JP5181047B2 - リソグラフィ投影装置 - Google Patents

Description

[0001] 本発明は、熱光学マニピュレータを制御するリソグラフィ装置および方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、基板上に、通常は基板のターゲット部分上に所望のパターンを与える機械装置である。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。こうした場合、パターニングデバイス（マスクやレチクルとも別称される）を使用して、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（たとえば、シリコンウェーハ）上の（たとえば、ダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを含む）ターゲット部分上に転写することができる。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上に結像することによる。一般に、単一基板は、連続してパターニングされる隣接するターゲット部分のネットワークを含むことになる。従来のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上に全体のパターンを一度に露光することによってそれぞれのターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、放射ビームを通してパターンを所与の方向（「スキャニング」方向）にスキャンする一方で基板をこの方向に対して平行または逆平行に同期してスキャンすることによってそれぞれのターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターニングデバイスからのパターンを基板に転写することも可能である。

[0003] こうしたリソグラフィ装置の投影システムでは、または一般に任意の光学システムでは、たとえば光学要素の熱作用によって収差が起こる可能性がある。例として、投影システムのレンズは、熱プロファイルを受ける場合があり、熱プロファイルは、屈折率が温度依存性を示すため、レンズの材料の屈折率の差をもたらす場合がある。光学要素の熱の差は、種々の理由によって起こる可能性がある。種々の理由とは、放射の一部の吸収が温度上昇を引き起こす場合があること、気体流が光学要素の表面温度の局所的な増加または減少をもたらす場合があることなどである。こうした収差を少なくとも部分的に補償するために、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、同時係属中の米国特許出願第１１／５９３，６４８号に開示されるように、熱光学要素が考案された。

[0004] こうした熱光学要素は、熱光学要素の表面上に配列されたヒータ素子のマトリクスを備え、それぞれのヒータ素子は、たとえば、導電性材料の層からなり、ヒータ素子を加熱するために電力を供給されることができる。それにより、ヒータ素子は、マトリクスを形成してもよく、ヒータ素子はそれぞれ、適した量の熱を生成するために、適した量の電力を供給されてもよく、それにより、熱光学要素の各部分が適した温度にもたらされる。

[0005] マトリクスのヒータ素子のそれぞれの加熱を制御することは、非常に複雑な制御構造をもたらす可能性がある。さらに、多くの寄生作用が考慮されなければならないことになる。たとえば、マトリクスのヒータ素子のそれぞれに向かう導体は、熱光学要素の他の部分における、ある量の電気的消耗をもたらすであろう。

[0006] 熱光学要素のヒータ素子の加熱を制御するための、簡単であるが効率的な制御戦略を提供することが望ましい。

[0007] 本発明のある実施形態によれば、ヒータ素子のマトリクスを有する熱光学要素の加熱を制御する制御方法であって、ヒータ素子の加熱を制御するためにフィードバックループによって熱光学要素の公称温度を安定化すること、設定点信号によって熱光学要素の所望の温度プロファイルを提供すること、設定点信号からヒータ素子のフィードフォワード制御を決定すること、およびフィードフォワード制御の出力をフィードバックループ内に前方向に供給することを含む方法が提供される。

[0008] 本発明の別の実施形態によれば、パターニングデバイスからのパターンを基板上に投影する投影システムであって、その投影システムのレンズ収差を補正する熱光学要素を含み、その熱光学要素がヒータ素子のマトリクスおよび複数の温度センサを有する、投影システムと、熱光学要素のヒータ素子の加熱を制御するコントローラであって、ヒータ素子の加熱を制御するためにフィードバックループによって熱光学要素の公称温度を安定化し、設定点信号によって熱光学要素の所望の温度プロファイルを提供し、設定点信号からヒータ素子のフィードフォワード制御を決定し、フィードフォワード制御の出力をフィードバックループ内に前方向に供給するコントローラと、を含むリソグラフィ投影装置が提供される。

[0009] 本発明の実施形態は、ここで、添付略図を参照して例としてだけ述べられるであろう。図では、対応する参照シンボルは、対応する部分を示す。

[0010]本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0011]本発明の実施形態による熱光学要素とコントローラの非常に概略的なブロック図である。 [0012]図２Ａによるコントローラの非常に概略的なブロック図である。 [0013]本発明の実施形態による、こうした熱光学要素の加熱を制御する制御方法の態様を示す図である。 [0014]制御方法において適用されてもよい複数の熱モードを示す図である。 [0015]図２Ｂによるコントローラの一部のブロック図である。 [0016]図２Ｂによるコントローラの別の部分のブロック図である。 [0017]本発明のさらなる実施形態によるコントローラの非常に概略的なブロック図である。 [0018]本発明の実施形態による設定点プロファイルのグラフである。

