JP6025976B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

Description

関連出願への相互参照
[0001] 本願は、２０１２年７月６日に出願した米国仮出願第６１／６６８，９３４号および２０１３年２月６日に出願した米国仮出願第６１／７６１，５６０号の優先権を主張し、その全体を本願に参考として組み込む。

[0001] 本発明は、リソグラフィ装置に関する。

[0002] 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。公知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。

[0003] リソグラフィ装置のある実施形態では、照明システムは、放射がパターニングデバイス（例えば、レチクル）に到達する前に放射ビームを調整するように構成される。放射ビームが一度パターニングデバイスによってパターン付けされると、投影システムは放射を基板に誘導させる。照明システムおよび投影システムは光学系を含む。投影システムの光学系は、投影システムの光学系の寿命を延長するために超清浄ガス環境内に配置することができる。超清浄ガス環境は、保護環境またはミクロ環境と呼ぶこともできる。この環境は光学系汚染（洗浄可能および洗浄不可能の両方）を減少させることにより、放射ビーム均一性の劣化を低下させかつシステムからの失われる迷放射線の量を減少させる。

[0004] パターニングデバイスの領域内の内部ガス環境を制御することができる。制御されたガス環境は、汚染物質および／または可変特性（例えば、屈折率）を有するガス（例えば、空気）が放射ビームと干渉ことを防止するのに役立つ。制御されたガス環境は、さらにまたは代替的に、汚染物質がパターニングデバイスの感知要素と接触し、それによって、例えばダメージまたは結像欠陥をもたらすことを防止するのに役立つ。内部ガス環境は、一般的に、外側の領域から実質的に離れているが、完全に密封されていない場合がある。内部ガス環境内の正圧(overpressure)を維持するように構成された内部ガス環境への出口を有するガス供給システムを提供することができる。正圧は、内部ガス環境から出るガスの実質的に一定の流れを駆動することができる。ガスの実質的に一定の外向きの流れは、汚染物質の流入を防止するのに役立つことができる。ガスの実質的に一定の流れは、漏れシールを通って、例えば対向する流量制限表面を通って流れることができる。

[0005] パターニングデバイスサポートは、主に、直線的に、すなわち特定（例えば、所定）の方向に駆動されるように構成することができる。方向は、Ｚ軸と呼ばれる投影システムの軸に対して垂直であってよい。この方向をＹ方向と呼ぶことができる。

[0006] リソグラフィ装置では、投影ビームはパターニングデバイスによってパターン付けされる。パターニングデバイスが投影ビームから一部の放射を吸収することによって加熱してしまうことが問題点である。一部の場合、これは、パターニングデバイス内の空間的に不均一な温度という結果となり得る。連続する基板の結像中にパターニングデバイスが安定した状態温度に到達するために多少の時間がかかり得る。これは、結像されるロットの最初のいくつかの基板の結像中にパターニングデバイスが膨張するという結果となる。

[0007] 熱誘発膨張の結果として、均一であってもそうでない場合でも、オーバーレイエラーが発生し得る。

[0008] パターニングデバイスによる放射の吸収により生じるエラーを減少または削減することが望ましい。

[0009] 一態様によると、パターニングデバイスを支持するサポート構造であって、パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射ビームをパターン付けするように機能しかつ放射ビームが通過する主要平面を有する、サポート構造と、
ガス流をパターニングデバイス上に誘導する少なくとも１つの出口開口部と、
出口開口部から出たガスを抽出する少なくとも１つの入口開口部とを備え、
出口開口部および入口開口部は、パターニングデバイスの主要平面に面した対向面に設けられる、リソグラフィ装置が提供される。

[0010] 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。
[0011] 図１は、本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す。 [0012] 図２は、パターニングデバイスのためのサポート構造ならびに隣接する照明システムおよび投影システムの一部の断面図を概略的に示す。 [0013] 図３は、パターニングデバイスおよび対向面の断面図を概略的に示す。 [0014] 図４は、パターニングデバイスおよび対向面の断面図を概略的に示す。 [0015] 図５は、図４に示す照明システムの一部の平面図を概略的に示す。 [0016] 図６は、パターニングデバイスのためのサポート構造ならびに隣接する照明システムおよび投影システムの一部の断面図を概略的に示す。 [0017] 図７は、パターニングデバイスのためのサポート構造ならびに隣接する照明システムおよび投影システムの一部の断面図を概略的に示す。 [0018] 図８は、ガスリサイクルシステムの概略図である。 [0019] 図９は、例えばヘリウムを有利に使用することができる、基板と基板サポートとの間のギャップの部分断面図である。 [0020] 図１０は、例えばヘリウムを有利に使用することができる、位置測定システムの概略断面図である。 [0021] 図１１は、パターニングデバイスのためのサポート構造ならびに隣接する照明システムおよび投影システムの一部の概略断面図である。 [0022] 図１２は、パターニングデバイスのためのサポート構造ならびに隣接する照明システムおよび投影システムの一部の概略断面図である。

[0023] 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。このリソグラフィ装置は、
[0024] 放射ビームＢ（例えば、紫外線またはＤＵＶ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、
[0025] 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ＭＡを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナ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、
[0026] 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Ｗを正確に位置決めするように構成された第２ポジショナ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と、
[0027] 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とを備える。

[0028] 照明システムＩＬ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コンポーネントを含むことができる。

[0029] サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造ＭＡは、パターニングデバイスＭＡ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ＭＡ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ＭＡを保持する。サポート構造ＭＴ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ＭＡを保持することができる。サポート構造ＭＴ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ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを、例えば、投影システムＰＳ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」または「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。

[0030] 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。

[0031] パターニングデバイスＭＡ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。

[0032] 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。

[0033] 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、前述の型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。

[0034] 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（および／または２つ以上のパターニングデバイステーブル）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つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。

[0035] 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ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯ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ＳＯ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ＳＯが水銀ランプである場合、放射源ＳＯ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。

[0036] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するためのアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータＩＬ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ＩＬ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。放射源ＳＯと同様に、イルミネータＩＬは、リソグラフィ装置の一部を構成するとみなすことができまたはみなさないこともできる。例えば、イルミネータＩＬは、リソグラフィ装置の一体部分であってもリソグラフィ装置とは別個の構成要素であってもよい。後者の場合、リソグラフィ装置は、イルミネータＩＬがその上に取り付けられるように構成することができる。任意選択として、イルミネータＩＬは取り外し可能であって（例えば、リソグラフィ装置製造業者または別の供給業者によって）別に提供することができる。

[0037] 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ＭＡによってパターン形成される。パターニングデバイス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ポジショナ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ポジショナ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、マスク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ＭＴの移動は、第１ポジショナ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の移動も、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Ｃとターゲット部分Ｃ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。

[0038] 例示の装置は、以下のモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。

[0039] １．ステップモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームＢ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。

[0040] ２．スキャンモードにおいては、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームＢ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ＭＴに対する基板テーブルＷＴ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Ｃ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Ｃの高さ（スキャン方向）が決まる。

[0041] 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ＭＴを基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴ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。

