ「基板」又は「ターゲット部分」というより一般的な用語と同義であると考えられることが、当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（一般に基板にレジストの層を施し、露光されたレジストを現像する装置）や計測又は検査装置で処理することができる。適用可能であれば、本明細書の開示をこうした装置や他の基板処理装置に適用してもよい。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために、基板を２回以上処理することも可能であり、したがって本明細書で使用する基板という用語は、複数の処理が施された層を既に含む基板を指すこともある。

本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）紫外線（ＵＶ）放射、及び（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）極紫外線（ＥＵＶ）放射を含むあらゆる種類の電磁放射、並びにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを包含している。

本明細書で使用する「パターン形成手段」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを形成するためなど、投影ビームの断面にパターンを与えるために用いることのできる手段を指すものとして広く解釈すべきである。投影ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンと厳密に一致しない可能性があることに留意すべきである。一般に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路などターゲット部分に形成されるデバイスの特定の機能層に対応している。

パターン形成手段は、透過式でも反射式でもよい。パターン形成手段の例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ（配列）及びプログラム可能ＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、それにはバイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク及び減衰位相シフト・マスクなどのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド型のマスク・タイプが含まれる。プログラム可能ミラー・アレイの一例は、小さいミラーのマトリクス状の配列を使用するものであり、入射する放射ビームを異なる方向に反射するように、それぞれのミラーを別々に傾斜させることができる。このようにして、反射ビームにパターンが形成される。パターン形成手段の各例では、支持構造体を、例えばフレーム又はテーブルとすることが可能であり、これらは必要に応じて固定することも移動させることもでき、又パターン形成手段が、例えば投影装置に対して、所望の位置にあることを保証することができる。本明細書中の「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はいずれも、「パターン形成手段」というより一般的な用語と同義であると考えられる。

本明細書で使用する「投影装置」という用語は、例えば使用される露光放射、又は浸漬液の使用や真空の使用など他の要因に適した屈折光学、反射光学系及び反射屈折光学系を含めて様々な種類の投影装置を包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書中の「レンズ」という用語の使用はいずれも、「投影装置」というより一般的な用語と同義であると考えられる。

照明装置も、放射の投影ビームの方向付け、形成又は制御のための屈折式、反射式及び反射屈折式の光学要素を含めて様々な種類の光学要素を包含することができ、こうした構成要素も以下では一括して、又は単独で「レンズ」と呼ぶことがある。

リソグラフィ装置は、２（デュアル・ステージ）又は３以上の基板テーブル（及び／又は２以上のマスク・テーブル）を有する種類のものでもよい。こうした「マルチ・ステージ」装置では、追加のテーブルを並行して用いてもよく、或いは１つ又は複数のテーブル上で予備段階を実施し、それと同時に１つ又は複数の他のテーブルを露光に用いてもよい。

リソグラフィ装置は、投影装置の最後の要素と基板との間の空間を満たすように、例えば水など比較的高い屈折率を有する液体に基板を浸す種類のものでもよい。浸漬液を、例えばマスクと投影装置の第１の要素との間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。投影装置の開口数を高めるための浸漬技術は、当技術分野では周知である。

次に本発明の実施例を、添付の概略図を参照して例示のみの目的で説明するが、図中、同じ参照記号は同じ部品を指すものであることに留意されたい。

図１は、リソグラフィ装置を概略的に示している。この装置は、
放射の投影ビーム（例えばＵＶ又はＥＵＶ放射）ＰＢを提供するための照明装置（照明器）ＩＬと、
パターン形成手段（例えばマスク）ＭＡを支持するための第１の支持構造体（例えばマスク・テーブル）ＭＴであって、部材ＰＬに対してパターン形成手段を正確に位置決めするための第１の位置決め手段ＰＭに接続された第１の支持構造体ＭＴと、
基板（例えばレジスト塗布ウェハ）Ｗを保持するための基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴであって、部材ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブルＷＴと、
パターン形成手段ＭＡによって投影ビームＰＢに与えられたパターンを、基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃに結像させるための投影装置（例えば反射投影レンズ）ＰＬとを含む。

本明細書で図示する装置は、（例えば反射性マスク、又は先に言及した種類のプログラム可能ミラー・アレイを使用する）反射式のものである。或いは、（例えば透過性マスクを使用する）透過式のものであってもよい。

放射Ｒを供給するために、第１の放射源ＳＯが提供される。放射Ｒは集光器Ｋによって集められる。集光器Ｋは集められた放射Ｒを、放射ビームの形で照明器ＩＬへ送る。例えば放射源がプラズマ放電源である場合、第１の放射源ＳＯとリソグラフィ装置とを別々の構成要素にすることができる。その場合には、放射源がリソグラフィ装置の一部を形成することは考えられず、放射ビームは一般に、例えば適切な収集ミラー及び／又はスペクトル純度フィルタを有する放射集光器Ｋを用いて、第１の放射源ＳＯから照明器ＩＬへ伝えられる。他の場合、例えば放射源が水銀ランプである場合には、放射源を装置の一部とすることができる。放射源ＳＯ、集光器Ｋ及び照明器ＩＬを放射装置と呼ぶことがある。