[0019] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、放射ビームＢ（たとえば、ＵＶ放射または任意の他の適した放射）を調整するように構成されたイルミネーションシステム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、一定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショニングデバイスＰＭに接続された支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴとを含む。装置は、また、基板（たとえば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、一定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショニングデバイスＰＷに接続された基板テーブル（たとえば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板支持体」を含む。装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（たとえば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。

[0020] イルミネーションシステムは、放射を誘導、整形、または制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいは、それらの任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでもよい。

[0021] 支持構造体は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、およびたとえばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かなどの他の条件に応じるように、パターニングデバイスを保持する。支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式、または他の締付け技法を使用することができる。支持構造体は、たとえば、必要に応じて、固定されるかまたは可動であってよい、フレームまたはテーブルであってよい。支持構造体は、パターニングデバイスが、たとえば、投影システムに対して所望の位置にあることを確実にしてもよい。本明細書における、「レチクル」または「マスク」という用語のいずれの使用も、「パターニングデバイス」という、より一般的な用語と同意語であると考えられてもよい。

[0022] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを作成するために放射ビームの断面において放射ビームに対してあるパターンを与えるのに使用することができる任意のデバイスのことを指しているものと幅広く解釈されるべきである。たとえば、パターンが位相シフトフィーチャ、またはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分の所望のパターンに正確に対応しない場合があることが留意されるべきである。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、ターゲット部分に作成されるデバイスの特定の機能層に相当するであろう。

[0023] パターニングデバイスは、透過式か、または反射式であってよい。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクは、リソグラフィではよく知られており、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに、種々のハイブリッドマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、小さなミラーのマトリクス機構を採用し、ミラーのそれぞれは、個々に傾斜して、到来する放射ビームを異なる方向へ反射することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームに、あるパターンを与える。

[0024] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に、あるいは液浸液の使用や真空の使用などのその他の因子に適した屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁式、および静電式光学系、またはそれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含するものと幅広く解釈されるべきである。本明細書における、「投影レンズ」という用語のいずれの使用も、「投影システム」という、より一般的な用語と同意語であると考えられてもよい。

[0025] 本明細書で示すように、装置は、透過タイプ（たとえば、透過マスクを採用する）である。あるいは、装置は反射タイプ（たとえば、先に参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを採用する、または反射式マスクを採用する）であってよい。

[0026] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルまたは「基板支持体」（および／または２つ以上のマスクテーブルあるいは「マスク支持体」）を有するタイプであってよい。こうした「複数ステージ」機械装置では、付加的なテーブルまたは支持体が平行して使用されてもよく、あるいは準備工程が、１つまたは複数のテーブルまたは支持体上で実行され、一方、１つまたは複数の他のテーブルまたは支持体が露光のために使用されてもよい。

[0027] リソグラフィ装置は、また、投影システムと基板との間の空間を満たすために、比較的高い屈折率を有する液体、たとえば、水によって、基板の少なくとも一部分が被覆されてもよいタイプであってよい。液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間に、たとえば、パターニングデバイス（たとえば、マスク）と投影システムとの間に与えられてもよい。液浸技法を使用して、投影システムの開口数を増加することができる。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板などの構造が、液体内に浸されなければならないことを意味するのではなく、液体が、露光中に投影システムと基板との間に位置することを意味するだけである。

[0028] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。たとえば、放射源がエキシマレーザであるとき、放射源およびリソグラフィ装置は、別々の実体であってもよい。こうした場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射ビームは、たとえば、適した誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使用して、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ送られる。他の場合では、たとえば、放射源が水銀ランプであるとき、放射源は、リソグラフィ装置と一体の部分であってよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要である場合、ビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれてもよい。

[0029] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含んでもよい。一般に、イルミネータの瞳面内の、少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれ、σ-outerおよびσ-innerと呼ぶ）の強度分布を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他のコンポーネントを含んでもよい。イルミネータは、放射ビームの断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調節するのに使用されてもよい。