[0042] 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。

[0043] 本発明のある実施形態は、液浸リソグラフィ装置を含むがこれに限定されないあらゆる種類のリソグラフィ装置に適用することができる。本発明の実施形態のリソグラフィ装置は、ドライリソグラフィ装置（すなわち、非液浸型リソグラフィ装置）であってよい。本発明のある実施形態は、液体ハンドリングシステムを含まないリソグラフィ装置と共に使用することができる。本発明の実施形態を実施することができるリソグラフィ装置の種類は特に限定されていない。

[0044] 本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置では、照明システムＩＬが放射ビームを調整する。照明システムＩＬは光学系を含む。調整された放射ビームは、サポート構造ＭＴ上で支持されたパターニングデバイスＭＡによってパターン付けされる。サポート構造ＭＴは、図２の矢印５０で示すようにパターニングデバイスＭＡを移動することができる。パターン付き放射ビームは、投影システムＰＳによって基板Ｗに誘導される。投影システムＰＳは光学系を含む。

[0045] 図２は、照明システムＩＬの下部、パターニングデバイスＭＡおよび投影システムＰＳの上部における構成部品の断面図を概略的に示している。

[0046] 上記したように、制御された内部ガス環境をパターニングデバイスＭＡの領域（パターニングデバイスＭＡの上および／または下）において維持することが望ましい場合がある。図２は、内部ガス環境をどのようにして例えばサポートＭＴより上の領域で達成することができるかを説明する構成を示している。

[0047] 本実施形態における内部ガス環境は、一方ではパターニングデバイスＭＡとサポートＭＴとの間に配置され、他方では照明システムＩＬの最終要素（および周囲のハードウェア）との間に配置される。したがって、図示する内部ガス環境は、放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡに衝突する前に通過する体積である。

[0048] 任意選択として、内部ガス環境内で正圧が維持される。正圧はガスの外向きの流れとなる。

[0049] ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通過する。ビームＢからの一部のエネルギーはパターニングデバイスＭＡに吸収され、これにより、パターニングデバイスＭＡは、例えばクロム層および／または別の層におけるビームＢの吸収によって例えば４℃も加熱することになる。これは熱膨張によるパターニングデバイスＭＡの変形に繋がる。この変形は均一または不均一となることがあり、約２．５ｎｍのオーバーレイエラーへと繋がり得る。加熱は非常に不均一となり得るため、温度分布を測定するのは難しい場合があり、よって訂正措置をとることになる。結果的に、大きいフィールド内オーバーレイエラーが生じ得る。

[0050] パターニングデバイスＭＡは、第１主要平面１２および第２主要平面１４を有することができる。使用時、第１主要平面１２には、ビームＢがイルミネータＩＬを出た後にそのビームＢが衝突する。ある実施形態では、図示するように、第１主要平面１２は、パターニングデバイスＭＡの頂面または上面である。ビームＢは、第１主要平面１２から第２主要平面１４へとパターニングデバイスＭＡを通り抜ける。

[0051] ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通過できる必要があるため、パターニングデバイスＭＡの頂部側または底部側のいずれにも冷却デバイスを設けることはできない。パターニングデバイスＭＡの表面上のガスの境界層を貫通しないようにパターニングデバイスＭＡの周りのガス流速度は一般的に低くなり得る。境界層は、パターニングデバイスＭＡの表面の隣の静止ガスの層である。ガスは、パターニングデバイスＭＡの表面との摩擦によって静止状態を保つ。ガスの対流によるパターニングデバイスＭＡから周囲環境への熱伝達は、伝導によって可能な熱伝達と比較して不十分である。現在、パターニングデバイスＭＡの周りのガス流速度は、層流を確実にするために十分に低くあり得る。乱流がある場合、特に温度差の存在下で、これは基板Ｗに投影されるイメージを妨害してオーバーレイエラーへと繋がり得る。

[0052] 極めてクリーンドライエアの現行の低流速に対して、パターニングデバイスＭＡから周囲環境への熱伝達率は、パターニングデバイスＭＡの第１主要平面１２および第２主要平面１４のそれぞれに対して約１０Ｗ／ｍ^２Ｋであり得る。したがって、約２０Ｗ／ｍ^２Ｋの周囲環境への合計熱結合（すなわち、パターニングデバイスＭＡから周囲環境への熱伝達）が存在し得る。

[0053] ある実施形態では、１つ以上のガス流を用いてパターニングデバイスＭＡからの熱伝達率を増大させるための１つ以上の対策がとられている。

[0054] ガス流をパターニングデバイスＭＡ上に誘導するために少なくとも１つの出口開口部１００が設けられる。ガス源４００は、ガスを少なくとも１つの出口開口部１００に提供する。ある実施形態では、複数の出口開口部１００が設けられる。図２の実施形態では、少なくとも１つの出口開口部１００は、ガス流をパターニングデバイスＭＡの１つの主要平面１２，１４のみに誘導するように構成される。これは、複雑性の観点からおよび周囲環境ガスを遮断するということから合計熱伝達の減少を犠牲にして有益である。しかしながら、ある実施形態では、少なくとも１つの出口開口部１００がパターニングデバイスＭＡの各側に設けられる。

[0055] 出口開口部１００はあらゆる型を有してもよい。この出口開口部１００は、円形、正方形または長方形を含むがこれらに限定されないあらゆる形状を有する単純な開口部を平面図（すなわち、開口部が形成される表面の平面）で含んでよい。ある実施形態では、少なくとも１つの出口開口部１００は細長く、例えばスリットの形状を有する。ある実施形態では、出口開口部１００は、主要面、すなわちパターニングデバイスＭＡの（例えば、上および／または下の）主要平面１２，１４に面した対向面１１に形成される。これにより、ガス流をパターニングデバイスＭＡ上に誘導するように出口開口部１００を構成することを比較的単純にする。

[0056] ある実施形態では、出口開口部１００から出るガス流は、パターニングデバイスＭＡの第１主要平面１２（例えば、頂面）に対して実施的に垂直の方向である。出口開口部１００は、パターニングデバイスＭＡに向かうまたはその上へのガスの流れ、例えば、噴流を誘導するように構成される。ある実施形態では、ガス流は、パターニングデバイスＭＡの頂面に対する垂線の３０°以内、望ましくは１５°以内で出口開口部１００によってパターニングデバイスＭＡに誘導される。これは、ガス流がパターニングデバイスＭＡ上の境界層を突き破ることに役立つため有益である。

[0057] ある実施形態では、対向面１１はその中に画定されたビーム開口部１７を有する。ビーム開口部１７は、ビームＢに対向面１１を通過させる。ある実施形態では、出口開口部１００からのガスは、ビームＢが通過する空間に提供されない。ビームＢが通過する空間内の乱流が結像エラーを発生し得るため、これは有益である。

