JP6511534B2 - リソグラフィ装置、及びデバイスを製造する方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
[0001] 本願は、２０１５年３月２４日に提出された欧州特許出願第ＥＰ１５１６０５２５．０号の優先権を主張するものであり、同出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

[0002] 本発明は、リソグラフィ装置と、リソグラフィ装置を用いてデバイスを製造する方法とに関する。

[0003] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。

[0004] 半導体産業では、基板上に形成される集積回路におけるデバイス、例えばトランジスタの密度を高めることに対する強い要求がある。高密度化を達成するためには、リソグラフィ装置及びプロセスの正確性及び精度が向上されなければならない。したがって、リソグラフィ装置又はインスペクションツールにおける温度制御の正確性及び安定性を向上させることが特に望ましい。

[0005] リソグラフィ装置内には、熱負荷を発生させる様々なモジュールがある。これらは本明細書においてはアクティブモジュールと称される。アクティブモジュールには、経時的な変化の大きい、例えば断続的な熱負荷を発生させるものがある。リソグラフィ装置の温度制御システムは、温度を制御されるべき構成要素の付近又は内部の導管を通して熱伝達流体、例えば水を循環させることによって動作し得る。温度を制御されるべき構成要素は、アクティブモジュールの一部であってもよいし、そうでなくてもよい。熱伝達流体の温度は、例えばヒータ又はクーラを含む温度制御デバイスによって、正確に制御される。

[0006] 目標温度からのずれの大きさ及び継続時間について厳しい仕様が設定される場合には、温度制御システムは、アクティブモジュールの付近から、そのアクティブモジュールのピーク熱負荷に略等しい量で、熱を除去することができなければならない。所与の熱伝達流体に関して、所望の除熱量を達成するのに必要な質量流量は、その熱伝達流体の比熱容量によって決まる。水を熱伝達流体として用いるとしても（これは水が高い比熱容量を有するためである）、リソグラフィ装置内の多数のアクティブモジュールは、熱伝達流体の総所要質量流量が大きいということを意味する。

[0007] 熱伝達流体を高い質量流量で循環させることの必然的な結果は、振動の発生である。振動を減衰させるため及び／又はリソグラフィ装置を振動に鈍感にさせるための措置がとられ得るが、それでもなお、振動は基板上への所望のパターンの像の投影及び／又は基板の特性の測定に悪影響を有し得る。例えば、振動は、オーバーレイとして知られる位置決め誤差につながり得る。

[0008] したがって、振動の発生を回避し又は減少させる、リソグラフィ装置の構成要素の温度を制御するための配置を提供するのが望ましい。

[0009] 本発明の一態様によれば、基板上に所望の像を投影するように構成された投影システムと、時間変化する熱負荷を発生させるアクティブモジュールと、リソグラフィ装置の構成要素を所定の目標温度に維持するように構成された温度調節システムと、アクティブモジュールと熱接触する相変化材料であって時間変化する熱負荷によって相変化を生じるような相変化温度を有している相変化材料を備えた熱バッファと、を具備するリソグラフィ装置が提供され、ここで、相変化材料は、リソグラフィ装置の重要な動作の間、投影システムに対して静止している。

[0010] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。

[0011] リソグラフィ装置を概略的に図示する。 [0012] 一実施形態のアクティブモジュールにおける出熱対時間のグラフである。 [0013] 一実施形態の別のアクティブモジュールにおける出熱対時間のグラフである。 [0014] 一実施形態による熱バッファを備えた温度調節システムを概略的に図示する。 [0015] 一実施形態による熱バッファを備えた温度調節システムを概略的に図示する。 [0016] 実施形態において使用可能な熱バッファを概略的に図示する。 [0017] 一実施形態による熱バッファにおける温度対入熱のグラフである。 [0018] 一実施形態の基板テーブル洗浄モジュールを図示する。 [0019] 一実施形態の熱バッファによって包囲されたモータを図示する。 [0020] 一実施形態のエアゲージを概略的に図示する。

[0021] 図１は、一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に図示している。この装置は、投影ビームＢ（例えばＵＶ放射又は任意の他の適当な放射）を調節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、且つそのパターニングデバイスＭＡを特定のパラメータに従って正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続された、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、を含む。この装置はまた、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、且つその基板Ｗを特定のパラメータに従って正確に位置決めするように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された、基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴ又は「基板サポート」も含む。この装置は更に、パターニングデバイスＭＡによって投影ビームＢに付与さ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）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を含む。

