JP5795454B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
[0001] 本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１２年５月９日出願の米国仮特許出願第６１／６４４，８６０号の利益を主張する。
[0002] 本発明は、リソグラフィ装置に関する。

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。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、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0004] 所望のパターンを基板上に高精度で付与することにより、より小さいフィーチャのパターン形成が可能になり、ひいては、より多くの機能を有するより小さい集積回路を実現することができる。さらに、高精度でパターン形成することで、基板当たりの適切に機能するＩＣの製造量を高めることができる。

[0005] 高精度のパターン形成を実現するために、リソグラフィ装置の一部のコンポーネントは正確に決定された位置、サイズまたは形状を有する必要がある。

[0006] 例えば、公知のリソグラフィ装置は、比較的速い速度で、比較的高精度に物体を移動するための可動ステージシステムを備える。そのような可動ステージシステムの例として、基板を支持するように構成された可動基板サポートと、パターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイスサポートとがある。

[0007] アクチュエータシステムは、ステージシステムの可動部品を、アクチュエータシステムの別の部品に対して駆動するために使用される。実施形態によっては、この別の部品も可動部品であってもよい。

[0008] 例えば、公知の可動ステージシステム、特に基板サポートにおいて、ステージは、ロングストローク部品およびショートストローク部品を備える。ロングストローク部品は、ベースフレーム上に配置され、ショートストロークモジュールを移動可能に支持するように構成される。ショートストローク部品は、基板を支持するように構成される。ショートストローク部品は、ロングストローク部品に対して比較的小さい可動域で、高精度に位置決めされ得る。ロングストローク部品は、ベースフレームに対して比較的大きい可動域で移動され得るが、精度は比較的低い。

[0009] アクチュエータシステムは、モータと、モータにより移動可能なムーバ要素とを備え得る。モータは、例えば、ロングストローク部品上に載置され、ムーバ要素はショートストローク部品の一部であり得る。モータは、モータの使用中に熱を発し得るコイルを備える。コイルにより生成された熱は、特にこの熱がムーバ要素に伝達されることが原因で、ソグラフィ装置の性能に悪影響を与えるおそれがある。この熱の影響を低減するために、冷却流体を使用してコイルを冷却するように構成されたコイル流体冷却システムが設けられる。

[0010] 実施において、コイル流体冷却システムは、二温度の混合物を使用して流体冷却システムの冷却流体の温度を調節する能動的な流体冷却システムである。これにより、コイルを冷却することができる。しかし、この冷却は、特に、コイルと二温度混合物の混合場所との間にいくらかの距離がある場合に、いくらかのタイムラグを有する場合がある。これにより、帯域幅の小さい比較的低速タイプの制御がもたらされる。

[0011] 熱を生成する他のタイプのコンポーネントには、センサのような電気コンポーネントや、放射への露光により加熱される光学コンポーネントがあり得る。これらのコンポーネントによって生成された熱は、温度の上昇によって位置、サイズまたは形状が変化するコンポーネントへと伝達され得る。これらの変化は、リソグラフィ装置の精度を劣化させ得る。

[0012] より効率的に温度制御されたリソグラフィ装置を提供することが望ましい。さらに、改善されたアクチュエータを有するリソグラフィ装置を提供することが望ましい。

[0013] 本発明の一実施形態では、熱源を有する第１本体と、第２本体と、ヒータデバイスと、を備えたリソグラフィ装置が提供される。第２本体は、第１本体と第２本体との間のギャップを介して第１本体に対向する対向面を有する。熱源は、ギャップを介して第２本体へと熱流束を提供するためのものである。ヒータデバイスは、対向面に取り付けられる。ヒータデバイスは、第２本体にさらなる熱流束を提供するように構成される。

[0014] ヒータデバイスからのさらなる熱流束は、第２本体に直接提供され、このさらなる熱流束が第２本体の温度に大きな影響を及ぼす。熱源からの熱流束は、ギャップを介して第２本体に提供され、ヒータデバイスからのさらなる熱流束よりも、第２本体の温度に与える影響は小さい。熱源からの熱流束における変化は、ヒータデバイスによって補償することができる。温度に与える影響の差により、ヒータデバイスからの少量の熱流束によって、熱源からの熱流束における大きな変化を補償し、第２本体への熱流束の全量を一定にすることができる。これにより、温度が効率的に制御されたリソグラフィ装置が得られる。