[0058] ある実施形態では、出口開口部の数および間隔は、パターニングデバイスＭＡがその移動範囲を移動するときにパターニングデバイスＭＡの全ての領域にある時点で（全て同じときではない）ガス流を提供するように構成される。すなわち、パターニングデバイスＭＡは、サポート構造ＭＴによって矢印５０で示すＹ方向に移動することができる。ある実施形態では、出口開口部１００の範囲は、パターニングデバイスＭＡの位置がどこであっても、ガス流は常にその上に衝突して冷却する。図２に示すように、図中において装置の光軸Ｏと位置合わせされたパターニングデバイスＭＡの一部には、その上に衝突するガス流がないこともある。これは、パターニングデバイスＭＡの大きな移動は動作中のある時点で全ての領域がガス流を受けることをもたらすため、問題点ではない。ある実施形態では、放射ビームＢの経路を囲う出口開口部１００は、そこから出るガス流が光軸と位置合わせされたパターニングデバイスＭＡの一部に向かって半径方向内側に誘導されるように構成される。このようにして、パターニングデバイスＭＡの頂面全体へのガス流を達成することができる。

[0059] ある実施形態では、出口開口部１００から出るガス流は、パターニングデバイスＭＡでのガス流が２０００以上、２５００以上または３０００以上のレイノルズ数を有するように構成される。すなわち、流れは乱流である。この乱流は、ガスの層流の場合と比較して熱伝達の大きな増加となる。

[0060] パターニングデバイスＭＡでの乱流を達成するためには、パターニングデバイスＭＡは、出口開口部１００の最大断面寸法の１５倍未満の距離を出口開口部１００から有することが望ましい。出口開口部１００の断面が円形であって直径がおよそ１０ｍｍであった場合、パターニングデバイスＭＡは、出口開口部１００から１５０ｍｍ以内であることが望ましい。出口開口部１００（例えば、対向面１１）とパターニングデバイスＭＡとの間の距離が小さいほど良い。したがって、出口開口部１００とパターニングデバイスＭＡとの間の距離が出口開口部１００の最大断面寸法の１０倍未満または５倍未満であることが望ましい。直径１０ｍｍの出口開口部１００およびパターニングデバイスＭＡへの距離５０ｍｍは、ガス流速５ｍ／ｓでパターニングデバイスＭＡにて約３０００のレイノルズ数という結果となる。

[0061] ある実施形態では、対向面１１は、出口開口部１００とパターニングデバイスＭＡとの間の距離Ｄを調整するためにＺ方向（光軸Ｏの方向）に移動することができる。この目的のために、アクチュエータ６０は、矢印６１で示す光軸Ｏの方向に対向面１１を移動させるように構成される。有利に、これにより、ガスとパターニングデバイスＭＡとの間の熱伝達の量を使用時に調整することが可能である。

[0062] ある実施形態では、アクチュエータ６０は、さらにまたは代替的に矢印６２で示すように対向面１１を光軸Ｏに対して傾斜させることができる。したがって、対向面１１とパターニングデバイスＭＡとの間の距離Ｄは、平面でパターニングデバイスＭＡの異なる領域で異なり得る。このようにして、平面でパターニングデバイスＭＡの異なる領域において様々な調整効果を有利に得ることができる。

[0063] ガスは、出口開口部１００に提供される前に熱調節されることが望ましい。温度調節ユニット１６００を図８のシステムに示す。これは、パターニングデバイスＭＡがより早く所望の設定温度を達成することができるように温度調節ユニット１６００（加熱要素および／または冷却要素を含み得る）がガスの温度変化を可能にするため有益である。温度調節ユニット１６００が導くガスの設定温度は、（例えば、フィードバックまたはフィードフォーワード制御ループにおける）パターニングデバイスＭＡの測定温度および／または露光ドーズおよび／またはパターニングデバイス透過に基づいて設定することができる。この出口開口部１００から出るガスの温度の能動制御は、パターニングデバイスＭＡのより速くて正確な温度調節という結果となる。

[0064] 出口開口部１００から出る流速を制御するためにコントローラ５００が提供される。ある実施形態では、コントローラ５００は乱流を達成するように構成される。開口部１００の寸法および形状と組み合わせて、ガス流が乱流領域にあることが確実であるようにガス流速が選択される。コントローラ５００は、温度調節ユニット１６００を制御することもできる。

[0065] ある実施形態では、各々の出口開口部１００から出るガス流は、約５ｍ／ｓの速度を有する。乱流噴流はパターニングデバイスＭＡの上の境界層を破壊するため、熱伝達率は約１００Ｗ／ｍ^２Ｋである。したがって、出口開口部１００がパターニングデバイスＭＡの片側にのみ設けられても、約１１０Ｗ／ｍ^２Ｋ（片側に１００＋反対側に１０）の合計熱伝達率を達成することができる。これは、パターニングデバイスＭＡの加熱を５倍減少させることでき、オーバーレイエラーを０．５ｎｍに減少できるという結果となる。

[0066] パターニングデバイスＭＡへの出口開口部１００の距離が近いほど、熱伝達率が高い。出口開口部１００から出るガスが空気であるとき、出口開口部１００とパターニングデバイスＭＡとの間の距離Ｄが１００ｍｍであった場合、５０Ｗ／ｍ^２Ｋの熱伝達率を達成できる（パターニングデバイスＭＡ加熱を３倍減少およびオーバーレイエラーを０．９ｎｍに減少することに繋がる）。距離Ｄが５０ｍｍの場合、熱伝達率は７０Ｗ／ｍ^２Ｋであり、約４倍のパターニングデバイスＭＡ加熱減少および０．７ｎｍのオーバーレイエラーへと繋がる。１０ｍｍの距離Ｄに対して、熱伝達率は１００Ｗ／ｍ^２Ｋであり、これは５倍のパターニングデバイスＭＡ加熱減少および０．５ｎｍのオーバーレイエラーへと繋がる。したがって、距離Ｄが２００ｍｍ以下であることが望ましく、さらに１００ｍｍ以下または５０ｍｍ以下であることが望ましい。

[0067] ヘリウムは空気の約６倍大きい熱伝導率を有するため、出口開口部１００から出るヘリウムを使用することは、２２℃の空気（本願では同じ流量で約４０〜５０％倍）と比較して熱伝達率をかなり増大させる。距離Ｄ＝１００ｍｍに対してヘリウムを使用した場合、約７５Ｗ／ｍ^２Ｋの熱伝達率を第１（上部）主要平面１２で達成することができる。第２（下部）主要平面１４における熱伝達率は、その表面ガス流が提供されないため１０Ｗ／ｍ^２Ｋである。これは、約４倍のパターニングデバイスＭＡ加熱減少へと繋がり、かつ約０．６ｎｍだけのオーバーレイエラーへと繋がる。Ｄ＝５０ｍｍに対してヘリウムを用いると、熱伝達率は約１５０Ｗ／ｍ^２Ｋであって、パターニングデバイスＭＡ加熱減少は約６倍でありオーバーレイエラーは約０．４ｎｍである。Ｄ＝１０ｍｍに対してヘリウムを用いると、熱伝達率は約１５０Ｗ／ｍ^２Ｋであって、パターニングデバイスＭＡ加熱減少は約８倍でありオーバーレイは約０．３ｎｍである。したがって、ヘリウムの使用は有益である。水素の使用も同様の理由により有益であるが、水素の使用は空気と混ざったときの爆発性により問題がより多く存在し得る。