[0022] 照明システムＩＬは、放射の誘導、整形、又は制御のために、屈折構成要素、反射構成要素、磁性構成要素、電磁性構成要素、静電構成要素、若しくは他の種類の光学構成要素など、様々な種類の光学構成要素又はこれらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。

[0023] 支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持、すなわちその重量を支えている。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスＭＡが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造ＭＴは、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムＰＳなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。

[0024] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃにパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを付与するために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームＢに付与されるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板Ｗのターゲット部分Ｃにおける所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームＢに付与されるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特定の機能層に相当する。

[0025] パターニングデバイスＭＡは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）位相シフトマスク、ハーフトーン型（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、更には様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小型ミラーのマトリクス配列を使用し、ミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。

[0026] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これは更に一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。

[0027] 本明細書で示すように、本装置は、（例えば透過マスクを使用する）透過タイプである。或いは、装置は、（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）反射タイプでもよい。

[0028] リソグラフィ装置は、２つ以上のステージ（デュアルステージ）又はテーブルを有するタイプのものであってもよい。テーブルのうち少なくとも１つは、基板を保持することのできる基板サポートを有する。テーブルのうち少なくとも１つは、基板を保持するようには構成されていない測定テーブルであってもよい。一実施形態においては、テーブルのうち２つ以上がそれぞれ基板サポートを有する。リソグラフィ装置は２つ以上のパターニングデバイステーブル又は「マスクサポート」を有し得る。そのような「マルチステージ」機械においては、追加的なテーブル又はサポートが並列使用されてもよいし、或いは、１つ以上のテーブル又はサポートで準備工程が行われ、その間に１つ以上の他のテーブル又はサポートが露光のために使用されてもよい。

[0029] リソグラフィ装置は、投影システムＰＳと基板Ｗとの間の液浸空間を満たすように、基板Ｗの少なくとも一部が比較的高い屈折率を有する液体、例えば超純水（ＵＰＷ）などの水によって覆われるタイプのものである。液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えばパターニングデバイスＭＡと投影システムＰＳとの間にも適用され得る。液浸技術は投影システムの開口数を増大させるために使用することができる。本明細書において用いられる「液浸」という用語は、基板Ｗなどの構造物が液体に浸漬されなければならないことを意味するのではない。むしろ、「液浸」とは単に、露光の際に液体が投影システムＰＳと基板Ｗとの間に位置していることを意味する。投影システムＰＳから基板Ｗへのパターニングされた放射ビームの経路は、全体が液体を通る。液浸タイプのリソグラフィ装置を例示的な一実施形態として説明するが、本発明は非液浸リソグラフィ装置にも当てはまる。

[0030] 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。例えば放射源ＳＯがエキシマレーザである場合には、放射源ＳＯとリソグラフィ装置とは別個の構成要素であってもよい。そのような事例では、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置の一部を形成するものとは考えられない。放射源がリソグラフィ装置とは別である構成においては、放射ビームは、例えば適当な誘導ミラー及び／又はビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤの助けを借りて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源ＳＯが水銀ランプの場合は、放射源ＳＯがリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

[0031] 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設定されたアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータＩＬの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ及びσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々の構成要素を備えていてもよい。イルミネータＩＬを用いて放射ビームを調節し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。放射源ＳＯと同様、イルミネータＩＬは、リソグラフィ装置の一部を形成すると考えてもよいし、又は考えなくてもよい。例えば、イルミネータＩＬは、リソグラフィ装置の一体化部分であってもよく、又はリソグラフィ装置とは別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をその上に搭載できるように構成することもできる。任意選択として、イルミネータＩＬは着脱式であり、（例えば、リソグラフィ装置の製造業者又は別の供給業者によって）別に提供されてもよい。

[0032] 投影ビームＢは、支持構造ＭＴ（例えば、マスクテーブル）上に保持されたパターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）に入射し、パターニングデバイスＭＡによってパターニングされる。パターニングデバイスＭＡによってパターニングされた投影ビームＢは、パターニングされたビームと呼ぶことができる。パターニングデバイスＭＡを横断した放射ビームＢは、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２の位置決めデバイスＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、エンコーダ又は容量センサ）の助けを借りて、基板テーブルＷＴは、例えば、様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路に位置決めできるように正確に移動できる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭと別の位置センサ（図１には明示されていない）を用いて、マスクライブラリからの機械的な取り出し後又はスキャン中などに投影ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めできる。

[0033] 一般に、支持構造ＭＴの移動は、第１の位置決めデバイス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）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴ又は「基板サポート」の移動は、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及びショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）支持構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータにのみ接続されてもよく、又は固定されてもよい。