照明器ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段を有していてもよい。一般に、照明器の瞳面内における強度分布のうち、少なくとも外側及び／又は内側の半径方向範囲（それぞれ一般にｓ−アウタ（ｓ−ｏｕｔｅｒ）、ｓ−インナ（ｓ−ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）を調整することができる。照明器は、投影ビームＰＢと呼ばれ、その断面内に所望の均一性及び強度分布を有する調節された放射ビームを提供する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴに保持されているマスクＭＡに入射する。マスクＭＡによって反射された投影ビームＰＢは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。第２の位置決め手段ＰＷ及び位置センサＩＦ２（例えば干渉測定装置）を用いて、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め手段ＰＭ及び位置センサＩＦ１を用いて、例えばマスク・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をビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部を形成する長ストローク・モジュール（粗い位置決め）及び短ストローク・モジュール（細かい位置決め）を用いて実現される。しかし（スキャナではなく）ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータに接続するだけでもよいし、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２、及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を用いて位置を調整することができる。

図示した装置は、以下の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、投影ビームに与えられたパターン全体を１回でターゲット部分Ｃに投影する（すなわち、ただ１回の静止露光の）間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを実質的に静止した状態に保つ。次に、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴをＸ及び／又はＹ方向に移動させる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズによって１回の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モードでは、投影ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（すなわち、ただ１回の動的露光の）間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを同期して走査する。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、投影装置ＰＬの拡大（縮小）率、及び像の反転特性によって決まる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズによって１回の動的露光におけるターゲット部分の（非走査方向の）幅が制限され、走査移動の長さによってターゲット部分の（走査方向の）高さが決定される。
３．他のモードでは、投影ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する間、プログラム可能なパターン形成手段を保持しながらマスク・テーブルＭＴを実質的に静止した状態に保ち、基板テーブルＷＴの移動又は走査を行う。このモードでは、一般にパルス式の第１の放射源ＳＯが使用され、基板テーブルＷＴの移動後その都度、又は走査中の連続する放射パルスの合間に、プログラム可能なパターン形成手段が必要に応じて更新される。この動作モードは、先に言及した種類のプログラム可能ミラー・アレイなど、プログラム可能なパターン形成手段を利用するマスクレス・リソグラフィに簡単に適用することができる。

前記の使用モードの組合せ及び／又は変形形態、或いは全く異なる使用モードを採用することもできる。

図２〜図４は、図１に示したリソグラフィ装置の周知の集光器Ｋをさらに詳しく示している。集光器Ｋは放射Ｒを集束させるためのミラー１１を有し、集光器Ｋはこの放射を第１の断続的な放射源ＳＯから受け取る。第１の放射源ＳＯは図１には示しているが、図２〜図８には示していない。

集光器Ｋは少なくとも部分的に、ＥＰ１２２５４８１から知ることができる集光器に従って構成することが可能である。例えば、集光器を１９３ｎｍ以下、好ましくは１２６ｎｍ以下の波長、とりわけ好ましくはＥＵＶ波長を用いる照明装置に適したものとすることができる。集光器は、共通の回転軸の周りに相互に配置された、回転対称なミラー・シェルの形態の複数の反射要素１１を含むことが好ましい。図２では、前記回転軸を線Ｙで示している。集光器のシェル１１は、図４に示したように、例えばスポーク又はスポーク状の要素などの結合部材１２によって互いに結びつけられている。これらの結合部材１２は、図２及び図３には示していない。反射要素１１はそれぞれ、放射Ｒを反射するための反射内側表面１３、並びに反射表面１３とは別の方向を向いた外側表面１４又は裏面を有している（図２及び図４参照）。