[0068] ヘリウムは高価であってその使用は再利用無しでは商業的に存続できない。リサイクルシステム１０００を図８に示している。ヘリウムを再利用するために、少なくとも１つの入口開口部１５０が、少なくとも１つの出口開口部１００から出たガス（すなわち、ヘリウム）を抽出するために設けられる。図２では、開口部１５０は出口開口部１００から距離を置いて光軸Ｏから離れて位置決めされるが、入口開口部１５０は、出口開口部１００からガスを回収する機能を達成できる限りあらゆる箇所に設けることができる。入口開口部１５０において負圧(underpressure)を生成するために負圧源が提供される。

[0069] 図２の実施形態では、ヘリウムは照明システムＩＬとパターニングデバイスＭＡとの間の空間に提供される。ある実施形態では、空間は周囲の環境に開かれている。ここでは閉空間を有することが好都合である。なぜなら、ヘリウムを回収することがより容易となり、ヘリウムの存在の利点は位置測定デバイス４０（図７に図示）にまで及ぶ。サポート構造ＭＴの周囲全体に照明システムＩＬおよび投影システムＰＳと密閉された容器（例えば、真空チャンバ）を提供することによって環境を閉鎖することができる。しかしながら、パターニングデバイスＭＡ交換が使用中に例えば１０〜１５分毎に必要となり得るため、ここで閉環境を提供することは難しいこともある。ある実施形態では、空間は周囲環境に対して閉鎖または実質的に閉鎖される。

[0070] ある実施形態では、ヘリウムは周囲環境へと開かれた空間に提供される。ある実施形態では、環境ガスが空間に入ることを防止するために空間からのヘリウムの漏れが望ましい。これは、コントローラ５００が出口開口部１００から出るガス流および入口開口部１５０へのガス流を制御するように構成し、それによって出口開口部１００から出るガス流が入口開口部１５０へのガス流より大きくさせることによって構成できる。これにより入口開口部１５０に入るほとんどのガスが出口開口部１００からのヘリウムとなる利点を有する。結果的に、精製の観点からのリサイクルシステム１０００に対する負担が減少される（以下により詳細に説明する）。

[0071] ある実施形態では、周囲環境と比較して空間に正圧が存在する。そのようなシステムは、潜在的に汚染するガスおよび／または汚染物質粒子を空間から排除する理由により好都合であり得る。

[0072] リサイクルシステム１０００について図８を参照して以下に説明する。リサイクルシステム１０００は、入口開口部１５０からガスを取り入れてそのガスを（適切な湿度、温度および濃度で）ガス供給システム４００に提供する。このガス供給システム４００は、ガスを出口開口部１００に提供する。

[0073] ある実施形態では、コントローラ５００は、パターニングデバイスＭＡの各側に対するガス圧力が実質的に同等になるように出口開口部１００および／または入口開口部１５０を通るガス流を制御するように構成される。これは、パターニングデバイスＭＡの主要表面１２，１４のうちの一方または両方へのガス供給がコントローラ５００によって制御される場合に可能である。例えば、ガス圧力を片側で測定してそれに応じて流れを他方側で調整する（例えば、測定された圧力にフィードバックループを用いて）。これは、汚染または結像の観点から望ましくないことがあるパターニングデバイスＭＡの両側のあらゆるギャップにガスが流れることを防ぐのに役立つ。パターニングデバイスＭＡの各側に対する圧力が実質的に同等の場合、パターニングデバイスＭＡの片側から他方側へのガス流に対する駆動力は存在しない。これは汚染の確率を有利に減少させる。

[0074] 例えば較正などに有用となり得るビームＢのエネルギーの測定中に用いる孔２５０をサポート構造ＭＴ（またはパターニングデバイスＭＡ）に設けてもよい。ある実施形態では、孔２５０は、透過部材２５５によってガスの通過を封鎖する。

[0075] パターニングデバイスＭＡと投影システムＰＳとの間の乱流は望ましくないことがある。というのは、これはその空間における屈折率変化へと繋がることにより基板Ｗ上に投影されるイメージのエラーとなり得る。パターニングデバイスＭＡの下の乱流を防ぐのに役立たせるために、出口開口部１００がパターニングデバイスＭＡの片側（照明システムＩＬの方）にのみ設けられた場合、１つ以上のバッフル３００をサポート構造ＭＴに取り付けることができ、パターニングデバイスＭＡの下の空間に対してパターニングデバイスＭＡの上の空間を効果的に閉じる。その一方、ヘリウムの使用による利点は、温度に対するヘリウムの屈折率の変化が空気の使用と比較して約２０％低い。結果的に、ヘリウムの乱流は、空気の乱流の場合と比較して結像品質に対してあまり有害ではない。

[0076] ある実施形態では、第１主要平面１２の上の空間と主要平面１４の下の空間との間でガスが移動できるようにする装置内のあらゆるギャップの幅は、０．５ｍｍ未満である。これより小さいサイズのギャップに対しては、パターニングデバイスＭＡの片側から他方側へのガス流は大幅に減少される。

[0077] さらなる実施形態を図３に概略的に示している。図３では、出口開口部１００は、パターニングデバイスＭＡの上で、パターニングデバイスＭＡの主要頂面に面した表面に設けられる。中心出口開口部１００から出るガスは行き場所がないため、図示するように半径方向外側のガス流が存在する。ガスが半径方向外側に流れる必要性は、出口開口部１００を出るガスの噴射を縦方向から押しのける（例えば、角度を有する）。

[0078] 図４の実施形態では、出口開口部１００は入口開口部１５０に隣接して設けられる。ある実施形態では、入口開口部１５０は対向面１１に設けられる。入口および出口開口部１００，１５０はあらゆるパターンで設けられてよい。ある実施形態では、入口および出口開口部１００，１５０を交互に配置する。これは熱伝達速度をより上昇させる。なぜなら、図３に示す半径方向外側の流れが存在しないように出口開口部１００を出るガスの隣接する噴射が互いに干渉しないからである。さらに、光軸Ｏに対して対向面１１の半径方向外側または光軸Ｏに向かって半径方向内側のガスの流出を、必要に応じて好都合に減少または防止することができる。

[0079] 図５は、図４の対向面１１の実施形態を平面図で示している。図５の実施形態では、出口および入口開口部１００，１５０は、平面で細長い形状を有する。ある実施形態では、出口および／または入口開口部１００，１５０の形状はスリットである。ある実施形態では、図５に示すように、開口部１００，１５０は、ｘおよびｙ方向に対して鋭角の方向に細長く、すなわち傾いている。ｘおよびｙ方向はリソグラフィ装置のステップおよびスキャン方向である。傾斜スロット構成は、ｘ方向およびｙ方向に向いたスロットの利点を組み合わせてガス流によるパターニングデバイスＭＡの完全な被覆を達成することができる。ここでは、ｘまたはｙ方向に向いたスロットがパターニングデバイスＭＡの同じ部分上にガス流を繰り返し供給する場合における、ｘまたはｙ方向のみの頻繁な動きの結果によるパターニングデバイスＭＡ上の１つ以上の生硬化線の形成の可能性という不利な点は存在しない。細長くてステップまたはスキャン方向のいずれにも向いていないスロットは、パターニングデバイスに大きな外乱力を加えることなくパターニングデバイスＭＡの均一な冷却を提供するのに役立つ。