[0015] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。

[0016] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。 [0017] 図２は、本発明の第２実施形態を示す。 [0018] 図３は、本発明の第３実施形態に係るアクチュエータシステムの側面図を示す。 [0019] 図４は、本発明の第４実施形態に係るアクチュエータシステムの側面図を示す。 [0020] 図５は、図４のアクチュエータシステムのクローズアップ図と温度プロファイルとを示す。 [0021] 図６は、本発明の第５実施形態に係るアクチュエータシステムの側面図を示す。 [0022] 図７は、本発明の第６実施形態に係るアクチュエータシステムの側面図を示す。 [0023] 図８は、本発明の第７実施形態に係るアクチュエータシステムの側面図を示す。

[0024] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば紫外線または他の好適な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ特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位置決めデバイスＰＭに連結されたサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、を備える。リソグラフィ装置は、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、かつ特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位置決めデバイスＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴすなわち「基板サポート」も備える。リソグラフィ装置は、さらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを備える。

[0025] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

[0026] サポート構造は、パターニングデバイスを支持する、つまりパターニングデバイスの重量を支える。サポート構造は、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、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。サポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。サポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」すなわち「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。

[0027] 本明細書において使用される「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内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、その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、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。

[0028] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、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パネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。

[0029] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。

[0030] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。

[0031] 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すなわち「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルまたはサポートは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブルまたはサポート上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルまたはサポートを露光用に使うこともできる。

[0032] また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、パターニングデバイス（マスク）と投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術を利用して、投影システムの開口数を増加させることができる。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。

[0033] 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る。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／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を使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。

[0034] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。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といったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。

[0035] 放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを通り抜けた後、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上にビームの焦点をあわせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使い、例えば、パターニングデバイスライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動は、第１位置決めデバイス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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」の移動も、第２位置決めデバイスＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、サポート構造（例えば、スクテーブル）ＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがパターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡ上に設けられている場合、パターニングデバイスアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。

[0036] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
１．ステップモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」および基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」を基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」は、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
２．スキャンモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」および基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」を同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴすなわち「マスクサポート」を基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴすなわち「基板サポート」を動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらに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すなわち「基板サポート」の移動後ごとに、またはスキャン中の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、前述の型のプログラマブルミラーアレイといった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レスリソグラフィに容易に適用することができる。

[0037] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。

[0038] 第２位置決めデバイスＰＷにおいて、アクチュエータシステムＡＣＴは基板テーブルＷＴの移動を作動するために設けられる。同様のアクチュエータシステムが、リソグラフィ装置の他の可動部品、特にサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴの移動を作動するために適用されてもよい。

[0039] 図２は、本発明の一実施形態を示している。図２は、第１本体Ｂ１および第２本体Ｂ２を有するリソグラフィ装置を概略的に示している。２つの本体Ｂ１およびＢ２は、ギャップＧＡにより互いに離隔されている。第２本体Ｂ２は、第１本体Ｂ１に対向する表面を有する。この表面は、対向面ＦＳと呼ぶ。第１本体Ｂ１は、ギャップＧＡを介して第２本体Ｂ２に熱流束ＨＦ１を提供することができる熱源ＨＳを有する。ヒータデバイスＨＤは、第２本体Ｂ２の対向面上に位置付けられる。ヒータデバイスＨＤは、第２本体Ｂ２にさらなる熱流束ＨＦ２を提供するように配置される。

[0040] 一実施形態において、第１本体Ｂ１はロングストロークモジュールを備え、第２本体Ｂ２はショートストロークモジュールを備え、熱源は、ロングストロークモジュールに対してショートストロークモジュールを移動するための位置決めデバイスの熱生成部を備える。第１本体Ｂ１は、基板Ｗを保持するための基板テーブルＷＴを備えてもよく、あるいは、パターニングデバイスＭＡを保持するためのサポート構造ＭＴを備えてもよい。一実施形態において、第２本体Ｂ２は静止したコンポーネントである。第２本体Ｂ２は、光学コンポーネント、例えば、放射ビームＢを誘導するための光学コンポーネントを備え得る。第１および第２本体Ｂ１およびＢ２は、互いに対して静止状態であってもよく、あるいは互いに対して可動であってもよい。第１本体Ｂ１は、例えば、投影システムを支持するためのフレームまたはサポート構造ＭＴまたは基板テーブルＷＴなど、リソグラフィ装置の任意のタイプの本体またはコンポーネントを含み得る。熱源は、センサ、アクチュエータ、および電線のような熱を生成する電気コンポーネントを含み得る。熱源は、放射に露光される領域であってもよい。