集光器Ｋは、入射放射Ｒを所定の合焦点ＦＰに集束させるように構成されている。この合焦点は、例えば小さい合焦領域でもよい。合焦点ＦＰは、例えば前記リソグラフィ装置の照明器ＩＬの前方に位置していてもよい。使用中、集光器Ｋは入射放射Ｒによって加熱され、その結果、集光器の板１１の膨張が起こる。図２及び図３は、生じた集光器シェル１１の膨張によって合焦点ＦＰの移動が引き起こされることを示している。合焦点は、特に集光器Ｋの配置及び構造に応じて、例えば集光器Ｋの方へ、又は集光器Ｋから離れるように移動する可能性がある。放射の合焦点がそのように移動している間、照明器ＩＬが所望の放射の投影ビームＰＢを提供することは困難若しくは不可能となる可能性がある。具体的には、照明器ＩＬは、基板Ｗを高精度で照明するために所望される、一定の光学的特性を有する投影ビームＰＢを提供することができなくなる。さらに悪いことに、リソグラフィ装置の第１の放射源ＳＯの作動は通常、短時間である。例えば基板Ｗの装着及び取外しの間、並びに連続した基板のダイＣの間の基板を照明する間、第１の放射源ＳＯのスイッチは切られている。このために、第１の放射源ＳＯを、例えばパルス式の放射源とすることができる。したがって、集光器Ｋは放射を第１の放射源ＳＯから断続的に受け取り、それによってミラー・シェル１１の加熱および冷却が繰り返され、その結果、第１の放射源ＳＯのスイッチを入れるたびに、集光器の膨張および収縮、並びに合焦点ＦＰの移動が起こる。図２では、この移動を矢印Ｘで示している。さらに、例えば第１の集光器面Ａの近くなど、第１の放射源ＳＯの近く又は向かい側に位置する集光器Ｋの上流部分は、例えば第２の集光器面Ｂの近くなど、第１の放射源ＳＯからさらに離れたところに位置する下流の集光器部分より大きい放射束を受け取る。さらに、集光器シェル１１はそれぞれ、第１の放射源ＳＯから異なる量の放射を受け取る可能性がある。このため、集光器Ｋの不均質な膨張及び収縮が起こる。その結果、異なる集光器シェル１１の焦点の移動が不均質になり、生成された放射の投影ビームＰＢのさらに望ましくない変動がもたらされる（図２及び図３参照）。

図５は、図１に示したリソグラフィ装置に使用可能な、本発明による集光器１の第１の実施例を示している。集光器１を加熱するために、いくつかのヒータ２を設けている。この実施例では、ヒータ２はそれぞれ、第２の放射源２を有している。ヒータ２は、熱放射によって前記反射要素１１の外側表面１４に熱を供給するように構成されている。ヒータ２を、集光器によって合焦点ＦＰへ集束させる放射Ｒの経路の実質的に外に配置して、ヒータ２が放射Ｒの伝達を遮らないようにすることが好ましい。ヒータ２は、例えばＸ線源、赤外光源、ランプ、及び／又は他の放射源など様々な放射源を有することができる。ヒータ２から熱を吸収するために、集光器シェル１１の外側表面１４が熱吸収材料、例えば濃色又は実質的に黒色の被覆などの熱吸収被覆、熱吸収構造体などを含むことが好ましい。

ヒータ２は、集光器１が第１の放射源ＳＯから放射を実質的に受け取っていないときに、集光器１を加熱するように構成される。集光器１が前記第１の放射源ＳＯから放射Ｒを受け取っているときにも、集光器１を加熱するようにヒータ２を構成することができる。具体的には第１の放射源ＳＯの使用前、使用中並びに使用後に、集光器１を実質的に一定のある動作温度に維持するようにヒータ２を構成することが好ましい。例えば前記動作温度を所定の平均動作温度からプラス・マイナス５０℃の範囲内、好ましくは所定の平均動作温度からプラス・マイナス２５℃の範囲内に維持するようにヒータを構成してもよい。集光器１の配置、構成、及び／又は構造に応じて、前記動作温度を様々な温度範囲、例えばより小さい若しくはより大きい温度範囲内に維持するようにヒータを構成することもできる。

ヒータは、前記ヒータ２を制御するための制御装置４、例えばコンピュータを備えている。この制御装置は、いくつかの方法で構成することができる。例えば制御装置４を、第１の放射源ＳＯを作動させていないときに、１つ又は複数のヒータ２を作動させるように構成することができる。又制御装置４を、集光器１、或いは１つ又は複数の集光器シェル１１の温度低下が検知されたとき、１つ又は複数のヒータ２を作動させるように構成してもよい。制御装置を、ヒータ２を個々に、群として、且つ／又は同時に制御するように構成することもできる。さらに制御装置４を、１つ又は複数のヒータ２のスイッチをオン・オフ（入・切）するように構成してもよく、その場合、各ヒータ２が実質的に一定量の放射を提供して、集光器部分１１を加熱する。他方、制御装置４を、必要に応じて１つ又は複数のヒータ４によって生成される放射の量を調節し、変化させるように構成することができる。

この実施例では、制御装置４は配線３によってヒータ２に結合されている。制御装置４とヒータとの間の結合は、例えば１つ又は複数の送信器および受信器などの無線通信手段を使用するなど、様々な方法で実施することができる。１つ又は複数の制御装置を、集光器１に、且つ／又は１つ又は複数のヒータ２若しくはその近くに組み込むこともできる。こうした制御装置４を所望される機能のためにどのように設け、設定し、且つ／又は配置するかは、当業者には明らかである。