[0080] ある実施形態では、出口および／または入口開口部１００，１５０は、図５に示すようなスリットの組み合わせや他の形を有する開口部であってもよい。例えば、入口開口部１５０はビーム開口部１７の周りに設けられてもよい。そのような入口開口部１５０は連続的または非連続的であってよい。そのような入口開口部１５０を提供する目的は、対向面１１における出口開口部１００からのガスがビームＢを通る空間に入る可能性を減少または排除することである。さらにまたは代替的に、そのような入口開口部１５０の目的は、ビームＢが通る空間に入るガスの速度を低下させてその空間内の乱流を回避するのに役立つことでもある。

[0081] ある実施形態では、例えば図２に示すように、入口開口部１５０は、出口および入口開口部１００，１５０を囲う対向面１１に設けられてよい。そのような入口開口部１５０を用いて出口開口部１００から出るガスが装置の周囲に流出することを減少または防止することができる。これは、図２に示すような対向面１１の端から離れている入口開口部１５０（すなわち、対向面１１に形成されていない入口開口部１５０）の必要性を減少または排除することができる。図１１を参照して説明するように、これは出口開口部１００から出たガスが位置エンコーダ４０に関連する電磁放射ビームが通る空間に届くことを減少または防止するためにさらに好都合となり得る。対向面１１における他の出口および入口開口部１００，１５０を囲う対向面１１に形成された入口開口部１５０は、連続的または非連続的であってもよい。

[0082] 図６の実施形態は、以下に説明すること以外は図２の同じである。図６の実施形態では、出口および入口開口部１００，１５０の両方が対向面１１に設けられる。出口および入口開口部１００，１５０は、あらゆるパターンで設けられてもよいが、図４および図５並びに上記した構成が望ましい。特に、対向面１１に形成された入口開口部１５０が上記したように対向面１１における他の全ての入口および出口開口部１５０，１００を囲う場合、対向面１１に形成されていない入口開口部１５０は任意選択である。

[0083] 図６に示すように、ある実施形態では、少なくとも１つの開口部１５０が任意の出口開口部１００のビーム開口部１７に対して（光軸Ｄに対して）半径方向内側に設けられる。これはビームＢが通過するガスにおいてかなりの乱流を好都合に減少または防止さえもする。さらにまたは代替的に、これは、出口開口部１００から出たガスがビームＢが通る空間に入ることを減少または防止することができる。ガスが非常によく混合されない限り、結像エラーに繋がり得る異なるガスの屈折率の違いにより、ビームＢが通る空間内のガスの混合物の存在は不利になり得る。

[0084] 上記から明らかなように、図２〜図６の例および実施形態はヘリウムまたは他のガス（例えば、アルゴン、窒素、水素またはエクストリーム・クリーン・ドライエア（ＸＣＤＡ））あるいはガスの混合物と使用してもよい。ガスがヘリウムの場合、ヘリウムの高コストにより、リサイクルシステム１０００の使用が望ましい。

[0085] 図７は、以下に説明すること以外は図２と同じ実施形態を示している。図２〜図６および図７の例および実施形態の特徴を組み合わせてもよい。

[0086] 図７の実施形態は、ミクロ環境がどのようにパターニングデバイスＭＡを囲う領域に生成されるかを示している。ある実施形態では、出口開口部１００は、汚染物質粒子が照明システムＩＬの最終要素および／または投影システムＰＳの第１要素に隣接した空間に入ることをより難しくするようにガスバリアを生成するために設けられる。それぞれの空間は、僅かな正圧で保たれて照明システムＩＬの最終要素および投影システムＰＳの第１要素に隣接した空間からガスを出す流れを作り出す。その後このガスの外向きの流れは、サポート構造ＭＴ通り過ぎて周囲環境に漏れる。入口開口部１５０は、リサイクルシステム１０００によるリサイクルおよびガス供給システム４００によるさらなる使用のためにガスを収集するように位置決めされてよい。

[0087] 出口開口部１００を通るガス流によるバリアの生成は、ガス流をパターニングデバイスＭＡに誘導する図２〜図６に示す出口開口部１００と組み合わせてまたはその代わりに使用されるシステムであってよい。図７の実施形態では、出口開口部１００から出るガス流はパターニングデバイスＭＡに誘導されないが、パターニングデバイスＭＡ、照明システムＩＬの最終要素および投影システムＰＳの第１要素の領域内の僅かな正圧により、出口開口部１００から出たガス流は、光軸Ｏに対して半径方向外側の方向にパターニングデバイスＭＡを通り過ぎる。使用されるガスがヘリウムであった場合、空気より高い熱伝導率のため、パターニングデバイスＭＡの表面上のヘリウムの流れにより、空気と比較してより大きなパターニングデバイスＭＡからの熱伝達を達成することができる。さらに、空気と比較して、ヘリウムの屈折率の低い温度依存性のため（空気の２０％）、基板Ｗ上に投影されるイメージの安定性は向上する。

[0088] ヘリウムを用いる場合、パターニングデバイスＭＡ上のガス流は、使用される流速および形状によって乱流または層流であってよい。

[0089] 図７は、サポート構造ＭＴの位置を測定するように構成された位置測定センサである測定システムを概略的に示している。この場合、センサ２０および放射出口３０（例えば、放射源または放射源への連結部）を含むエンコーダ４０が提供される。放射ビームは、投影システムＰＳに対して測定される位置を有するサポート構造ＭＴに取り付けられた格子５５に向かって誘導される。エンコーダ４０および格子５５の位置は、図７、図１０、図１１および図１２の全ての実施形態において逆転してもよい。

[0090] 一実施形態では、放射出口３０は、例えば約６００ｎｍの波長の放射を提供する。一実施形態では、放射出口３０は、約７８０ｎｍの波長の放射を提供するが、正確な波長は重要ではない。

[0091] 図７の実施形態では、エンコーダ４０は投影システムＰＳに対して固定され、格子５５はパターニングデバイスＭＡに対して固定される。放射出口３０からの放射は、格子５５によって反射および／または屈折され、この放射は次いでセンサ２０によって検出される。位置測定は、格子５５に対するセンサ２０の位置を１つ以上の自由度で測定することによって行われる。測定システムは、本明細書中に参考により援用される２０１２年４月２４日に出願された米国特許出願第６１／６３７，７２９号に開示されたものまたはその文献で言及されたシステムのうちの１つと類似し得る。ある実施形態では、ビームが通る空間がヘリウムで満たされるようにヘリウムがその空間に取り込まれる。これは、上記したように、ヘリウムの屈折率の温度非依存性による屈折率の変化を減少させる。