[0041] ヒータデバイスＨＤは、第２本体Ｂ２の対向面ＦＳに取り付けられる。ヒータデバイスＨＤは、さらなる熱流束ＨＦ２を作り出すように構成される。熱流束ＨＦ２は、第２本体Ｂ２に向かう。

[0042] 熱源によって生成される熱量は、経時的に変化し得る。例えば、熱源がモータの場合、モータが空転している時よりもモータが全パワーで稼働している時の方が多くの熱が生成される。結果として、熱流束ＨＦ１は経時変化し、第２本体Ｂ２の温度の経時変化を生じさせる。この温度変化は、第２本体Ｂ２の材料および形状に応じて、第２本体Ｂ２のサイズ、形状または位置のうちの少なくとも１つに変化を生じさせる。第２本体Ｂ２の機能は、そのようなサイズ、形状または位置の変化によって劣化することがある。

[0043] ギャップＧＡは、第１本体Ｂ１と第２本体Ｂ２との間の熱バリアとして作用し得る。第１本体Ｂ１と第２本体Ｂ２との間には、温度差があることがある。熱源ＨＳによって生成された熱全体のうちの一部は、熱流束ＨＦ１を介して第２本体Ｂ２へと流れず、代わりに、別のコンポーネントに向かって流れたり、あるいは冷却システムを介して除去されたりする場合がある。ギャップＧＡは、第１本体Ｂ１および第２本体Ｂ２が互いに接触している状況と比較して、熱源が第２本体Ｂ２の温度に与える影響を小さくする。

[0044] ヒータデバイスＨＤは、熱源ＨＳからの熱流束ＨＦ１の変化を補償する。例えば、熱源ＨＳからの熱流束ＨＦ１が減少した場合、熱源ＨＳからのさらなる熱流束ＨＦ２が増加し、第２本体Ｂ２への熱流束の量が一定に保たれる。ヒータデバイスＨＤは、第２本体Ｂ２に直接的に接続されているため、小さいパワーで十分に所望量のさらなる熱流束ＨＦ２を第２本体Ｂ２に提供することができる。同量の熱流束ＨＦ１に対する比較では、熱流束ＨＦ１は第２本体Ｂ２に到達するためにギャップＧＡを横断しなくてはならないため、熱源が要するパワーはより大きくなる。したがって、大きい熱源ＨＳの変化を補償するために、小さいヒータデバイスＨＤのみが必要となり得る。ヒータデバイスＨＤのパワー量は、熱源ＨＳのパワー量の１〜１０%の範囲であり得る。

[0045] 図３は、モータＭＯおよびムーバ要素ＭＥを備えるアクチュエータシステムＡＣＴを示している。モータＭＯは前述の第１本体Ｂ１に対応し、ムーバ要素ＭＥは前述の第２本体Ｂ２に対応する。モータＭＯは、いくつかのコイルＣＬおよびコア要素ＣＥを収容するモータハウジングＭＨを備えたリラクタンスモータである。

[0046] モータの使用中、コイルＣＬは実質的に熱を発し得る。この熱は放散する。この熱の放散は、コイルＣＬからコア要素ＣＥを介してムーバ要素ＭＥまでの１つ以上の経路を伝わり得る。経路は熱流束ＨＦ１によって示されている。本実施形態では、主要な熱放散経路はモータＭＯ内の磁路または磁束経路に実質的に対応する。図面において、これらの主要な熱放散経路は二重線の矢印により示されている。熱は、例えば、コア要素ＣＥを介さずにコイルＣＬからムーバ要素ＭＥへと直接的に放散するなど、他の熱放散経路を介してコイルＣＬからムーバ要素ＭＥへ放散することもある。このような他の経路は、例えば周辺空気であり得る。