さらに、集光器１の少なくとも一部の、少なくとも温度を測定するために、いくつかの温度センサ６を設けている。この実施例では、センサ６は集光器１の反射要素１１の温度を測定するように構成されている。温度センサ６は、例えば熱電対、放射検知器などを有するなど様々な方法で構成することができる。センサ６を、例えば集光器１の集光器シェル１１に組み込む、且つ／又はヒータ２の中若しくは近くに配置することができる。センサ６を、電気配線、無線通信手段などによって制御装置４に接続してもよい。

図５に示した第１の実施例を、
基板Ｗを提供する段階と、
照明装置ＩＬを用いて放射の投影ビームＰＢを提供する段階と、
パターン形成手段ＭＡを用いて投影ビームの断面にパターンを与える段階と、
パターンの形成された放射ビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分に投影する段階とを含むデバイス製造方法として、図１による装置に使用する。

前記投影ビームＰＢを提供するために、第１の放射源を断続的な放射源とし、例えば放射パルスを発生させるように構成する。第１の断続的な放射源ＳＯで生成された放射Ｒは集光器１によって集められ、照明装置ＩＬへ送られる。ヒータ２を用いて集光器１を加熱することにより、集光器１は実質的に一定の動作温度に維持される。集光器１が第１の放射源ＳＯから放射を実質的に受け取っていないとき、集光器１を実質的にヒータ２のみで加熱して、前記動作温度を実質的に一定に維持することができる。集光器１の温度を、例えば所定の平均動作温度からプラス／マイナス５０℃の範囲内、好ましくは所定の平均動作温度からプラス／マイナス２５℃の範囲内、或いはより小さい範囲又はより大きい範囲内に維持することができる。

他方、ヒータ２は、高い動作温度まで集光器１を連続的に加熱して、第１の放射源ＳＯからの放射の吸収によって引き起こされる可能性のある更なる加熱による集光器１の温度変化が実質的に生じないか、若しくはわずかしか生じないようにすることができる。その場合、第１の放射源ＳＯの放射Ｒから生じる付加的な熱負荷による集光器１の温度上昇は、ヒータ２を実装しなかった場合に起こる温度上昇に比較して実質的に生じないか、若しくはわずかに生じるだけである。これを以下のように説明することもできる。放射熱輸送はＴ^４に比例する（Ｔはケルビン温度）。すなわち、吸収されたエネルギー単位量当たりの温度上昇は、Ｔ^−３に比例する。したがって、例えば放射源からの同じ熱入力に対して、５００Ｋの集光器１の温度上昇は、３００Ｋの集光器１の温度上昇より２７／１２５＝０．２倍小さいことが分かる。すなわち、かなり一定した集光器１の動作温度を得るためには、集光器１を連続的に加熱すると有利であることが分かる。又この場合、集光器１の温度を、例えば所定の平均動作温度から所定の範囲内に維持することができる。

さらに、実質的に一定した集光器１の温度を得るために、第１の放射源ＳＯの使用中、集光器１の連続的な加熱と集光器１の付加的な加熱とを組み合わせて用いることができる。

所望の集光器の平均動作温度を与えるために、異なるヒータ２によって局所的に生成される熱量を、それぞれの集光器部分が局所的に受け取る放射Ｒの量に相関させることが好ましい。このために前記ヒータを、異なる集光器部分を加熱するために異なる熱量を発生させるように構成することができ、その場合、その異なる熱量を前記異なる集光器部分が受け取る放射Ｒの量と相関させる。例えば、第１の放射源ＳＯの近くに位置し、例えば第１の集光器面Ａから延びる上流の集光器部分では、第１の放射源ＳＯからさらに離れたところに位置し、例えば下流の集光器面Ｂの方へ、若しくはその近くに延びる集光器部分に比べてより多くの熱を発生させるようにヒータ２を構成することができる。又、異なる集光器シェル１１を異なる動作温度に維持することもできる。さらにヒータを、例えば非等方性の入射放射Ｒを補償するように構成してもよい。

ヒータ２の制御は、前記制御装置４によって実現することができる。このために制御装置４を第１の放射源ＳＯと結合して、例えば第１の放射源ＳＯのスイッチが切られているときには制御装置４がヒータ２を作動させ、第１の放射源ＳＯを再び作動させたときには制御装置４がヒータ２を作動させないようにすることができる。その場合ヒータ２は、第１の放射源ＳＯのスイッチが切られるたびに、それによって各集光器シェル１１の温度低下が実質的に起こらないような熱量を、集光器シェル１１の外側表面１４に供給するように構成されることが好ましい。さらに、温度センサ６によって測定可能な集光器シェル１１の実際の温度に基づいてヒータ２を制御するように制御装置４を構成することができる。他方、集光器部分１１を前記高い動作温度まで連続的に加熱するように制御装置４を構成してもよい。