[0092] 図８は、リサイクルシステム１０００の実施形態を示している。リサイクルシステム１０００は、本明細書中に参考により援用される米国特許出願公開第２０１２／００９２６３１号に記載されたヘリウムのためのリサイクルシステムと同じであり得る。そのようなリサイクルシステム１０００は、ヘリウムのガス源、圧力調整器およびヘリウム源を再循環システムに供給して不可避な漏れを補償する逆止弁を含む。高純度状況を確実にするのに役立つためにヘリウムが提供される位置の下流に再生清浄器が設けられる。正圧安全弁も質量流コントローラとして設けられる。質量流コントローラの下流には、ガスがガス供給システム４００に提供される前に粒子フィルタが設けられる。ガスを捕獲するためにキャプチャデバイス（入口開口部１５０）が設けられ、ガスはその後圧力を調整するために使用することができる可変絞りである正圧安全弁を通りコンプレッサを通って再生清浄器に戻る流路へと続く。

[0093] 図８の実施形態は、以下のようにリサイクルシステムと異なる。正圧安全弁の存在は任意選択である。リサイクルシステム１０００は、コントローラ５００の制御の下にある。コントローラ５００は、吸引ポンプ１２００および／または入力開口部１５０へのおよび出口開口部１００から出るガスのそれぞれの流速を制御するガス源４００を制御する。コントローラ５００は、１つ以上のセンサ１０００から受信した信号の少なくとも一部に基づいて吸引ポンプ１２００および／またはガス源４００を制御する。ヘリウムの精製は難しい場合がある。したがって、入口開口部１５０へのガス流はできる限り純粋であることが望ましい。このために、センサ１１００は、入口開口部１５０に入るガス流内のヘリウムの純度を示す信号を生成するセンサであってよい。ヘリウムの純度が特定（例えば、所定）のレベルを下回ったことをセンサ１１００からの信号が示した場合、コントローラ５００は、吸引ポンプ１２００によって生成される負圧を低下させる（および／または出口開口部１００から出るヘリウムの流速を上げる）ことができる。これは、入口開口部１５０を通るヘリウム以外のガスの抽出を減少させる。入口開口部１５０を囲う環境のヘリウム濃度は、出口開口部１００から出るヘリウムによって増加する可能性が高い。

[0094] ヘリウムのコスト（できる限り多くのヘリウムの抽出が望ましい）と、リサイクルシステムのコストおよび複雑性（抽出システムではできる限り純粋なヘリウムが望ましい）と、汚染を光学系から遠ざける環境への流出との間でとるべきバランスがある。

[0095] 一実施形態では、センサ１１００は、空間から抽出したガスにおけるヘリウム以外のガスの存在を検出するセンサを含む。ある実施形態では、センサ１１００は湿度センサを含む（空気は約４５％の相対湿度を有するので、湿度を検出することは空気の存在を表す）。湿度センサは、水を吸収する基板を有することによって作用し、性質（例えば、電気容量または抵抗）の変化を測定する。別の実施形態では、センサ１１００は酸素センサを含む。酸素センサは、ジルコニア、電気化学、赤外線または超音波型であってもよい。一実施形態では、２つのセンサ１１００、すなわち、１つの湿度センサおよび１つの酸素センサが提供される。

[0096] リサイクルシステム１０００には、１つ以上の分離器または再生清浄器１３００，１４００が提供される。分離器１３００，１４００は、膜分離器（例えば、酢酸セルロースまたは多孔質グラフェン膜）および／または深冷分離（液化に続く蒸留）および／または冷却された活性炭への吸収を含むことができる。

[0097] リサイクルシステム１０００は、ガスを乾燥させるための除湿器１５００および再生ガスの温度を規定の設定温度にさせる温度調節ユニット１６００をさらに備える。

[0098] バッファ容量１７００がシステムに提供される。バッファ容量１７００は、図８に示したものとは逆に、温度調節ユニット１６００の上流にあってよい。これは、ガスが使用される直前のガスの温度が調整されるのでより良い温度制御をもたらす。ヘリウム供給デバイス４００は、ヘリウムを出口開口部１００に供給するためにバッファ容量１７００の下流にある。リサイクルシステム１０００が十分なヘリウムを供給できない場合には、さらなるヘリウム源１８００を設けてもよい。

[0099] ある実施形態では、コントローラ５００は、入口開口部１５０を通って空間から抽出されたガス内のヘリウム以外のガスの存在および／または増加を示すセンサ１１００からの信号の受信に応答して、入口１５０へのガス流速を低下および／または出口開口部１００から出るガス流速を増大させるかまたはその逆を行うように適合される。

[00100] 熱伝達目的またはパターニングデバイスＭＡを囲う領域以外の領域の空間内のガスの屈折率の変化を減少させるための上記システムの使用を、図７、図９および図１０を参照して説明する。

[00101] システムは、冷却するべき任意の物体、特にパターニングデバイスＭＡに隣接してガス流を提供するために使用することができる。さらに、熱伝達が双方間で望ましい２つの物体間のギャップにヘリウムを提供することができる。そのような実施形態を、基板サポートＷＴおよび基板Ｗの断面を示す図９に示している。基板Ｗは複数の突起物１９００（バールとも呼ぶ）上に置かれ、負圧がバール１９００と基板Ｗと基板サポートＷＴとの間の空間２０００に加えられる。熱均一性を確実に得るために基板Ｗと基板サポートＷＴとの間に高熱伝達を有することが望ましい。その２つの物体間の熱伝達を上げるために、ヘリウムの負圧を空間２０００に提供することができる。そのような考案を、本明細書中に参考により援用される米国特許出願公開第２００６／０１０２８４９号、２０１１年１０月７日に出願された米国特許出願第６１／５４４，８７５号および２０１１年８月１０日に出願された米国特許出願第６１／５２１，９５２号に記載する。これは、上記した入口および出口開口部並びに図８に示すリサイクルシステム１０００を用いることによって実行可能である。

[00102] 図７および図１０は、温度に対して低い変化の屈折率を有するガスを空間に提供することが望ましい状況を示している。放射ビームがガスで満たされた空間を通過した場合、そのガスの屈折率の変化は、放射ビームがどのようにガスと相互作用するか（例えば、どのようにガスによって屈折されるか）を変化させる。ガスとの放射ビームの相互作用を算出することは、ガスの温度分布の知識を有することのみによって可能であってこれは困難であり、その知識を有していない場合算出は不可能である。したがって、温度変化に関わらず実質的に一定である屈折率を有するガスで空間を満たすことが好都合である。この目的のために、上記の入口および出口開口部１５０，１００および／またはリサイクルシステム１０００を使用することができる。

[00103] 図１０は、基板テーブルＷＴの位置を測定するように構成された位置測定センサである測定システムを概略的に示している。エンコーダ４０および格子５５は、格子５５が投影システムＰＳに取り付けられかつエンコーダ４０がサポート構造ＭＴに取り付けられること以外は図７のエンコーダ４０および格子５５に関して説明したものと同じように作用する。

[00104] ビームが通る空間はヘリウムで満たされ、上記したようにヘリウムの屈折率の温度非依存性によって屈折率の変化を減少させる。

[00105] 図１０に関して説明した同じ原理を、レベルセンサ、アライメントセンサおよび／または基板位置測定デバイスを含む他の種類の測定デバイスに適用することができる。