[0047] コイルＣＬによって生成された熱がアクチュエータシステムの性能（特に、位置決め精度）に悪影響を及ぼすことを回避するために、コイル冷却システムＣＦＣが設けられる。コイル冷却システムＣＦＣは、コイルＣＬの周囲に設けられたいくつかの冷却チャネルを備える。冷却流体は、これらの冷却チャネルを通って循環され得る。冷却流体の温度は、コイルを実質的に一定温度に維持するように能動的に制御され得る。そのような冷却流体温度の能動的な制御は、例えば、冷却チャネルの上流で異なる温度を有する２つの流体を所望の冷却流体温度を得るように選択される混合率で混合するように構成された混合デバイスまたはミキサによって得ることができる。このようなコイル冷却システムＣＦＣは、コイル温度のゆるやかな変化に対して、コイルの効果的な冷却を提供することができるが、システム内のタイムラグは、特に混合デバイスがコイルからある程度離れて配置されるために、比較的大きい。

[0048] コイルＣＬ内の温度変動が比較的速いと、コイル冷却システムＣＦＣがそれらの温度変動を直接補償するには遅すぎるために、アクチュエータシステムＡＣＴを介して熱の放散が生じる。

[0049] コイルＣＬからムーバ要素ＭＥまでの熱放散経路における温度制御を改善するために、アクチュエータシステムＡＣＴは、温度センサＳＥ、温度コントローラＣＮ、およびヒータデバイスまたはヒータＨＤを備えた温度制御システムを備える。

[0050] 温度センサＳＥおよびヒータデバイスＨＤは、ムーバ要素ＭＥ上に配置される。温度制御システムの温度コントローラＣＮは、温度センサＳＥによって測定された温度に基づいて、温度制御信号を提供するように構成される。温度制御信号は、温度センサの測定場所において実質的に一定の温度を維持することを目的とする。実質的に一定の温度を維持することにより、ムーバ要素ＭＥおよびヒータデバイスＨＤへのモータＭＯの熱放散は、実質的に一定のレベルになる。

[0051] 温度センサＳＥの測定場所は、熱放散経路の近くに配置され得る。例えば、温度センサＳＥは、コイルＣＬによって生成された放散熱の温度効果が検出できる測定場所に配置され得る。温度センサＳＥは、測定場所において温度を測定するように構成される。温度センサＳＥは、測定場所の温度を表すセンサ信号を提供する。

[0052] 温度センサＳＥは、この温度センサＳＥが配置される測定場所にて温度を測定するために使用するのに適した任意の温度センサであってよい。一実施形態において、温度センサＳＥは、モータＭＯとムーバ要素ＭＥとの間の比較的小さいギャップ内に位置付けられるため、比較的低いプロファイルを有するセンサである。

[0053] 別の実施形態では、温度センサＳＥは、熱放散経路または別の好適な位置に配置され得る。また、２つ以上の温度センサを複数の測定場所に設け、それらの測定場所のそれぞれにおいて温度が実質的に一定の温度に維持されるようにしてもよい。

[0054] 一般的には、１つ以上の温度センサの１つ以上の測定場所の位置は、該測定場所のそれぞれにおいて温度を実質的に一定に維持することで、ムーバ要素ＭＥに向かう一定の熱放散を生じさせるように選択される。一定の熱放散は、ゼロ熱放散であってもよい。

[0055] ヒータデバイスＨＤは、比較的薄く、かつ対向面ＦＳの実質的に大きい領域を覆い得るヒータ膜を備え得る。ヒータデバイスＨＤは、任意の他の好適なヒータ要素であってもよい。

[0056] 温度センサＳＥによって提供されるセンサ信号は、温度コントローラＣＮ内に導入される。温度コントローラＣＮは、温度信号に基づいて温度制御信号を提供するように構成される。温度制御信号は、ヒータデバイスＨＤに誘導される。この温度制御信号に従って、ヒータデバイスＨＤは所定量の熱を提供することになる。温度制御信号は、ムーバ要素への実質的に一定の熱放散を得るために、少なくとも温度センサＳＥの測定場所において実質的に一定の温度を維持することを目的とする。その代わりに、あるいはそれに加えて、ヒータデバイスＨＤは、フィードフォワードループにおいて温度センサを使用せずに制御される。フィードフォワードループは、熱源ＨＳからの予測される熱流束ＨＦ１に基づき得る。例えば、熱源ＨＳがモータの一部である場合、ヒータデバイスＨＤは、モータに付与される制御信号に基づいて制御され得る。大きい熱流束ＨＦ１を生じさせる制御信号をヒータデバイスＨＤに適用して小さい熱流束ＨＦ２を生じさせてもよく、あるいは、その逆でもよい。