[0034] パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示の基板アライメントマークＰ１、Ｐ２は、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間（これらはスクライブレーンアライメントマークとして知られている）に配置することができる。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイが設けられている状況では、パターニングデバイスアライメントマークをダイ間に配置することができる。

[0035] 投影システムＰＳは基準フレームＲＦ（メトロロジ（計測）フレームとも称され得る）に搭載されている。投影システムは、基準フレームＲＦに対して所定位置に固定可能であるか、又は投影システムへの振動の伝達を防止するアクティブマウントを用いて搭載可能である。基準フレームは、干渉位置測定システム、アライメントセンサ、又はレベルセンサなどといった測定システム、及び／又は測定システムのためのグリッド板若しくは鏡などといった目標も担持することができる。

[0036] リソグラフィ装置は更に、説明した種々のアクチュエータ及びセンサのすべての移動及び測定を制御するリソグラフィ装置制御ユニット５００を備える。リソグラフィ装置制御ユニット５００は、リソグラフィ装置の動作に関する所望の計算を実施するための信号処理及びデータ処理能力も備えている。実用においては、リソグラフィ装置制御ユニット５００は、各々がリアルタイムのデータ取得、リソグラフィ装置内のサブシステム又は構成要素の処理及び制御に対処する多くのサブユニットからなるシステムとして実現されるであろう。例えば、ある処理サブシステムが第２の位置決めデバイスＰＷのサーボ制御専用であってもよい。別々のユニットが異なるアクチュエータ又は異なる軸に対処してもよい。別のサブユニットは位置センサＩＦの読出し専用であるかもしれない。リソグラフィ装置の全体制御が中央処理装置によって制御されてもよい。中央処理装置は、サブユニット、オペレータ、及びリソグラフィック製造プロセスに関わる他の装置と通信してもよい。

[0037] 投影システムＰＳの最終光学素子と基板Ｗとの間に液体を提供する構成は、３つの一般的な区分に分類可能である。これらは、浴式構成、いわゆる局所液浸システム、及びオールウェット液浸システムである。本発明の一実施形態は、特に局所液浸システムに係る。

[0038] 局所液浸システムとして提案されている構成においては、液体閉じ込め構造１２が、投影システムＰＳの最終光学素子ＦＥと投影システムＰＳに対向するステージ又はテーブルの対向表面との間の液浸空間１０の境界の一部に沿って延びている。テーブルの対向表面がそのように称されるのは、テーブルは使用中には移動され、滅多に静止しないためである。一般に、テーブルの対向表面とは、基板Ｗの表面、基板Ｗを囲む基板テーブルＷＴ、又はその両方である。本発明の一実施形態においては、投影システムの最終光学素子と基板との間に液体を提供する他の構成が用いられてもよい。

[0039] 既知のリソグラフィ装置は、リソグラフィ装置の構成要素及び投影ビームの経路の高精度の温度制御を行うための温度調節システムを含む。温度制御が提供されるのは、寸法及び／又は形状が重要である構成要素の熱膨張又は熱収縮を防止するため、露光中の基板の温度変動を最小化又は低減するため、及び、投影ビーム又は測定ビームによって横断されるものなど、放射ビームによって横断される媒体の屈折率の変動を最小化又は低減するためである。例えば、局所液浸システムを実装するリソグラフィ装置においては、投影ビームによって横断される媒体は、基板と投影システムの最後方のレンズ要素との間に液浸液を含む。リソグラフィ装置内の気体（例えば極清浄な乾燥空気）の温度を制御するとともに、温度制御の既知のアプローチは、リソグラフィ装置の種々の構成要素の導管を通して熱伝達流体（例えば水）を循環させる。熱伝達流体の循環は、隣接する構成要素の温度を制御し得る他、内部に導管が設けられている構成要素の温度を制御する。非常に厳しい温度仕様を満たすため、熱伝達流体は高い流量で循環されることが多く、これは望ましくない振動を発生させ得る。

[0040] リソグラフィ装置は多くの熱源を備えており、そのそれぞれが熱負荷を発生させる。１つの有意な熱負荷は、基板及び／又は光学構成要素による投影ビームの放射の吸収である。他の熱負荷としては、アクチュエータや電子回路などといったアクティブ構成要素によって発生された廃熱がある。温度制御システムは、リソグラフィ装置内で熱が発生されるのと同じ量で熱を除去することができるのが望ましい。