集光器１は、実質的には第１の放射源ＳＯの動作条件に関係なく、所定の動作温度、又はその温度近くに維持されるので、伝えられた放射Ｒの前記合焦点又は合焦領域ＦＰの位置は、照明器ＩＬに対して実質的に不変のままである。したがって、所望される実質的に一定の均一性及び強度分布をその断面に有する放射の投影ビームＰＢを照明器ＩＬによって提供することが可能になり、したがってデバイスを高精度で作製することができる。

図６は本発明の第２の実施例１０１を示しており、これは集光器シェル１１１を加熱するために加熱板１０７を設けている点で、図５に示した実施例と異なっている。図６に示した実施例では、加熱板１０７は反射集光器シェル１１１の裏面に取り付けられている。加熱板１０７は、加熱板１０７を加熱するための電気ヒータ１０２を有している。加熱板１０７はさらに、ヒータ１０２によって加熱板を比較的均一に加熱することができるように、例えば高い熱伝導係数を有する材料を含んでいる。電気ヒータ１０２は、例えば電気抵抗体、電気配線などを含むこともできる。又、誘導及び容量加熱、及び／又はそのような加熱を適用することもできる。ヒータ２０２は、例えば集光器シェル１１１と直接的に且つ／又は間接的に接していてもよい。図６に示した加熱用の配置では、集光器１０１を比較的迅速且つ均一に加熱して、所望の動作温度又はその温度近くに維持することができる。第２の実施例１０１の機能は、前記の第１の実施例１の機能と類似している。この第２の実施例では、集光器１０１が、加熱板１０７のヒータ１０２によって電気的に加熱される。加熱板１０７は、様々な方法及び形で設けることが可能である。或いは、集光器シェル１１１は、例えば電気ヒータ１０２を一体として含むこともできる。さらに、第４の実施例に関して以下で説明するように、１つ又は複数の集光器シェル１１１が、電気ヒータとして働く１つ又は複数の加熱層を備えてもよい。

図７及び図８は、本発明の第３の実施例を示している。この第３の実施例は、集光器２０１を加熱するために外部の電気加熱シールド２１２を設けている点で、図５及び図６に示した実施例と異なっている。加熱シールド２１２は、外側の集光器シェル２１１から間隔をあけて配置されている。加熱シールド２１２は、加熱シールド２１２を加熱するための電気ヒータ２０２を有している。加熱シールド２１２は、例えばスポークを有する結合フレーム２１８によって集光器シェル２１１に機械的に接続されていることが好ましく、そのフレームの一部を図８に示す。結合フレーム２１８が、加熱シールド２１２を様々な位置で各集光器シェル２１１と結びつけていることが好ましい。加熱シールド２１２及び結合フレーム２１８は、熱をヒータ２０２から集光器シェル２１１へ伝導するように構成された熱伝導要素である。このために、加熱シールド２１２及び結合フレーム２１８は、高い熱伝導係数を有する１種又は複数の材料を含むことが好ましい。さらに加熱シールド２１２を、例えば赤外線放射などの熱放射によって集光器２０１を加熱するように構成することが好ましい。この第３の実施例２０１の機能も、第１の実施例の機能と実質的に類似している。この場合集光器２０１は、加熱シールド２１２のヒータ２０２を用いて、例えば熱放射及び／又は熱伝導によって加熱される。

図９は、本発明の第４の実施例の一部を示している。とりわけ図９は、集光器３０１の集光器シェル３１１の１つの断面を示している。この第４の実施例は、集光器シェル３１１が加熱板ではなく電気ヒータとして働く加熱層３０２を備えている点で、図６に示した第２の実施例と異なっている。この実施例では、加熱層３０２は図６に示した加熱板の位置と同様に、それぞれの集光器シェル３１１の裏面Ｓに設けられた中間層３２０の上部に配置されている。この中間層３２０は、加熱層３０２を集光器シェル板３１１から電気的に分離するように構成される。中間層３２０は、例えば酸化シリコン、ガラス及び／又は他の材料など、１つ又は複数の適切な絶縁材料から成るものとすることができる。或いは、特に集光器シェル３１１の電気抵抗に応じて、加熱層３０２を集光器シェル３１１の上部に直接配置してもよい。さらに、２つ以上の加熱層を集光器シェル３１１の上及び／又は中に設けることができる。その他にも、加熱層３０２の外側表面が、例えば１つ又は複数の保護層などを含む被覆を備えていてもよい。さらに、集光器シェル３１１自体を、加熱電流を伝導して集光器シェル３１１を加熱するために用いることができる。