[00106] パターニングデバイスＭＡに適用した同じ原理を図１に示す基板ハンドラ３０００における基板Ｗを冷却するために適用することができる。基板ハンドラ３０００を用いて基板Ｗをトラックからリソグラフィ装置に運んで基板Ｗを熱調節する。高熱伝導率を有するヘリウムなどのガスの使用は、より速い温度安定化という結果をもたらす。さらに、パターニングデバイスＭＡに適用した同じ原理を、装置自体の中に位置決めされた熱コンディショナにおいて基板を熱調節するために適用することができる。装置は、基板をその中にトラック以外のソースからロードさせることができる。例えば、基板を手動的にロードすることができる。そのような基板も熱調節するべきであり、パターニングデバイスＭＡを冷却するために適用された同じ原理を装置自体の中で熱調節される基板に適用することができる。

[00107] ある実施形態では、出口開口部１００から出るガス流は、パターニングデバイスＭＡ内または上あるいはサポート構造ＭＴ内または上にあり得るアライメントマークを流れ過ぎる。そのようなアライメントマークを用いてパターニングデバイスＭＡを基板テーブルＷＴまたは基板Ｗに対して位置合わせする。

[00108] アライメントマークおよび／またはパターニングデバイスＭＡの少ない加熱により、パターニングデバイスＭＡと照明システムＩＬとの間およびパターニングデバイスＭＡと投影システムＰＳとの間のガスの加熱も少ない。これは基板Ｗ上に投影されるイメージの安定性を向上させるので好都合である。

[00109] パターニングデバイスＭＡへの熱伝達は現行のシステムと比較して増大し得るため、パターニングデバイス加熱に対する時定数も減少することができる。これは、パターニングデバイスＭＡが現在より速く一定の温度に到達できることを意味する。これは、装置がロット開始後より速く安定することができ、補正可能性が向上されることを意味する。

[00110] 図１１は、以下に説明すること以外は図７と同じである実施形態を示している。

[00111] ある実施形態では、図１１に示すように、（対向面１１に画定されていない）入口開口部１５０は、光軸Ｏに対してエンコーダ４０の半径方向内側（および隣接して）設けられる。入口開口部１５０は、エンコーダ４０からの放射が通る空間に入口１００からのガスが到達しないことを確実にするために役立つ。エンコーダ４０は、少なくとも１つの電磁放射測定システムを含んでよい。電磁放射測定システムで測定するために使用される電磁放射が通る空間にヘリウムがあることが望ましい場合があるが、空気とヘリウムとの混合物が存在する場合、これは悪影響となり得る。したがって、図１１の実施形態では、電磁放射測定システムで測定するために使用される電磁放射が通る空間におけるヘリウムの存在を回避するために１つ以上の対策がとられる。図１１のように出口開口部１００からのガスがエンコーダ４０からの放射が通る空間に到達することを防止するのに役立つためにエンコーダ４０の半径方向内側の開口部１５０を他のあらゆる実施形態に設けることができる。

[00112] 図１２の実施形態は、以下に説明すること以外は図６の実施形態と同じである。実施形態は図１１と類似しているが、図７に示す出口開口部１００を有する代わりに、図６に示しかつ図６に関連して説明したように、出口および入口開口部１００，１５０を対向面１１に設けてもよい。任意選択として、対向面１１を図６における方向６１に移動および／または矢印６２で示すように傾斜させるためにアクチュエータ６０が存在してもよい。

[00113] 図１２に示すように、この実施形態には、図１０および図１１の実施形態のようにエンコーダ４０および格子５５が提供される。さらに、図１１の実施形態のように、（対向面１１に形成されていない）入口開口部１５０は、光軸Ｏに対してエンコーダ４０の半径方向内側に設けられる。入口開口部１５０は、エンコーダ４０からの放射が通る空間に出口開口部１００からのガスが到達しないことを確実にするために役立つ。したがって、対向面１１における他の全ての出口および入口開口部１００，１５０を囲う対向面１１に形成される開口部１５０に加えて、さらなる入口開口部１５０は、対向面１１に設けられず図１１のようにエンコーダの半径方向内側に設けられる。したがって、エンコーダ４０からの放射ビームが通る空間に出口開口部１００から出るガスが到達することを防止するために役立つさらなる対策がとられる。

[00114] ある実施形態では、サポート構造ＭＴは、図２、図６、図７、図１１および図１２で図示したものよりかなり低い高さ（パターニングデバイスＭＡの厚さに対して）を有してよい。これは、対向面１１をパターニングデバイスＭＡにより近づかせる。パターニングデバイスＭＡに近いということは、達成できる熱伝達をかなり増大させることができる。ある実施形態では、対向面１１は、パターニングデバイスＭＡに対して１ｍｍ以下まで近づくことができる。さらに、より低い高さを有するサポート構造ＭＴは、熱伝達の変化の観点から、パターニングデバイスＭＡに向かうまたはそこから遠ざかる対向面１１のあらゆる動きを重要にし得る。これは、対向面１１とパターニングデバイスＭＡとの間の可能な距離の変化が、サポート構造ＭＴがより大きい高さを有した場合と比較して、対向面１１とパターニングデバイスＭＡとの間の絶対距離の大部分であるからである。

[00115] 当然のことながら、上記のあらゆる特徴を他のあらゆる特徴と使用してもよく、本願に含まれるのは明示された組み合わせのみではない。

[00116] 一態様では、パターニングデバイスを支持するように構成されたサポート構造であって、パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射ビームをパターン付けするように機能しかつ放射ビームが通過する主要平面を有する、サポート構造と、投影システムに対するサポート構造の位置を測定するように構成された位置測定デバイスであって、電磁放射測定システムを含む位置測定デバイスと、パターニングデバイス、照明システムの最終要素および投影システムの第１要素の領域にガス流を提供するように構成された出口開口部と、出口開口部から出たガスを抽出するように構成された入口開口部とを備える、リソグラフィ装置が提供される。入口開口部は、装置の光軸に対して、電磁放射測定システムの半径方向内側および出口開口部の半径方向外側に位置決めされ、光軸は、出口開口部からのガスが電磁放射測定システムで測定するために使用される電磁放射が通過する空間に到達しないように防止するために主要平面と実質的に垂直である。

[00117] ある実施形態では、出口開口部は、ガス流をパターニングデバイスに誘導する。

[00118] ある実施形態では、出口開口部は、パターニングデバイスの主要平面の反対側の対向面にある。

[00119] ある実施形態では、出口開口部は、出口開口部から出たガス流が装置の光軸に対して半径方向外側の方向にパターニングデバイスを流れ過ぎるように構成される。

[00120] ある実施形態では、リソグラフィ装置は、パターニングデバイス、照明システムの最終要素および投影システムの第１要素の領域に正圧を生成するように出口開口部から出るガス流および入口開口部に入るガス流を制御するように構成されたコントローラをさらに備える。

[00121] ある実施形態では、出口開口部、入口開口部およびコントローラは、パターニングデバイスにおけるガス流が２０００以上のレイノルズ数を有するようなガス流速を確保するように構成される。