[0041] リソグラフィ装置内の多数の熱負荷には多くの経時変化しやすい熱負荷が含まれるが、従来は、リソグラフィ装置内のすべての異なる熱源のすべてのピーク熱負荷の合計に等しい量で装置から熱を除去することのできる温度調節システムが提供されてきた（負の熱負荷もあり得、例えば液浸液の蒸発はリソグラフィ装置内の特定の位置から熱を除去することができるが、そのような負の熱負荷は一般に少数である）。これは、リソグラフィ装置内の様々な時間変化する熱負荷が正確にいつピーク量で熱を発生させるかを予測することは一般に不可能であるためであり、したがって温度調節システムは、時間変化する熱負荷のすべてが同時にピークに達した場合にリソグラフィ装置において発生される熱を除去することのできる能力を有するものとされる。この点、リソグラフィ装置のいくつかの部品にとっては、ある狭い範囲を超えて目標温度を外れないことが要件となることに留意されたい。熱膨張に起因する不可逆的な形状変化が起こり得るためである。リソグラフィ装置の特定の部品は、短期的な温度変化に関して共通に非常に厳しい仕様も有するであろう。長期的な温度変化であれば較正によって補償可能であるが、重要な動作の際の１０秒乃至２０秒程度の期間に亘る変化は、測定に訂正不可能な誤りを引き起こし得る。

[0042] 温度調節システムの、そのシステムから熱を除去する能力は、用いられる熱伝達流体の比熱容量及び質量流量によって決まるため、温度調節システムがピーク負荷の合計に等しい量で除熱できることを保証するということは、熱伝達流体が高い質量流量で循環されなければならないことを意味する。高い質量流量はリソグラフィ装置内での振動の発生をもたらし、これは、例えば位置決め誤差を引き起こすことによって、リソグラフィ装置の性能を害し得る。リソグラフィ装置において時間変化する熱負荷が同時にピークの量で熱を発生することは稀であるから、温度調節システムは、ほとんどの時間、十分に利用されないであろう。

[0043] 本発明の一実施形態は、所望の像を基板上に投影するように構成された投影システムを備えるリソグラフィ装置である。このリソグラフィ装置は、時間変化する熱負荷を発生させるアクティブモジュール、及びリソグラフィシステムの一部を所定の目標温度に維持するように構成された温度調節システムも有している。そのアクティブモジュールと熱接触する相変化材料を備えた熱バッファが提供される。相変化材料は、時間変化する熱負荷によって相変化を生じるような相変化温度を有する。相変化材料は、リソグラフィ装置の重要な動作の際、投影システムに対して静止している。

[0044] したがって、一実施形態においては、アクティブモジュールのピーク熱発生期間の間、熱バッファが相変化によって熱を吸収し、その後その熱をゆっくりと放出するので、リソグラフィ装置における振動を低減することが可能である。一実施形態においては、相変化温度は所定の温度（例えば約２２℃）に十分に近いので、相変化材料の温度は、時間変化する熱負荷によって、相変化するのに十分なほど上昇する。実際には、アクティブモジュールのピーク出熱の大きさは加減される。よって、温度調節システムはより低い最大除熱能力を有するように提供されてもよく、したがって熱伝達流体の質量流量を低減させることが可能である。代替的には、高い除熱能力を有することの可能な温度調節システムが、より少ない質量流量の熱伝達流体で動作されてもよい。代替的又は追加的には、アクティブモジュールを冷却するために必要な冷却システムの分岐が省略されてもよい。

[0045] 同時に、相変化材料は、リソグラフィ装置の重要な動作の間は静止しているので、それ自体は装置に更なる振動を生じさせない。動いている相変化材料は、その動揺によって、装置に振動を発生させ得る。特定の時点における相変化材料の相又は相の割合は予測不能であり得るため、そのような振動は特に予測不能であろう。

[0046] リソグラフィ装置の重要な動作には、基板上に所望のパターンを投影して、その上の放射線感応性層を露光させることが含まれる。そのような動作は露光とも称される。他の重要な動作には、露光される又は露光された基板の特性の測定が含まれるであろう。そのような特性は、基板上のアライメントマーカの互いに対する相対位置及び／又は基板テーブル上のフィデューシャルの相対位置を含み得る。この動作は、アライメントとも称される。重要な動作の際に測定可能な基板の他の特性には、基板の表面輪郭、及び／又はレベリングとも称される基板の表面と投影システムとの間の距離が含まれる。