[0030] 放射ビームＢは、支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴ上に保持される、パターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡ上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。パターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡを横切って、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを収束させる。第２ポジショニングデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば、干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して、基板テーブルＷＴは、たとえば、放射ビームＢの経路内に異なるターゲット部分Ｃを位置決めするために、正確に移動することができる。同様に、第１ポジショニングデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的には示さず）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か、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１ポジショニングデバイスＰＭの一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）とショートストロークモジュール（微動位置決め）を使用して実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成する、ロングストロークモジュールとショートストロークモジュールを使用して実現されてもよい。ステッパの場合（スキャナと対照的に）、支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続されてもよく、または固定されてもよい。パターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされてもよい。示される基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、ターゲット部分同士の間の空間内に位置してもよい（これらは、スクライブラインアライメントマークとして知られる）。同様に、２つ以上のダイがパターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡ上に設けられる状況では、アライメントマークは、ダイとダイとの間に位置してもよい。

[0031] 示されている装置は、以下のモードの少なくとも１つのモードで使用されることができるであろう。

[0032] １．ステップモードでは、支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴまたは「パターン支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、放射ビームに与えられる全体のパターンが、ターゲット部分Ｃ上に１度で投影される間、実質的に静止したままにされる（すなわち、単一静的露光）。基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、その後、異なるターゲット部分Ｃを露光できるようにＸおよび／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

[0033] ２．スキャンモードでは、支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴまたは「パターン支持体」および基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、放射ビームに与えられるパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される間、同期してスキャンされる（すなわち、単一動的露光）。支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴまたは「パターン支持体」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」の速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小率）拡大率およびイメージ反転特性によって決められてもよい。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光のターゲット部分（スキャンしない方向の）幅を制限し、スキャン運動の長さは、ターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決める。

[0034] ３．別のモードでは、支持構造体（たとえば、マスクテーブル）ＭＴまたは「パターン支持体」は、実質的に静止したままにされてプログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」は、放射ビームに与えられるパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される間、移動する、またはスキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が採用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板支持体」のそれぞれの移動後か、またはスキャン中における連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどの、プログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。

[0035] 上述した使用モードに関する組合せ、および／または変形、あるいはまったく異なる使用モードが採用されてもよい。

[0036] 図２Ａは、熱光学要素ＴＯＥの表面にわたって分配された複数の温度センサＴＳ、この実施例では８つの温度センサＴＳ、を備える熱光学要素ＴＯＥを非常に概略的に示す。熱光学要素は、さらに、マトリクスで配列された複数のヒータ素子を備え、それにより、ヒータ素子のマトリクスＭＨＥを提供する。ヒータ素子はそれぞれ、各ヒータ素子による消散に備えるために電力を供給されることができ、それにより、熱光学要素の基板（たとえば、ガラスまたは他の光透過要素）を加熱する。一般に、熱光学要素ＴＯＥは、図１に示す投影システムＰＳに組み込まれ、放射ビームは、熱光学要素を通過するであろう。図２Ａでは、熱光学要素ＴＯＥは、非常に概略的な斜視図で描かれており、投影システムの光学軸は、好ましくは、熱光学要素ＴＯＥの表面に垂直（そのため、図２では、図面の平面において垂直方向）である。熱安定化を可能にするために、熱光学要素の表面に沿って気体流またはより一般的には流体流（液体および／または気体を含む流体）が供給され、実用的な実施態様ではたとえばデュアル熱光学要素が積層構成で使用され、気体流が熱光学要素と熱光学要素との間に供給されることが可能である。気体流は、冷却気体、すなわち熱光学要素ＴＯＥの公称温度より低い温度の気体を含んでもよく、それにより、熱光学要素（の一部）の温度の比較的高速な低減が可能になり、熱エネルギーが、加熱によって与えられるか、または冷却によって取り出されることができるように冷却バイアスが与えられる。ヒータ素子は、たとえば、導電性皮膜を含んでもよく、任意の適したタイプの温度センサＴＳ（負性温度係数抵抗器など）が適用されてもよい。

[0037] 図２Ａに概略的に示すように、熱光学要素ＴＯＥのヒータ素子の加熱を制御するコントローラＣＯＮが設けられる。コントローラは、以下で述べる作業を実施するための適したプログラム命令を備えた、リソグラフィ装置の処理デバイス、マイクロコントローラ、または他のプログラマブル要素によって実施されてもよい。それに加えて、またはその代わりに、コントローラまたはコントローラの一部は、集積電子回路または他の適した電子デバイスなどの適したハードウェアによって実施されてもよい。コントロールデバイスは、入力として、熱光学要素ＴＯＥの温度センサＴＳの出力を表す複数の信号を備え、コントローラの出力は、ヒータ素子のマトリクスＭＨＥの各ヒータ素子を駆動する複数の信号によって供給される。この例示的な実施形態では、全部で８つの温度センサＴＳが設けられ、それにより、８つの温度信号がコントローラＣＯＮに供給される。一般に、数ｎの温度センサＴＳを有すると、ｎ個の信号がコントローラＣＯＮに供給され、一方、ｍ個のヒータ素子を有すると、ｍ個の出力信号がコントローラによって供給され、ｎとｍは、図２Ａに示されている。ある実施形態では、それぞれｎとｍ個の平行伝導体が適用されてもよい。しかし、任意の適した種類の多重化、バス通信、データ通信、あるいは他の適したシリアルまたはパラレル通信が適用されることも可能である。熱光学要素の所望の温度プロファイルは、設定点信号ＳＥＴによって供給されてもよい。