[0057] 温度コントローラＣＮは、別個のコントローラであってもよく、あるいはアクチュエータシステムのコントローラもしくはリソグラフィ装置の別のコントローラなどの中央コントローラに一体化されてもよい。

[0058] モータＭＯ上のギャップ内には、隔離層が配置されてもよい。この隔離層は、温度センサＳＥの測定場所における温度が比較的小さいパワー量で実質的に影響され得るように、モータＭＯとヒータデバイスＨＤとの間に弱い熱連結を提供し得る。隔離層により、ヒータデバイスＨＤと冷却システムＣＦＣとの間に弱い熱連結ができる。したがって、そのような隔離層を使用することにより、ヒータデバイスＨＤが要するパワーは実質的に減少され得る。

[0059] 温度制御システムは、ヒータデバイスＨＤにより追加の熱を提供することによって、測定場所の温度を実質的に同一レベルに維持することを目的としているため、コイル冷却システムＣＦＣは、測定場所で維持される実質的に一定の温度よりも低いコイル温度でコイルを維持するように構成され得る。例えば、コイル冷却システムＣＦＣは、２０℃のコイル温度でコイルを維持するように構成され、温度コントローラＣＮは、測定場所で２２℃の温度を維持するように構成され得る。

[0060] コイルＣＬが所望のコイル温度に維持されている場合、ヒータデバイスＨＤは、温度センサの測定場所で所望の実質的に一定の温度を得るために追加の熱を提供することになる。これは、この測定場所での所望温度がコイル温度よりも高いためである。コイルが所望のコイル温度よりも高い熱を発すると、温度センサは測定場所において温度の上昇を測定し得る。結果として、温度コントローラＣＮは、ヒータデバイスＨＤによって生成される熱の量を減少する温度制御信号を提供することになり、それにより、測定場所における温度を実質的に一定レベル維持する。

[0061] したがって、コイル温度と温度センサＳＥの測定場所における実質的に一定の温度との間の定常的な温度差により、ヒータデバイスＨＤを使用して、このヒータデバイスＨＤにより生成される熱の量を小さくすることによってコイルの温度上昇を迅速に補償することができる稼働範囲が生じる。また、ヒータデバイスＨＤを使用して、このヒータデバイスＨＤにより生成される熱の量を大きくすることによってコイルＣＬの温度降下を迅速に補償することもできる。

[0062] 図４は、アクチュエータシステムＡＣＴの第４実施形態を示す。アクチュエータシステムＡＣＴの同一部品または実質的に同一の部品は、同一の参照番号によって示されている。

[0063] 図４の実施形態では、ムーバ要素ＭＥの対向面ＦＳ上に２つの温度センサＳＥが設けられている。対向面ＦＳ上には、ヒータデバイスＨＤ（例えば、ヒータ膜）も設けられている。

[0064] コイルＣＬがアクチュエータシステムＡＣＴの残りの部分よりも高い熱を発すると、熱流束ＨＦ１は図面内に示された放散経路を通ってムーバ要素ＭＥに向けて流れ得る。熱は、コイルＣＬからムーバ要素に直接的に、つまりコア要素ＣＥを介する代わりにモータハウジングＭＨを介して、流れることもある。これらの直接的な流れも、コイルＣＬからムーバ要素ＭＥへの熱放散経路を形成し得る。しかし、モータハウジングＭＨは、コア要素ＣＥよりも熱伝導率が低いことがあるため、熱は、コア要素ＣＥを通る熱放散経路を通る方が、より容易に流れ得る。

[0065] これにより、ムーバ要素ＭＥに対向するモータハウジングＭＨの表面上に不均一な温度分布がもたらされ得る。特に、コア要素ＣＥに近い表面上の場所には、ホットスポットが発生し得る。以降、対向面ＦＳのうちこれらの場所に対向する部分は、対向面部分ＦＳＰと呼ぶ。このようにモータハウジングＭＨの表面上の温度分布が不均一であることにより、結果として、ムーバ要素ＭＥへ向かう熱放散のレベルは、対向面ＦＳ上の場所によって異なり得る。