[0047] 一実施形態においては、アクティブモジュールは、断続的に動作して所定の動作を実施する。図２は時間「ｔ」（例えば秒）の関数としてのアクティブモジュールの出熱Ｐ（例えばワット）のグラフであるが、同図に示されるように、アクティブモジュールは、動作期間に対応する一定の期間に亘り、Ｐ_ｐの量で熱を発生する。動作期間（ここでは単一の動作サイクル）の間の総出熱Ｈ_ＴＯＴは、グラフ中の線の下の領域によって表されている。つまり、動作サイクル毎の総出熱Ｈ_ＴＯＴは、単一の動作サイクルの間の経時的な出熱Ｐの時間積分である。アクティブモジュールの動作期間の間の出熱は、簡潔にするために一定であるものとして示されているが、一般には可変であり得る。動作期間は、例えばリソグラフィ装置によって実施される動作に応じて、一定の間隔で繰り返してもよいし、又は不規則に繰り返してもよい。熱バッファは、総出熱Ｈ_ＴＯＴの少なくとも７５％を捕捉するのが望ましい。熱バッファがアクティブモジュールの１動作期間に発生された熱の少なくとも７５％を捕捉できれば、アクティブモジュールの付近で起こるピーク温度の実質的低減を達成することが可能である。アクティブモジュールによる出熱が確実に捕捉されるように、熱バッファはアクティブモジュールと近接熱接触して設置される。熱がアクティブモジュールからリソグラフィ装置の熱バッファ以外の部分へと逃げるのを防止するために、断熱材が設けられてもよい。

[0048] 一実施形態においては、アクティブモジュール及び熱バッファは実質的に熱的に隔離されたシステムを形成し、この熱的に隔離されたシステムは、アクティブモジュールによって発生された熱がそのシステムから逃げるための優先的経路が熱バッファを通るように構築されている。熱的に隔離された構造は、そこからの熱流出の量がアクティブモジュールのピーク発熱量よりも少ないように構成される。望ましくは、熱流出の量は、アクティブモジュールのピーク発熱量の２０％未満又は１０％未満である。

[0049] また、熱バッファが、捕捉した熱のすべて及びより望ましくは総出熱Ｈ_ＴＯＴの少なくとも２倍又は３倍を相移行の潜熱によって吸収するのに十分な相変化材料を備えているのも望ましい。熱バッファがアクティブモジュールのいくつかの動作期間に捕捉された熱を吸収することができるのであれば、たとえアクティブモジュールが立て続けに数回作動されるとき又はアクティブモジュールの付近からの除熱が阻害される場合のような普通でない状況であっても、捕捉された熱がすべて吸収されることが保証され得る。

[0050] 一実施形態においては、温度調節システムは所定の除熱量Ｐ_ｒでアクティブモジュールから熱を除去するように構成されているが、時間変化する熱負荷は、特定の時刻においてのみではあるものの、所定の除熱量よりも大きいピーク発熱量Ｐ_ｐを有する。

[0051] 同様の考慮点は、時間変化する熱負荷Ｐ_ｐが、周期的であってピーク発熱量を有する所定の期間が規則的な場合、又は不定期的であってピーク発熱量が不規則的な間隔で発生する場合にも当てはまる。アクティブモジュールが所定の除熱量Ｐ_ｒよりも大きな量で発熱している期間は、過剰発熱期間と称される。これは、時間ｔの関数としてのアクティブモジュールの出熱Ｐのグラフである図３に示されている。熱余りＨ_ｅは、過剰発熱期間の間に除熱量Ｐ_ｒを超えてアクティブモジュールによって発生された熱の総量である。望ましくは、熱バッファは、予期される最大熱余りの少なくとも７５％を捕捉する。望ましくは、熱バッファは、予期される最大熱余りの少なくとも２倍乃至３倍を相移行によって吸収するのに十分な相変化材料を備えている。

[0052] 一実施形態においては、アクティブモジュールは、アクチュエータ、例えば回転電動モータ又はリニアモータを含む。アクチュエータは、その動作時に、大量の廃熱を発生し得る。本発明の一実施形態においては、アクティブモジュールは、電源電子デバイス、例えばパワー増幅器又はパワートランジスタを含む。電源電子デバイスは、その動作時に、相当量の廃熱を発生し得る。

[0053] 一実施形態においては、熱バッファは、アクティブモジュール及び相変化材料と熱接触する伝熱部材を備えている。伝熱部材は、アクティブモジュールによって発生された熱がその周囲に分散するのを防止するように、相変化材料へと向かう、アクティブモジュールによって発生された熱のための優先的な経路を提供する。望ましくは、伝熱部材は、相変化材料との接触領域を最大化するように、相変化材料と接触する複数のフィンを有する。フィンを設けることで、たとえ相変化材料が低い熱伝導率を有するときであっても、相変化材料への伝熱が向上する。