[0038] 図２Ｂは、本発明のある実施形態による図２Ａによるコントローラによって提供される制御を説明ためのブロック図を示す。制御図は、フィードフォワード経路とフィードバックループを示す。フィードバック制御ループは、コントローラＣｔ、「モーダル（modal）」制御座標内の加熱力を加熱格子に変換するモーダルデカップリングＭＤ、ならびに、ヒータおよび温度センサが設けられる補償式メカニクスＣＭによって提供される。フィードフォワード経路は、熱光学要素の所望の温度プロファイルを、設定点プロファイル発生器ＳＰＰＧを介してフィードバックループに提供する設定点ＳＥＴから提供される。なおその上に、設定点プロファイル発生器ＳＰＰＧの出力信号は、フィードバックループ内にフィードフォワード信号として前方向に供給され、この実施形態ではモーダルデカップリングＭＤの出力に加算され、それにより、補償式メカニクスＣＭへの入力を提供する。この実施例のフィードバックループは、以下でより詳細に説明されるように、その公称温度への熱光学要素の安定化を可能にする。フィードフォワードは、熱光学要素の安定化された温度、すなわち公称温度に対して、ある温度プロファイルすなわち所望の温度プロファイルの付加を可能にする。それにより、ヒータ素子の制御は、公称温度への安定化と、所望の温度プロファイルが提供されるようなヒータ素子の駆動とを含む種々の態様に分割されてもよい。さらなる態様は、以下でより詳細に述べられる、気体流が熱光学要素の表面に沿って流れることによる、熱スミアなどのような寄生作用を含む。本概念は、こうした態様が、別々の方法で処理されることを可能にする。換言すれば、発明者は、制御の多くの態様を分離した方法で扱うことを可能にし、これらの態様のそれぞれの制御を、比較的実施が容易な方法で処理することを可能にする制御システムおよび方法を考案し、それにより、制御動作を実施するのに必要とされる処理電力が低減される場合がある。さらなる作用は、制御速度の増加ならびに必要とされる温度センサの数の減少を含んでもよい。

[0039] 設定点プロファイル発生器ＳＰＰＧは、点線で図２Ｂに示すさらなる出力信号を制御ループに供給してもよい。この出力信号によって、フィードバックループのＭＤの出力／ＣＭの入力に供給されるフィードフォワード信号が、フィードバック動作に影響を及ぼすことになる場合に、補償が提供されてもよく、それは、フィードバックループの温度センサが設けられる熱光学要素の部分に、フィードフォワードが影響を及ぼすことになる場合に当てはまる。フィードフォワード信号は、ＦＦ１によって図２Ｂに示されるが、フィードバックループの設定点入力に供給されるさらなるフィードフォワード信号は、ＦＦ２によって図２Ｂに示される。

[0040] コントローラＣＯＮのフィードバックループの動作は、ここで、図３を参照して述べられるであろう。図３は、本発明による方法のフロー図、それぞれ、図２Ａおよび２Ｂに示す制御デバイスＣＯＮによって実施される手順を示す。手順ａにおいて、それぞれの温度は、温度センサＴＳによって測定され、それぞれの温度は、対象となる温度センサが位置する熱光学要素の各ロケーションにおけるものである。それにより、制御デバイスは、温度センサＴＳの１つまたは複数から測定信号および測定データまたは同様なものを受信する。手順ｂにおいて、測定された温度は、熱光学要素の複数の幾何学的温度プロファイルにパラメータ化される。こうした温度プロファイルの例は、図４に示される。こうして、異なる温度センサによる測定された温度は、複数の幾何学的温度プロファイルからの個々の幾何学的温度プロファイルによる寄与の和としてパラメータ化される。こうしたパラメータ化の考えられる利益は以下で述べられる。