[0066] 図４の実施形態において、温度センサＳＥの測定場所の位置と、ヒータデバイスＨＤの位置とは、温度センサＳＥの測定場所で実質的に一定の温度が維持される時に、コイルＣＬからムーバ要素ＭＥに向かう熱放散経路の断面にわたる熱放散の積分が実質的にゼロになるように、選択される。これがどのように機能するかについて、図５を使用してさらに説明する。

[0067] 図５は、図４のクローズアップ図である。ムーバ要素ＭＥは、２つの対向面部分ＦＳＰを有する。対向面部分ＦＳＰは、モータＭＯ上のホットスポットに対向するため、対向面部分ＦＳＰは最も高い温度Ｔ１を有する。本例では、ホットスポットはコア要素ＣＥのところに存在する。ヒータデバイスＨＤは、対向面ＦＳ上の２つの対向面部分ＦＳＰ間に存在する。ヒータデバイスＨＤにおける温度は、Ｔ１よりも低いＴ２である。対向面ＦＳ上には、２つの温度センサＳＥが存在する。あるいは、１つまたは３つ以上の温度センサＳＥが使用されてもよい。温度センサＳＥのそれぞれは、対向面部分ＦＳＰとヒータデバイスＨＤとの間に存在する。所望の温度がＴ_ｄｅｓに設定される。ヒータデバイスＨＤは、温度センサＳＥがＴ_ｄｅｓの温度を測定するまでに熱を発し始める。この様子が図５に示されている。温度センサＳＥの場所における温度は、ヒータデバイスＨＤの場所における温度がＴ_ｄｅｓの温度に到達する前に、Ｔ_ｄｅｓの温度に到達する。対向面部分ＦＳＰの場所における温度は、Ｔ_ｄｅｓの温度よりも高い。ヒータデバイスＨＤと対向面部分ＦＳＰとの間の温度センサＳＥの位置を慎重に選択することにより、ムーバ要素ＭＥの平均温度を決定することができる。数学的には、温度プロファイル曲線ＣＵの積分がゼロの時、Ｔ_ｄｅｓは平均温度であることが推論できる。積分は、面積Ａ１およびＡ２が面積Ａ３に等しい時にゼロである。ムーバ要素ＭＥが好適な接続を介して第２本体Ｂ２の残りの部分に接続される（例えば、エッジを介して載置される）とＴ１、Ｔ_ｄｅｓおよびＴ２の間の差は、第２本体Ｂ２の望ましくない変形を引き起こさない。

[0068] 本実施形態において、熱放散のレベルはムーバ要素ＭＥの場所に応じて異なり得るが、ムーバ要素ＭＥに向けて放散される熱の全量は、実質的に同一レベルに保持されると認められる。例えば、コイルＣＬが熱を発することにより、対向面部分ＦＳＰの温度が上昇すると、温度センサＳＥは、温度上昇を測定することになる。それに応答して、温度コントローラＣＮは、ヒータデバイスＨＤにより生成される熱の量を減少させる。これにより、ムーバ要素ＭＥに向かう熱流束ＨＦ１は増加するが、ヒータデバイスＨＤからムーバ要素ＭＥへのさらなる熱流束ＨＦ２は減少する。結果として、ムーバ要素ＭＥへの実質的に一定の熱放散が維持される。

[0069] 図６は、アクチュエータシステムＡＣＴの第５実施形態を示す。アクチュエータシステムＡＣＴの同一部品または実質的に同一の部品は、同一の参照番号によって示されている。

[0070] 図６の実施形態において、コア要素ＣＥはモータのコイルＣＬを包囲するいくつかの実質的に閉鎖したスペースを備える。コイルＣＬをコア要素ＣＥで包囲することにより、ムーバ要素ＭＥに向かうコイルＣＬの熱放散は、より一層コア要素ＣＥ内に集中する。コア要素ＣＥを介して伝わらずに、熱放散経路を介して直接的にムーバ要素ＭＥに向かう熱放散は回避され得る。ムーバ要素ＭＥに向かうコイルＣＬの熱放散をコア要素ＣＥ内に集中させることにより、熱放散をより正確に制御することができる。