加熱層３０２は、電気加熱電流を伝導するための導電性の層である。図９では、この加熱電流を矢印Ｉで示している。さらに、加熱電流Ｉを伝導すると加熱層３０２が熱くなるように、加熱層３０２は電気抵抗を有している。これは、例えば加熱層３０２に適切な電気伝導度を有する１種又は複数の材料を提供することによって実施することができる。加熱層３０２が、例えばニッケル及び／又は他の適切な物質など、１種又は複数の真空に対応した化合物を含有することが好ましい。図９に示した層配置を適用することにより、集光器３０１はとりわけ真空環境での使用に適したものとなる。

さらに加熱層３０２は、所望の加熱層の抵抗を与えるような、ある適切な寸法を有することができる。例えば、図９に矢印Ｚで示した加熱層３０２の厚さを、所望の層の抵抗を得るために比較的小さくすることができる。薄い加熱層３０２の使用によって、集光器３０１の使用中における光学的損失も防止される。加熱層３０２の厚さＺは、例えば約１００μｍ未満、或いは例えば約１０μｍ未満とすることができる。その場合、加熱層は実質的に、例えばニッケルや同様の材料から成るものとすることができる。所望される加熱層３２０の加熱能力、及び／又は加熱層の構成に応じて加熱層に他の寸法を用いることもできることは、当業者には明らかである。

この第４の実施例３０１の機能は、前記の各実施例の機能と実質的に類似している。第４の実施例の使用中、熱によって引き起こされる集光器シェル３１１の変形を実質的に防止するために、加熱層３０２を用いて集光器シェル３１１を加熱する。このために、加熱層３０２を通して適切な加熱電流Ｉを印加する。例えば電流源などの、電流Ｉを与えるための適切な手段は図９には示していない。所望の加熱電流を与えるために電流源を加熱層３０２に対してどのように設け、接続するかは、当業者には明らかである。異なる集光器シェル３１１が第１の放射源ＳＯから異なる量の放射を受け取る場合には、集光器３０１の異なる集光器シェル３１１の各加熱層３０２に異なる加熱電流Ｉを与えることができる。前記のように、制御装置を用いて加熱層３０２を制御してもよい。制御装置４は、例えば加熱層３０２内に電気的に放散されるエネルギーを制御するように構成することができる。一例として、電気によって引き起こされるエネルギーの放散を制御することにより、例えば第１の放射源ＳＯのスイッチを入れた後などに、それぞれの集光器シェル３１１によるエネルギー吸収全体が適時に比較的一定になるようにでき、その結果、集光器シェル３１１の温度は実質的に一定のままとなる。この場合、全体のエネルギー吸収には、第１の放射源ＳＯの放射に起因するエネルギー吸収が含まれる。

図１０は図９と類似しているが、図１０では加熱層３０２’の厚さＺが一様ではない。図１０では、加熱層３０２’は、より広い部分３２２並びに溝付き部分３２１を有している。溝付きの加熱層部分３２１は、残りのより広い部分３２２と比べて局所的により高い電気抵抗をもたらし、そのため、使用中により高い熱が放散する。こうした溝付き部分３２１は、例えばレーザーエッチングなどの適切なエッチング技術を使用するなど、様々な方法で製造することができる。熱放散を最適化するために、加熱層３０２’は、こうした溝付き部分３２１を適切な数だけ含むことができる。さらに、例えば局所的な高温領域を形成するために、溝付き部分３２１を加熱層３０２’の遮断物とすることができる。その場合、加熱層の局所的な厚さＺはゼロ、若しくは実質的にゼロとなる。さらに、加熱層３０２’を遮断することにより、加熱層３０２’を異なる加熱層の部分に分割することができる。使用中、単一の加熱電流又は異なる加熱電流を、各集光器シェル３１１の異なる加熱層部分に印可することができる。

ヒータ３０２によって局所的に生成された熱量を、それぞれの集光器シェル３１１が局所的に受け取る放射Ｒの量と相関させることが好ましい。これによってさらに集光器の変形が低減され、例えば集光器３０１の使用中に付加される温度勾配、及び付加される温度に関連する集光器シェル３１１内の応力を防止することができる。例えば、加熱層３０２の局所的な抵抗をそれぞれの集光器シェル３１１が局所的に受け取る放射Ｒの量と相関させて、使用中の熱による集光器シェル３１１の変形をさらに防止することができる。第１の放射源ＳＯの近くに位置する上流の集光器シェルの部分での発熱量を、第１の放射源ＳＯからさらに離れたところに位置する集光器シェル部分での発熱量に比べてより大きくさせるように、加熱層３０２を構成することができる。このために、加熱層３０２の加熱電流Ｉの電流密度勾配を、集光器の下流部分より上流の集光器部分近くで大きくすることができる。例えば、加熱層３０２を上流の集光器シェル部分で比較的薄くし、下流の集光器シェル部分でより広くしてもよい。加熱層３０２は、第１の集光器面Ａから第２の集光器面Ｂの方を見たとき、ある厚さ形状を有することができる。こうした厚さ形状は、例えば、使用中にそれぞれの集光器シェル３１１が局所的に受け取る放射Ｒの量と実質的に反比例するものでもよい。さらに加熱層は、使用中の局所的な熱生成に所望の変化を与えるように、適切な位置に適切な数の溝付き層部分３２１を含むことができる。加熱層の厚さを、例えば集光器の軸Ｙ（図２参照）に対する円周方向など他の方向に変化させてもよい。加熱層３０２は、非等方性の入射放射Ｒを補償するような寸法とすることができる。