[0041] その後、手順ｃにおいて、幾何学的温度プロファイルのそれぞれについて、対応する駆動プロファイルパラメータが決定される。対応する幾何学的駆動プロファイルに従ってマトリクスのヒータ素子の駆動を決定するための駆動プロファイルパラメータは、手順ｂにおけるパラメータ化の幾何学的温度プロファイルに対応する。その後、手順ｄにおいて、マトリクスのそれぞれのヒータ素子について、それぞれの駆動プロファイルの寄与の和がとられ、手順ｅにおいて、マトリクスのヒータ素子は、和をとられた駆動プロファイルパラメータに基づいて駆動される。

[0042] こうして、幾何学的温度プロファイルのそれぞれについて、対象となる幾何学的温度プロファイルが、どれだけ測定された温度に寄与するか（手順ｂ）、また、ヒータ素子が、対象となる温度プロファイルに従ってどの程度まで駆動されるか（手順ｃ）が決定される。ヒータ素子の駆動は、ここで、温度プロファイルのそれぞれによる駆動の寄与の加算からなる。そのため、駆動プロファイルパラメータという用語は、それぞれの幾何学的温度プロファイルを駆動するための、換言すれば、対象となる温度プロファイルに従うヒータ素子による加熱を表すためのパラメータとして理解される。

[0043] 温度プロファイルにパラメータ化し、温度プロファイルに従って加熱を制御することによって、比較的実施が容易な制御戦略が実施されることができる。複雑な制御システムをもたらす複数の温度入力および複数のヒータ素子出力を有する複雑な制御システムを有する代わりに、パラメータ化が、複数の単一入力単一出力制御システムをもたらす（それぞれの制御システムの入力は、それぞれの幾何学的温度プロファイルへのパラメータ化であり、出力は、そのそれぞれのプロファイルについての駆動プロファイルパラメータである）ため、比較的簡単な制御アーキテクチャが、ここで、実施されることができる。これらのプロファイルはそれぞれ、主に１次的な振る舞いを示し、したがって、１次時定数によって正確にモデル化されることができ、温度プロファイルのそれぞれについて、複数の、１次の単一入力単一出力制御システムを可能にする。

[0044] 図４に示すように、多くの温度プロファイルが適用されてもよい。温度プロファイルはそれぞれ、ある時定数を割り当てられてもよく、そのため、それぞれのプロファイルを１次モデルとしてモデル化する。図４の一番上の左には、平坦な温度分布を提供するゼロ次プロファイルが示されている。次に、２つの１次プロファイルが示されている。これに、ますます複雑なモードを示すますます複雑なプロファイルが続く。実際に、ここで示すプロファイルを理解するために、機械式共振モードとの類似物が提供されてもよい。温度プロファイルは、機械式共振モードの類似物である（しかし、それに限定されない）と考えられてもよい。本発明者等は、ここで、プロファイルが複雑であればあるほど、その時定数が短いことを考案した。短い時定数を有するプロファイル、すなわち、熱伝導によって自分自身で比較的高速に消滅する傾向があるプロファイルは、能動的に制御するか、または抑圧する必要性をほとんど生じないため、本発明者等は、パラメータ化が起こって、複雑でないプロファイル、すなわち比較的長い時定数、したがって比較的長い減衰時間を有する、オフセット、チルトなどを有するプロファイルにすることを考案した。この実施例において、８つの温度センサが設けられると仮定すると、最大８つのプロファイルへのパラメータ化が行われることができる。そのため、パラメータ化によるプロファイルの数は、最大で、熱センサの数である８に等しいことになる。

[0045] 実用的な実施態様では、熱光学要素は、１４×１４ヒータ素子のマトリクスを含んでもよく、そのため、ヒータ素子の数は、熱光学要素上に設けられた８つの温度センサの総数を大きく超える。こうして、本発明のある実施形態による方法およびコントローラによって制御が提供されてもよく、制御は、比較的単純で、そのため、比較的実施が容易なコントローラによって、温度センサの数を大きく越えてもよい数のヒータ素子の制御を可能にする。

[0046] 図３のフロー図は、図２Ｂによるフィードバックループを示すが、図５に示すブロック図は、図２ＢのＣＭのさらなる図示を提供する。図５では、それにより、補償式メカニクスは、加熱ゾーンの電気的分離を行い、利得誤差を補正する利得均衡化行列ＧＢ、アクチュエータインタフェースＡＩ、２ＤＭで示す２次元ヒータマトリクス、センサインタフェースＳＩによって記号で示す複数の温度センサ、およびセンサデータの「モーダル」座標への変換を処理してもよい温度測定システムＭＳを含む。