[0054] 本発明の一実施形態は、基準フレームと、基準フレーム上に搭載され基板上に所望の像を投影するように構成された投影システムと、時間変化する熱負荷を発生させるアクティブモジュールと、基準フレームを所定の目標温度に維持するように構成された温度調節システムと、アクティブモジュール及び基準フレームと熱接触する相変化材料であって時間変化する熱負荷によって相変化を生じるような相変化温度を有している相変化材料を備えた熱バッファと、を具備するリソグラフィ装置であり、ここで、アクティブモジュールによって発生された熱負荷のうち少なくとも７５％は熱バッファへ流れ、次いで基準フレームへ流れる。

[0055] リソグラフィ装置に含まれる測定システムに対して高度に安定した基準を提供するべく熱的に安定的に保たれなくてはならないリソグラフィ装置の基準フレームに時間変化する熱負荷を誘導することは、通常は望ましくないと考えられるであろう。しかしながら、アクティブモジュールによって発生された熱負荷を、相変化材料を含む熱バッファを通じて誘導することによって、最大温度変化（振れ）及び温度変化の量（ドリフト）は、例えば別の熱調節システムに基準フレームの温度を制御させることにより、許容可能な範囲内に制御可能となる。すると、基準フレームはより少量のより安定した熱負荷を受け、その影響は、較正によってなくすことができ、又は他の熱調節システムによってより効果的に対処可能である。

[0056] 一実施形態においては、熱バッファは、周囲へ（例えば基準フレームへ）の熱の流れを遅延させるように配置可能であり、したがってアクティブモジュールの動作の１サイクルの間に熱バッファによって捕捉された熱は、アクティブモジュールの動作の期間の少なくとも５倍、望ましくは１０倍の期間の間、熱バッファから流出する。例えば、アクティブモジュールは、例えば毎時間１０秒の期間に亘って動作し、熱バッファは、その期間に捕捉された熱を、１分以上に亘って放出するかもしれない。

[0057] 具体的な一実施形態が図４に概略的に図示されている。リソグラフィ装置のアクティブモジュール１２０は、制御システム５００によって、可変的又は断続的に動作するように制御される。この可変的又は断続的な動作の結果、可変熱負荷Ｐ_ｖが発生される。可変熱負荷Ｐ_ｖは、本明細書においてピーク発熱量Ｐ_ｐと称される最大量まで変化する。アクティブモジュール１２０によって発生された熱は、熱バッファ１１０内で、例えば固体から液体へと相変化する相変化材料によって吸収される。

[0058] 相変化材料は、相変化の温度Ｔ_ｐｃが、リソグラフィ装置又は熱調節される関連する構成要素が維持されるべき所望の目標温度Ｔ_ｔに近いがこれよりも高くなるように、選択又は改質される。相変化の温度Ｔ_ｐｃは、アクティブモジュールによって発生される熱が、相変化材料を相変化の温度Ｔ_ｐｃに到達させ、且つ相変化材料の少なくともいくらかを相変化させるのに十分な程度のものである。一実施形態においては、相変化の温度Ｔ_ｐｃは、所望の目標温度Ｔ_ｔよりも、５Ｋ未満、より望ましくは３Ｋ未満、更に望ましくは２Ｋ未満だけ高い。一実施形態においては、所望の目標温度Ｔ_ｔは約２９５Ｋである。適切な相変化材料には、パラフィン、脂肪酸、及びポリエチレングリコールが含まれる。これらの材料は、約２９０Ｋ乃至約３１０Ｋの範囲内に融点を有し得る。相変化の温度は、材料の的確な配合の制御によって、所望の値に決定することができる。これらの材料は、約１００Ｋｊ／ｋｇ乃至約３００Ｋｊ／ｋｇの範囲内の潜熱を有し得る。所与の量の相変化材料によってより多くの熱が吸収できることから、より高い潜熱が望ましい。

[0059] 熱バッファの効果が図７に説明されている。同図は、相変化材料の温度「Ｔ］対熱バッファへの入熱「Ｈ」を示す。当初は、入熱が上昇するにつれて相変化材料の温度も上昇し、温度上昇の傾斜は相変化材料及びバッファの他の部品の比熱容量によって決定される。しかし、相変化の温度Ｔ_ｐｃに達すると、熱バッファへの更なる入熱は、相変化材料を漸次相変化させはするが、相変化材料のすべてが相変化するまで、温度を更に増大させはしない。したがって、熱バッファの温度は略一定のままである。熱バッファは、少なくともすべての相変化材料が相変化するまでは、温度リミッタとして作用するものと見なされてもよい。