[00122] 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。

[00123] 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、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、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）を含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折および反射型光コンポーネントを含む様々な種類の光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。本明細書中、ステップ方向およびスキャン方向について言及している。本明細書で述べたスキャンおよびステップ方向は、直交主軸である。好ましい実施形態では、これらの主軸は、スキャンおよびステップ方向に位置合わせされてもよく、他の実施形態では、スキャンおよびステップ方向と無関係であってもよい。

[00124] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。本明細書で説明した各コントローラまたはその組み合わせは、１つ以上のコンピュータプログラムがリソグラフィ装置の少なくとも１つの構成要素内に配置された１つ以上のコンピュータプロセッサによって読み取られる場合に動作可能である。各コントローラまたはその組み合わせは、信号を受信、処理および送信するために適したあらゆる構成を有する。１つ以上のプロセッサは、コントローラのうちの少なくとも１つと通信するように構成される。例えば、各コントローラは、上記した方法のための機械読取可能命令を含むコンピュータプログラムを実行するための１つ以上のプロセッサを含んでよい。コントローラは、そのようなコンピュータプログラムを記憶するためのデータ記憶媒体および／またはそのような媒体を受け入れるハードウェアを含むことができる。したがって、（１つまたは複数の）コントローラは、１つ以上のコンピュータプログラムの機械読取可能命令に従って動作することができる。

[00125] 本発明の１つ以上の実施形態を、あらゆるドライリソグラフィ装置に適用することができる。本発明の１つ以上の実施形態を、あらゆる液浸リソグラフィ装置、特に、これらに限定されないが上記した型の装置に適用することができ、さらに、液浸液が槽の形態で提供されているか、基板の局所面積上に提供されているかまたは非閉じ込め状態であるかに関わらず適用することができる。非閉じ込め構成では、液浸液は基板および／または基板テーブルの表面の上で流れることにより基板テーブルおよび／または基板の覆われていない表面の実質的に全てを濡らすことができる。そのような非閉じ込め液浸システムでは、液体供給システムは液浸液を閉じ込めないか、または一部の液浸液閉じ込めを提供するが、液浸液の実質的に完全な閉じ込めは提供しないようにすることができる。

[00126] 本明細書中で考察された液体供給システムは広く解釈されるべきである。ある実施形態では、液体供給システムは、投影システムと基板および／または基板テーブルとの間の空間に液体を提供する機構または構造の組み合わせであってよい。液体供給システムは、１つ以上の構造、１つ以上の液体開口部を含む１つ以上の流体開口部、１つ以上のガス開口部または二層流のための１つ以上の開口部の組み合わせを含むことができる。各々の開口部は、液浸空間への入口（または液体ハンドリング構造からの出口）あるいは液浸空間からの出口（または液体ハンドリング構造への入口）であってもよい。ある実施形態では、空間の表面は基板および／または基板テーブルの一部であるか、空間の表面は基板および／または基板テーブルの表面を完全に覆うか、あるいは、空間は基板および／または基板テーブルを囲んでもよい。液体供給システムは、任意選択として、液体の位置、量、質、形状、流速または他の特徴を制御するために１つ以上の要素を含むことができる。

[00127] 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 (17)

1. パターニングデバイスを支持するサポート構造であって、前記パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射ビームをパターン付けするように機能しかつ前記放射ビームが通過する主要平面を有する、サポート構造と、
   ガス流を前記パターニングデバイス上に誘導する出口開口部と、
   前記出口開口部から出たガスを抽出する入口開口部とを備え、
   前記出口開口部および前記入口開口部は、前記パターニングデバイスの前記主要平面と反対側の対向面にあり、
   少なくとも１つの前記入口開口部は、前記出口開口部のいずれかよりもビーム開口部に対して半径方向内側に設けられている、リソグラフィ装置。
2. 前記出口開口部および／または前記入口開口部は、前記対向面において細長い形状を有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記入口開口部および／または前記出口開口部は、前記リソグラフィ装置のステップおよびスキャン方向の各々とは異なる方向に細長い、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記出口開口部は、前記装置の光軸の周りの空間内のガス流を防止するように構成され、前記光軸は前記主要平面に対して実質的に垂直である、請求項１〜３のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
5. 前記入口開口部は、平面において、前記出口開口部よりビーム開口部に近い、請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記対向面を、前記サポート構造に対して前記リソグラフィ装置の光軸と実質的に平行の方向に移動させるアクチュエータをさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
7. 前記アクチュエータは、さらに、前記対向面を前記光軸に対して傾斜させるように構成される、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記アクチュエータは、前記対向面を前記光軸と実質的に平行の方向に移動させる第１アクチュエータと、前記対向面を前記光軸に対して傾斜させる第２アクチュエータとを含む、請求項７に記載のリソグラフィ装置。
9. 基板の結像中に前記出口開口部から出るガス流および前記入口開口部に入るガス流の速度を制御するコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記主要平面の側に対する圧力が前記パターニングデバイスの反対側に対する圧力と実質的に同等になるようにガス流速を制御するように構成される、請求項１〜８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
10. 前記出口開口部、前記入口開口部および前記コントローラは、前記パターニングデバイスにおけるガス流が２０００以上のレイノルズ数を有するような前記ガス流速を確保するように構成される、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記出口開口部は、前記パターニングデバイスの前記主要平面に対する垂線の３０°以内または前記パターニングデバイスの前記主要平面に対する垂線の１５°以内で前記ガス流を誘導するように構成される、請求項１〜１０のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
12. 前記出口開口部は、前記出口開口部の最大断面寸法の１５倍未満の前記パターニングデバイスからの距離を有する、請求項１〜１１のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
13. 前記入口開口部および前記出口開口部は、交互する様式で前記対向面に配置される、請求項１〜１２のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
14. リソグラフィ装置のパターニングデバイスを熱的に調節する方法であって、前記パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射ビームをパターン付けするように機能しかつ前記放射ビームが通過する主要平面を有し、前記方法は、
    前記主要平面と実質的に垂直な方向で前記主要平面に向かう互いに平行する１つ以上の流路を含むガス流を生成することと、
    前記主要平面と実質的に垂直なさらなる方向で前記主要平面から離れる互いに平行する１つ以上のさらなる流路を含むさらなるガス流を生成することと
    を含み、
    少なくとも１つの前記さらなるガス流は、前記ガス流よりも前記放射ビームに対して半径方向内側に設けられている、方法。
15. 前記ガス流の前記流路および前記さらなるガス流の前記さらなる流路は、前記リソグラフィ装置のスキャン方向に交互する様式で提供される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記さらなる流路のうちの特定の流路は、前記流路および前記さらなる流路のうちの他のあらゆる流路より前記放射ビームに近い、請求項１４または１５に記載の方法。
17. 前記流路の各々および前記さらなる流路の各々は、平面でそれぞれの断面を有し、前記それぞれの断面は、前記リソグラフィ装置のステップおよびスキャン方向の各々とは異なる方向に細長い、請求項１４、１５または１６に記載の方法。
    

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