[0047] ヒータ素子を駆動するとき、電気伝導体を通ってヒータ素子に向かって流れる電流は、他のヒータ素子を加熱する可能性がある。したがって、ヒータ素子用の駆動信号は、電気伝導体を通ってヒータ素子のうちの別のヒータ素子に向かって流れる電流によるそのヒータ素子に対するヒータの寄与について補償されてもよい。こうした補償の場合、ヒータ素子同士の駆動の間の相関が提供される適した行列が使用されてもよい。この補償は、図５の利得均衡化ＧＢによって提供される。

[0048] 図６は、図２Ｂによる設定点電力プロファイル発生器ＳＰＰＧのより詳細なブロック略図を示す。図６は、設定点発生器ＳＰＧに供給される設定点プロファイルを、Ｔで示す出力における設定点信号およびｄＴ／ｄｔで示す出力における設定点信号の時間微分に変換する設定点発生器ＳＰＧを示す。設定点発生器の非差分化出力は、静的フィードフォワード行列ＦＦ_ｓに供給されて、それぞれの加熱ゾーンについて必要とされる定常状態電力が計算され、設定点温度マップが生成される。差分化設定点信号は、行列ＦＦ_ｄに供給されて、設定点温度変化に追従するために、それぞれの加熱ゾーンについて必要とされる電力が計算される。動的表面温度推定行列ＤＳＴＥおよび静的表面温度推定行列ＳＳＴＥが設けられて、マトリクスのヒータ素子の擬似静的および動的表面温度が推定される。なおその上、行列はそれぞれ、対応する動的（差分化）または静的（非差分化）入力を供給される。推定行列の出力は、加算され、冷却力補償行列ＣＰＣに供給されて、実際の表面温度推定に基づいてそれぞれのゾーン内の冷却力が計算される。気体流は、ヒータ素子の表面にわたって供給され、それぞれのヒータ素子の表面温度に対する冷却非依存性をもたらす。さらに、特定のヒータ素子が冷却されるとき、これは、ヒータ素子に沿って流れる気体の温度変化をもたらし、下流のヒータ素子、すなわち、対象となるヒータ素子を通過した後に、冷却用気体がそれに沿って通過するヒータ素子の冷却に影響を及ぼす。こうして、冷却力補償行列は、ヒータ素子の表面の温度による冷却用気体の加熱／冷却による作用を補償することを可能にする。そしてフィードフォワード信号ＦＦ１は、図６に示すように、静的温度作用、動的温度作用、および表面温度作用を加算することによって得られる。

[0049] 図６はさらに、設定点温度を制御座標に変換するコントローラ遵守行列ＣＯＭと、フィードフォワード信号ＦＦ１に一致する遅延を提供する遅延補正ＤＣとを示し、ＣＯＭ行列と遅延補償の縦続接続の出力は、図２Ｂに示すように、フィードバックループの設定点入力に供給されるさらなるフィードフォワード信号ＦＦ１を提供する。

[0050] 設定点は、設定点プロファイルによって提供され、その実施形態は、図８に示される。図８の左の図では、３×３ヒータ素子、すなわち全部で９つのヒータ素子をカバーするプロファイルが示される。ヒータ素子の離散的な性質のために、加熱プロファイルは段差形状を示し、それにより熱光学要素内のガウスに似た温度分布、すなわちガウスに似た温度プロファイルを近似する。１で示す中心は最も高い値を有し、それに続いて２で示す中心に隣り合うヒータ素子があり、角にあるヒータ素子３は再び低い値を有する。隣り合う設定点プロファイルは互いにオーバラップし、図８の左の図の図面の平面内でいずれかの方向に少なくとも１つのヒータ素子だけ互いに対して平行移動してもよい。プロファイルのグラフィカル提示は図８の右の図に示され、相対値が垂直軸に沿って設定される。それぞれが、制限されたエリアだけに、すなわちヒータ素子の総数のわずかのサブセットだけに影響を及ぼすこうした設定点プロファイルを利用することによって、比較的実施するのが容易な行列演算が図２Ｂ、５、６、および７に示す図において行われてもよい。それにより、総合の設定点プロファイルは、図示する複数のプロファイル（プロファイルはそれぞれ、互いに変位する）の重ね合せから構築されてもよい。あるいは、角錐形状が設けられてもよい。ある実施形態では、複数の設定点プロファイルは同じ輪郭を有するが、幾何学的に互いに対して変位している点で異なる。