[0060] 図４の図解に戻ると、熱バッファ１１０から除熱量Ｐ_ｒで熱を除去するための温度調節システム１００が提供される。除熱量Ｐ_ｒは、可変熱負荷Ｐ_ｖのピーク発熱量Ｐ_ｐよりも小さいが、可変熱負荷Ｐ_ｖの長期平均よりも大きいか又はこれに等しい。温度調節システム１００は、内部を熱伝達流体１０４が循環する導管１０３を有する熱伝導部材１０２を備えている。クーラ１０５が熱伝達流体１０４を所望の目標温度Ｔ_ｔに維持する。一実施形態においては、熱伝導部材１０２は、リソグラフィ装置の別の構成要素、例えば基準フレームの一部であり、有意な熱容量を有し得る。

[0061] 望ましくは、熱バッファ１１０はアクティブモジュール１２０と近接熱接触し、その熱接触は、近接物理接触を保証すること及び／又は放熱グリスの使用によって強化され得る。更に、アクティブモジュール１２０及び熱バッファ１１０が熱的に隔離されたシステムを形成するように、アクティブモジュール１２０及び熱バッファ１１０を包囲するように断熱材１２１を提供することが可能である。断熱材１２１は、例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）で作製されてもよい。

[0062] 別の一実施形態が図５に概略的に図示されている。図５の実施形態は、下記の点を除いて図４の実施形態と基本的に同一であり、簡潔にするため、共通の部分の説明は繰り返さない。

[0063] 図５の実施形態においては、温度調節システム１００は提供されず、その代わりに熱バッファ１１０が、大きな熱式質量を有するリソグラフィ装置の一部、例えば基準フレームＲＦと熱接触して設置される。熱バッファ１１０と基準フレームＲＦ（又はリソグラフィ装置の他の部分）との接触は、ピーク発熱量よりも小さいが可変熱負荷Ｐ_ｖの長期平均よりも大きいか又はこれに等しい熱伝導量Ｐ_Ｃで熱が熱バッファ１１０の外部に伝導されるように配置される。基準フレームＲＦ（又はリソグラフィ装置の他の部分）は十分に大きな熱容量を有するので、その温度は許容可能であるよりも大きな量では変化しない。すなわち、温度ドリフトは限られている。望ましくは、熱バッファ１１０から受け取った熱に起因する温度の偏差は、許容可能量を超えない。

[0064] 図６は、一実施形態において使用可能な熱バッファ１１０を概略的に示す。熱バッファ１１０は、アルミニウム又は銅など、高い熱伝導率を有する材料で作製された伝熱部材１１１を備えている。伝熱部材１１１は、アクティブモジュール１２０から熱を遠ざけるように伝導するべく、アクティブモジュールと接触して設置される。熱バッファ１１０は更に、伝熱部材１１１と熱接触するとともにそこから遠ざかるように延伸する複数のフィン１１２を含む。フィン１１２の間には相変化材料１１３がある。相変化材料１１３は、側壁１１４と、伝熱部材１１１と、カバー板１１５とによって囲まれている。一実施形態においては、側壁１１４は、例えばＰＯＭで作製されており、断熱性である。一実施形態においては、カバー板１１５はアルミニウム又は銅などの熱伝導材料で作製され、したがって熱は、相変化材料から遠ざかるように、例えば温度調節システム１００又は基準フレームＲＦ（又はリソグラフィ装置の他の部分）へと伝導され得る。カバー板１１５は、熱バッファ１００から遠ざかる伝熱の量を制御するべく、部分的に断熱性且つ部分的に伝熱性にされてもよい。フィン１１２は、相変化材料自体が比較的低い熱伝導率を有する場合であっても、相変化材料のすべての部分により迅速に熱を伝導するのに役立つ。

[0065] 一実施形態においては、入熱側及び出熱側の温度をそれぞれ監視するために、温度センサ１１６及び１１７が設けられる。温度センサ１１６は伝熱部材１１１に取り付けられてもよい。温度センサ１１７はカバー板１１５に取り付けられてもよい。温度センサ１１６及び１１７は、例えば熱電対であってもよい。温度センサ１１６及び１１７は、熱バッファ１１０の機能を監視する、例えば熱バッファが十分な相変化材料を含んでいること及び吸収された熱が相変化の温度Ｔ_ｐｃを超えて温度を上昇させるのに十分であることを検証するのに十分な情報を提供する。