ここまで本発明の特定の実施例について説明してきたが、本発明は記載したものとは別の方法でも実施可能であることが理解されよう。上記説明は本発明を限定するものではない。

例えば、集光器１を様々な方法及び／又は形態で構成し、複数の集光器要素１１を有するようにしてもよい。集光器１を、ＥＰ１２２５４８１に記載された１つ又は複数の集光器、及び／又は別法に従って構成することもできる。

さらに、「実質的に一定の動作温度」という用語は、少なくとも、集光器の所定の平均動作温度からプラス・マイナス約５０℃の範囲内、好ましくは所定の平均動作温度からプラス・マイナス約２５℃の範囲内、或いはさらに小さい範囲内の温度として理解することができる。本明細書において、「平均」という用語は集光器の構造全体に関わる平均として理解すべきである。例えば、異なる集光器部分は、実質的に一定の異なる動作温度を有していてもよい。

１つ又は複数のヒータ２、１０２、２０２、３０２の他にも、集光器を加熱するために、加熱要素、加熱シールド、加熱層、加熱手段などを設けることができる。

リソグラフィ装置を示す図。 放射源からの放射を集める第１の段階における、当分野で周知の集光器の一部の縦断面を概略的に示す図。 放射源からの放射を集める第２の段階における、図２と同様の図。 図２の線ＩＶ−ＩＶに対する断面を概略的に示す図。 本発明の第１の実施例による集光器の、図２と同様の図。 本発明の第２の実施例による集光器の、図２と同様の図。 本発明の第３の実施例による集光器の、図２と同様の図。 図７の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに対する断面を概略的に示す図。 本発明の第４の実施例の断面を概略的に示す図。 別の加熱層を設けた、図９と同様の断面を概略的に示す図。

Claims (24)