[0051] 図７は、２つの熱光学要素が共に安定化される制御システムの略図を示す。熱光学要素は、サンドイッチ構造で設けられることができる。図２と同様に、フィードフォワード（ＦＦ_１Ａ，ＦＦ_１Ｂ）は、熱光学要素のそれぞれについて、それぞれＳＰＰＧ１およびＳＰＰＧ２によって供給され、一方、フィードバックループ（ＦＦ_２Ａ，ＦＦ_２Ｂ）は、熱光学要素のそれぞれについても設けられる。ブロック図において、あるブロックとそれに続くブロックとの間の線は、複数の変数を有する信号を表すものとして理解されてもよいことに留意されたい。制御システムは、また、モーダルデカップリングＭＤ_１およびＭＤ_２ならびに補償式メカニクスＣＭ_１およびＣＭ_２を含む。実施例として、１熱光学要素当たりに８つの温度センサが設けられる場合、図５の対応する割り当ては、８つの温度検知信号を表すことである。特に、本明細書で述べる例において、好ましい実施形態では、９６の設定点プロファイルが、１４×１４ヒータ素子を有するヒータ素子マトリクスについて提供される。

[0052] こうして本発明の実施形態は、たとえば、設定点プロファイルの述べた選択および直径に沿った温度プロファイルにおけるパラメータ化によって、処理パワーの効率的な使用を可能にし、一方、熱光学要素の熱的および動的ならびに寄生的振る舞いの適切なモデル化は、制御を、安定化、静的および動的設定点適用、ならびに、表面温度作用および関連する冷却などの寄生的作用、伝導体が他のヒータ素子に沿って延びることによる加熱などの処理に分割することによって行われてもよい。

[0053] さらに、熱光学要素の表面に沿って流れる気体ストリームによるヒータ素子に対する熱的寄与について、補償が提供されてもよく、ヒータ素子についての駆動信号が、相応して、適した行列計算演算によって補償されてもよい。こうした行列では、下流のヒータ素子の温度に対するヒータ素子の作用が表されてもよい。補償において、熱的寄与は、気体ストリームの初期温度および気体ストリームの温度に対する上流のヒータ素子による寄与から決定されてもよい。

[0054] 熱光学要素の表面に垂直な温度の温度勾配は、１次モデルによってモデル化されてもよく、それぞれのヒータ素子についての駆動信号は、モデル化によって、温度勾配による熱光学要素の表面に垂直な方向に沿う温度差を考慮するようになっていてもよい。それにより、熱光学要素の表面に垂直な方向の温度は、比較的簡単な方法でモデル化され、単純な１次制御システムをもたらす。それは、（熱光学要素の表面上でヒータ素子を駆動する）駆動信号が、容易に、熱光学要素の表面に垂直な方向の熱遅延を考慮するようになっているためである。

[0055] 通常の適用では、熱光学要素は、熱光学要素の表面に実質的に垂直な方向に、すなわち、図２Ａにおいて、上から下への方向に、またはその逆に照射されることが注目される。

[0056] 本明細書において、ＩＣの製造においてリソグラフィ装置の使用が特に参照される場合があるが、本明細書で述べるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導および検出パタ−ン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造などの他の用途を有してもよいことが理解されるべきである。こうした代替の用途というコンテキストにおいて、本明細書における、「ウェーハ」または「ダイ」という用語のいずれの使用も、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同意語であると考えられてもよいことを当業者は理解するであろう。本明細書で言及される基板は、露光の前または後で、たとえば、トラック（通常、レジスト層を基板に与え、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／または検査ツールで処理されてもよい。適用可能である場合、本明細書における開示を、こうした、および他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに、基板は、たとえば、多層ＩＣを作るために、２回以上処理されてもよいため、本明細書で使用される基板という用語は、処理された複数の層をすでに含む基板を指してもよい。

[0057] ここまでは、光リソグラフィというコンテキストにおいて本発明の実施形態を使用することについて具体的に言及したかもしれないが、本発明は、他の用途、たとえば、インプリントリソグラフィにおいて使用されてもよく、状況が許せば、光リソグラフィに限定されないことが理解されるであろう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィが、基板上に作られるパターンを規定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されるレジスト層内に押し付けられてもよく、その後、電磁放射、熱、圧力、またはその組合せを加えることによってレジストが硬化する。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後に、レジストの外に移動し、レジスト内にパターンが残る。

[0058] 本明細書で使用される「放射」および「ビ−ム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（たとえば、約３６５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍ、またはその辺りの波長を有する）、および極端紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。

[0059] 状況が許す場合、「レンズ」という用語は、屈折式、反射式、磁気式、電磁式、および静電式光学コンポーネントを含む種々のタイプの光学コンポーネントの任意の１つまたは組合せを指してもよい。