[0071] 別の実施形態では、コイルＣＬの周囲に他のデバイスを設け、熱放散経路をコア要素内に集中させてもよい。これらの他のデバイスは、コア要素に接続されてもよいし、または他のデバイスは実質的にすべての熱がコア要素ＣＥを介して放散されるように非常に小さい熱伝導度を有してもよい。

[0072] 上述したヒータデバイスＨＤおよび温度センサＳＥの代わりに、あるいはこれらに加えて、別の温度センサＳＥをコア要素ＣＥ内に配置し、別のヒータデバイスＨＤをコア要素ＣＥに隣接して配置してもよい。温度制御システムは、温度センサＳＥの測定場所における温度を実質的に一定に維持するように構成される。コア要素ＣＥは熱伝導度の高い材料から作られているため、測定場所において実質的に一定の温度を維持することでモータＭＯからムーバ要素ＭＥへの実質的に一定の熱放散も生じさせる。

[0073] 別の実施形態では、温度センサＳＥおよびヒータデバイスＨＤを、コア要素ＣＥ内の別の場所またはコア要素ＣＥに隣接して配置してもよいが、１つ以上のヒータデバイスＨＤをコイルＣＬの近くに配置することが有益であろう。

[0074] 図７は、アクチュエータシステムＡＣＴの第６実施形態を示す。アクチュエータシステムＡＣＴの同一部品または実質的に同一の部品は、同一の参照番号によって示されている。

[0075] 図７の実施形態において、温度センサＳＥは、ムーバ要素ＭＥ内に配置される。この温度センサＳＥの場所は、ムーバ要素ＭＥへの渦電流の熱影響を補償できるようにするめに有益であり得る。渦電流は、ムーバ要素ＭＥに対する熱影響を有し得る。ムーバ要素ＭＥ内の測定場所において温度を測定することにより、ムーバ要素ＭＥに向かう熱の熱放散を制御する際に、この渦電流に起因する熱影響を考慮に入れることができる。

[0076] 図７は、コア要素ＣＥ上の複数のヒータデバイスＨＤを示す。これらのヒータデバイスＨＤは、上記実施形態において言及したようなムーバ要素ＭＥ上に位置付けられたヒータデバイスＨＤの代わりに、あるいはこのヒータデバイスＨＤに加えて、設けられ得る。

[0077] コア要素ＣＥとムーバ要素ＭＥとの間の熱伝達を改善するために、コア要素ＣＥには、大きい面積を有し、かつムーバ要素ＭＥに対向した端部要素ＥＥが設けられる。一実施形態において、ムーバ要素と端部要素との間のギャップは小さく、例えば、最小で０．５ｍｍである。

[0078] 温度コントローラＣＮは、温度センサＳＥの測定場所において測定された温度に基づき、ヒータデバイスＨＤに温度制御信号を提供するように構成される。温度制御信号は、測定場所において実質的に一定の温度を維持し、ムーバ要素ＭＥの温度に対する渦電流の熱的作用を考慮に入れた、ムーバ要素ＭＥに向かう一定の熱放散をもたらすことを目的とする。

[0079] ムーバ要素ＭＥ上の温度センサの代わりとして、渦電流の作用は、ムーバ要素ＭＥ上に載置されず、ムーバ要素ＭＥの温度を測定するように配置された温度センサＳＥを使用して補償してもよい。これらの温度センサは、例えば、ムーバ要素に対向するモータハウジングＭＨの表面上に配置することができ、コア要素ＣＥの端部要素ＥＥと温度センサＳＥとの間には隔離層が設けられる。

[0080] ここまで、１つのコイルに対して、コイルＣＬにより生成された熱を温度制御システムによって補償することについて説明してきた。同様の考慮事項が図面内に示された他のコイルＣＬにも当てはまる。これらコイルＣＬ全ての作用は、上述したような温度制御システムによって補償され得る。