1. 放射の投影ビーム（ＰＢ）を提供するための照明装置（ＩＬ）と、
   パターン形成手段（ＭＡ）を支持するための支持構造体（ＭＴ）であって、該パターン形成手段（ＭＡ）が前記投影ビーム（ＰＢ）の断面にパターンを与えるように働く支持構造体（ＭＴ）と、
   基板（Ｗ）を保持するための基板テーブル（ＷＴ）と、
   パターンの形成されたビームを前記基板（Ｗ）のターゲット部分に投影するための投影装置（ＰＬ）と、
   第１の放射源（ＳＯ）から受け取った放射（Ｒ）を前記照明装置（ＩＬ）へ送るように構成された集光器（１、１０１、２０１）とを有するリソグラフィ装置において、
   前記リソグラフィ装置が、前記集光器を加熱するための少なくとも１つのヒータ（２、１０２、２０２、３０２）と、
   前記ヒータ（２、１０２、２０２、３０２）を制御するための制御装置（４）とを含み、
   前記制御装置は、前記集光器（１、１０１、２０１、３０１）が、前記放射を受け取っているとき及び受け取っていないときのいずれにおいても、実質的に一定の動作温度を維持するように、前記ヒータ（２、１０２、２０２、３０２）を制御する、リソグラフィ装置。
2. 前記ヒータが少なくとも１つの第２の放射源（２、２１２）を有する請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
3. 前記ヒータが少なくとも１つの電気ヒータ（１０２、２０２、３０２）を含む請求項１又は請求項２に記載されたリソグラフィ装置。
4. 前記集光器（１）が、前記第１の放射源（ＳＯ）から受け取った放射（Ｒ）を、好ましくは合焦点（ＦＰ）の方へ反射するための反射用の内側表面（１３）、例えばミラー・シェル、を備えたいくつかの反射要素（１１、１１１、２１１）を含む請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
5. 前記ヒータ（２、１０２、２０２、３０２）が、前記集光器（１１、１１１、２１１、３１１）の前記反射要素（１１、１１１、２１１）に熱を供給するように構成されている請求項４に記載されたリソグラフィ装置。
6. 少なくともいくつかの放射反射要素（２１１）が熱伝導要素（２１２、２１８）に結合され、前記ヒータ（２０２）が、少なくとも、前記熱伝導要素（２１２、２１８）による熱伝達によって前記反射要素（２１１）を加熱するように構成されている請求項４又は請求項５に記載されたリソグラフィ装置。
7. 前記制御装置（４）が、前記第１の放射源（ＳＯ）を作動させていないとき、前記ヒータ（２、１０２、２０２、３０２）を作動させるように構成されている請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
8. 前記制御装置（４）が、前記集光器（１）の温度低下が検知されたとき、前記ヒータ（２、１０２、２０２、３０２）を作動させるように構成されている請求項１又は請求項７に記載されたリソグラフィ装置。
9. 前記ヒータ（２、１０２、２０２、３０２）が、前記集光器（１、１０１、２０１、３０１）の少なくとも一部（１１、１１１、２１１、３１１）を所定の平均動作温度から所定の範囲内に維持するように構成されている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
10. 前記集光器（１、１０１、２０１、３０１）が前記放射源（ＳＯ）から放射（Ｒ）を受け取っているときにも、前記ヒータ（２、１０２、２０２、３０２）が、前記集光器（１、１０１、２０１、３０１）の少なくとも一部（１１、１１１、２１１、３１１）を加熱するように構成されている請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
11. 前記集光器（１、１０１、２０１、３１１）の少なくとも一部（１１、１１１、２１１、３１１）の、少なくとも温度を測定するための１つ又は複数の温度センサ（６）を含む請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
12. 前記第１の放射源（ＳＯ）が、放射（Ｒ）を断続的に発生させるように構成された断続的な放射源である請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
13. 前記ヒータ（２、３０２）が、異なる集光器部分を加熱するために異なる熱量を発生させるように構成され、前記異なる熱量が、前記異なる集光器部分が前記第１の放射源（ＳＯ）から受け取る放射（Ｒ）の量と相関している請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
14. 前記ヒータが、加熱電流（Ｉ）を伝導するための少なくとも１つの電気加熱層（３０２）を有し、前記加熱層（３０２）の局所的な抵抗を変化させるために前記加熱層（３０２）の厚さが変化させられている請求項１３に記載されたリソグラフィ装置。
15. 前記加熱層（３０２）が、少なくとも１種の、真空に対応した物質、例えばニッケルを含む請求項１４に記載されたリソグラフィ装置。
16. 基板（Ｗ）を提供する段階と、
    第１の放射源（ＳＯ）を提供する段階と、
    集光器（１、１０１、２０１）を用いて放射（Ｒ）を前記第１の放射源（ＳＯ）から照明装置（ＩＬ）へ送る段階と、
    前記照明装置（ＩＬ）を用いて放射の投影ビーム（ＰＢ）を提供する段階と、
    パターン形成手段（ＭＡ）を用いて前記投影ビームの断面にパターンを与える段階と、
    パターンの形成された放射ビーム（ＰＢ）を前記基板（Ｗ）のターゲット部分に投影する段階とを含むデバイス製造方法において、
    前記集光器（１、１０１、２０１）を加熱することにより、前記放射を受け取っているとき及び受け取っていないときのいずれにおいても、前記集光器（１、１０１、２０１）を実質的に一定の動作温度に維持するデバイス製造方法。
17. 前記動作温度を実質的に一定に保つように、実質的に前記集光器（１、１０１、２０１）が前記第１の放射源（ＳＯ）から放射を実質的に受け取っていないときのみ、前記集光器（１、１０１、２０１）を加熱する請求項１６に記載されたデバイス製造方法。
18. 前記第１の放射源（ＳＯ）からの放射（Ｒ）の吸収によって引き起こされる更なる加熱による前記集光器（１、１０１、２０１）の温度変化が実質的に生じないか、若しくはわずかしか生じないような動作温度まで、前記集光器（１、１０１、２０１）を連続的に加熱する請求項１６又は請求項１７に記載されたデバイス製造方法。
19. 前記集光器（１、１０１、２０１）が、前記第１の放射源（ＳＯ）から放射パルスを受け取る請求項１６から請求項１８までのいずれか１項に記載されたデバイス製造方法。
20. 前記集光器（１、１０１、２０１）を電気的に加熱する請求項１６から請求項１９までのいずれか１項に記載されたデバイス製造方法。
21. 前記集光器（１、１０１、２０１）を、少なくとも１つの他の放射源（２、２１２）によって加熱する請求項１６から請求項２０までのいずれか１項に記載されたデバイス製造方法。
22. 前記集光器（１、１０１、２０１）の温度を、所定の平均動作温度から所定の範囲内に維持する請求項１６から請求項２１までのいずれか１項に記載されたデバイス製造方法。
23. 異なる集光器部分を加熱するために異なる熱量を発生させ、前記異なる熱量を、前記集光器部分が前記第１の放射源（ＳＯ）から受け取る放射（Ｒ）の量と相関させる請求項１６から請求項２２までのいずれか１項に記載されたデバイス製造方法。
24. 前記第１の放射源（ＳＯ）が断続的な放射源である請求項１６から請求項２３までのいずれか１項に記載されたデバイス製造方法。