[0060] 本発明の特定の実施形態を先に述べたが、本発明は、述べた以外の方法で実施されてもよいことが理解されるであろう。たとえば、本発明は、先に開示した方法を記述する機械読取可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、またはこうしたコンピュータプログラムを内部に記憶しているデータ記憶媒体（たとえば、半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形態をとってもよい。

[0061] 先の説明は、例示することを意図し、制限することを意図しない。そのため、添付の特許請求項の範囲から逸脱することなく、述べられる本発明に対して変更を行ってもよいことが、当業者には明らかになるであろう。

Claims (15)

1. パターニングデバイスからのパターンを基板上に投影する投影システムであって、前記投影システムのレンズ収差を補正する熱光学要素を備え、前記熱光学要素がヒータ素子のマトリクスおよび複数の温度センサを備える、投影システムと、
   前記熱光学要素の前記ヒータ素子の加熱を制御するコントローラであって、
   前記ヒータ素子の加熱を制御するためにフィードバックループによって前記熱光学要素の公称温度を安定化し、
   設定点信号によって前記熱光学要素の所望の温度プロファイルを提供し、
   前記設定点信号から前記ヒータ素子のフィードフォワード制御を決定し、
   前記フィードフォワード制御の第一の出力を前記フィードバックループ内の前記コントローラの前方向に供給し、前記フィードフォワード制御の第二の出力を前記フィードバックループ内の前記コントローラの後方向に供給する、コントローラと、
   を備えるリソグラフィ投影装置。
2. さらに、前記熱光学要素の各ロケーションにおいて各温度を測定するための複数の温度センサを備え、前記コントローラはさらに、
   前記測定された温度を前記熱光学要素の複数の幾何学的温度プロファイルにパラメータ化し、
   前記幾何学的温度プロファイルのそれぞれについて、対応する駆動プロファイルパラメータを決定し、
   前記マトリクスのそれぞれのヒータ素子について、前記駆動プロファイルパラメータの和をとり、
   前記和をとった駆動プロファイルパラメータに基づいて前記マトリクスの前記ヒータ素子を駆動する、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記幾何学的温度プロファイルが、各１次モデルによって動的にモデル化される、請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記幾何学的温度プロファイルが、オフセットプロファイル、チルトプロファイル、およびパラボリックプロファイルのうちの少なくとも１つを含む、請求項２又は３に記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記幾何学的温度プロファイルの数が、前記温度センサの数以下である、請求項２乃至４の何れか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
6. ヒータ素子の数が、温度センサの数より多い、請求項２乃至５の何れか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記設定点信号が、設定点プロファイルパラメータによって提供され、各設定点プロファイルパラメータが、設定点プロファイルに関連し、各設定点プロファイルが、前記マトリクスの前記ヒータ素子のサブセットの温度設定を可能にする、請求項１乃至６の何れか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 複数の前記設定点プロファイルが、同じ輪郭を有する、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記複数の設定点プロファイルが、互いに対して幾何学的に変位する、請求項８に記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記複数の設定点プロファイルの近傍設定点プロファイルが、ヒータ素子の前記マトリクスに沿う第１方向に少なくとも１つのヒータ素子だけ、またはヒータ素子の前記マトリクスに沿う第２方向に少なくとも１つのヒータ素子だけ、互いに対して変位して、設定点プロファイルの２次元配置構成が形成される、請求項９に記載のリソグラフィ投影装置。
11. 前記ヒータ素子についての設定点加熱力寄与が、対応する前記設定点プロファイルについての前記設定点プロファイルパラメータから決定される、請求項７乃至１０の何れか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
12. 前記設定点プロファイルの時間微分が決定され、各ヒータ素子について所望される定常状態加熱力が、第１加熱行列による前記設定点から計算され、各ヒータ素子について所望される動的加熱力が、第２加熱行列による前記時間微分から計算される、請求項７乃至１１の何れか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
13. 動的表面温度推定行列が設けられて、前記時間微分から前記ヒータ素子の動的表面温度寄与が推定される、請求項１２に記載のリソグラフィ投影装置。
14. 静的表面温度推定行列が設けられて、前記設定点信号から前記ヒータ素子の擬似静的表面温度寄与が推定される、請求項１３に記載のリソグラフィ投影装置。
15. 利得均衡化行列が設けられて、前記ヒータ素子のうちの１つのヒータ素子の駆動信号を、電気伝導体を通して前記ヒータ素子の別のヒータ素子に向かって流れる電流による前記１つのヒータ素子への寄与について補償する、請求項１乃至１４の何れか一項に記載のリソグラフィ投影装置。

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