[0081] 図８は、第７実施形態を示す。第７実施形態は、４つのコイルＣＬ１〜ＣＬ４が１つのコア要素ＣＥの周囲に配置されて設けられていること以外は、上述した実施形態と同様である。図面内の小さい円は、コイルを通る電流の方向を示している。黒い点を有する円は、図の紙面外に向かう方向に流れる電流を示し、バツ印を有する円は、図の紙面内へと向かう方向に流れる電流を示す。コイルＣＬ１およびＣＬ２は、コア要素ＣＥの右側部を囲み、コイルＣＬ３およびＣＬ４は、コア要素ＣＥの左側部を囲む。コイルを通る電流は、コア要素ＣＥを通る磁束を作り出し、電流の方向により磁束の方向が決定する。最大量の磁束を得るために、コイルＣＬ１およびＣＬ２は、同一方向の電流を有し得る。最大磁束を得るために、コイルＣＬ３およびＣＬ４はコイルＣＬ１およびＣＬ２とは反対方向の電流を有し得て、それによりコア要素ＣＥを通る磁束が最大化される。

[0082] 本実施形態において、アクチュエータにはコイルＣＬ１と、さらなるコイルＣＬ２が設けられる。コントローラ（図示なし）は、コイルのそれぞれを通る電流を独立して制御するために設けられる。コントローラは、コイルを通る電流の方向を制御する一方で、電流量を一定に保つことにより、アクチュエータによって作り出される力を制御するように構成される。放散されるパワー量は、異なるモータ力に対して一定である。本実施形態では、さらなるコイルが、あるいは両方のコイルが共に、ムーバ要素ＭＥへの一定の熱放散を得るためのヒータとして機能する。アクチュエータは、０〜最大力までのモータ力を作り出すことができる。さらなるコイルは、コイルによって作り出された磁束を少なくとも部分的に打消し得る。ゼロ力の時、コイルにより作り出された磁束は、さらなるコイルによって完全に打ち消される。電流は、図８に示すようであってよい。最大力において、両コイルによる磁束が追加される。図８に示すように、コイルＣＬ１およびＣＬ２は、隣接し、かつ共通のコア要素ＣＥの周囲に存在し得る。４つのコイルＣＬ１〜ＣＬ４の全ては、コントローラによって独立して制御され得る。

[0083] 第７実施形態は、上記実施形態のいずれかにおいて説明された温度制御システムを有し得る。

[0084] 本発明は、本明細書に記載された実施形態に限定されない。温度センサＳＥおよびヒータデバイスＨＤの場所は、実施形態によって変化してもよい。

[0085] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ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／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。

[0086] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。

[0087] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、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微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。

[0088] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。

[0089] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

Claims (10)

1. 熱源を備えた第１本体と、
   第２本体と、
   ヒータデバイスと、を備え、
   前記第２本体は、前記第１本体と前記第２本体との間のギャップを介して前記第１本体に対向する対向面を有し、前記熱源は、前記ギャップを介して前記第２本体へと熱流束を提供し、前記ヒータデバイスは前記対向面に取り付けられ、前記ヒータデバイスは、前記第２本体にさらなる熱流束を提供する、
   リソグラフィ装置。
2. 前記第２本体は、光学コンポーネントを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. ムーバおよびコイルを有するアクチュエータを備え、前記コイルは前記ムーバを前記コイルに対して移動し、前記コイルは前記熱源を備え、前記第２本体は前記ムーバを備える、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記第１本体は、前記コイルを支持するコア要素（ＣＥ）を備え、前記コア要素は、前記熱源から前記ギャップへと前記熱流束を伝達するように配置される、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記コア要素（ＣＥ）は前記コイルを包囲する、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記コア要素（ＣＥ）は、前記ギャップを介して前記対向面に対向する表面を有する、請求項４又は５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記第２本体の温度に基づき信号を送信する温度センサを備え、前記ヒータデバイスは前記信号に基づいて前記さらなる熱流束を提供し、前記対向面は対向面部分を有し、前記対向面部分は前記表面に対向しており、前記温度センサは、前記対向面上にあり、かつ、前記ヒータデバイスよりも、前記対向面部分により近い、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 基板のターゲット部分上にパターン付き放射ビームを投影する投影システムと、
   前記基板を保持する基板テーブルと、を備え、
   前記第２本体は前記基板テーブルを備え、前記アクチュエータは、前記投影システムに対して前記基板テーブルを移動させる、
   請求項３〜７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
9. 前記アクチュエータはリラクタンスモータである、請求項３〜８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
10. 前記ヒータデバイスはヒータ膜を備える、請求項１〜９のいずれかに記載のリソグラフィ装置。

Images