[0066] 相変化材料１１３は、相変化にあたり、例えば固体から液体へ又はそれとは逆に膨張し得る。熱バッファの一部、例えば側壁１１４は、予測可能な量のそのような膨張に対応するべく、可撓性に作製されてもよい。代替的又は追加的には、熱バッファ１１０は、真空状態下でアンダーフィルされてもよく、したがって熱バッファ１１０内には相変化材料１１３の膨張を許容するのに十分な空間が存在する。

[0067] 図８は、一実施形態におけるアクティブモジュールのより詳細な概略図である。図８の場合、アクティブモジュール１２０Ａは基板ホルダ洗浄モジュールである。基板ホルダ洗浄モジュール１２０Ａは、伸縮式ブーム１２０２を支持するベースユニット１２０１を備えている。通常、伸縮式ブームは、基板テーブルの移動を妨げないように引込まれている。基板ステージ洗浄デバイスは、デュアルステージリソグラフィ装置の測定ステージ、例えば基板ロード／アンロードステーションに設けられてもよい。伸縮式ブーム１２０２の端部には、駆動チェーン１２０４を介して洗浄車輪１２０５に接続されたモータユニット１２０３がある。基板ホルダ洗浄モジュール１２０Ａは、定期的に用いられて、基板ホルダＷＨ上にある１つ以上のバール５０を洗浄する。伸縮式ブームが伸長されて洗浄車輪が駆動されると、基板ホルダは、洗浄されるべきバールが洗浄車輪の下に位置するように移動される。バール洗浄動作の間、予測可能な量の廃熱がモータ１２０３によって発生される。バール洗浄動作の間に発生された廃熱を吸収するために、モータ１２０３と近接熱接触して熱バッファ１１０が提供される。

[0068] 一実施形態においては、基板ホルダ洗浄モジュールは、各洗浄動作が少数のバール、例えば１個乃至５個のバールを洗浄し、例えば２０秒乃至１００秒という短い時間のかかる、第１のモードで動作する。洗浄動作は、所定の回数、例えば１日に５回乃至４０回実行され得る。一実施形態においては、基板ホルダ洗浄モジュール１２０Ａは、基板ホルダ全体が洗浄される第２のモードで動作してもよい。第２のモードの洗浄動作は５乃至１０分かかり、比較的低い頻度、例えば週に１回程度乃至１日に３回程度という頻度で実行され得る。

[0069] 一実施形態においては、基板ホルダ洗浄モジュール１２０Ａに設けられた熱バッファ１１０は、基板ホルダ洗浄モジュール１２０Ａによって実施される最も広範な動作の際に発生される廃熱Ｈ_ＴＯＴのすべてを吸収するのに十分な吸熱能力を有する。一実施形態においては、これは第２のモードの洗浄動作であり、結果的に合計で約２００Ｊ乃至約３００Ｊの放熱となる。この熱量を吸収するのに必要な相変化材料の量は、相変化材料の潜熱によって決まる。塩水和物、パラフィン、又はポリエチレンなどの適当な物質については、必要な体積は、誤差のために相当な余裕をとったとしても、約５ｃｍ^３未満であろう。熱バッファの他の構成要素を含め、熱バッファの総体積は最大で１５ｃｍ^３程度であろう。それでもこの体積は十分に小さいので、基板ホルダ洗浄モジュールのために許される空間内に容易に収容可能である。

[0070] 図９は、熱バッファ１１０がモータ１２０３を密着包囲する円筒状ジャケットの形で提供される構成をより詳細に示す。そのような構成の熱バッファ１１０は、相変化材料１１３が伝熱層１１１と外部断熱カバー層１１４との間に挟まれた三層構造を有し得る。端部カバー１１５が、温度調節システムによって及び／又はリソグラフィ装置の別の部分の伝導によって熱バッファ１１０から熱が抽出されるためのルートを提供する。熱バッファ１１０を、モータ１２０３を密着包囲するジャケットとして形成することによって、モータ１２０３で発生された略すべての廃熱が相変化材料に誘導されることを保証するのが容易になる。ジャケットは、熱バッファ及びモータを含む熱的に隔離されたシステムを創出する。ジャケットの形状は、図９に示される単純な円筒形以外の形状のアクティブデバイスに密着するように、並びに電気接続、駆動軸出力及び取り付け構造などを収容するように、適合可能である。

[0071] 図１０は、エアゲージの形をした別のアクティブモジュール１２０Ｂを概略的に図示している。エアゲージ１２０Ｂは、デュアルステージリソグラフィ装置の測定ステーションに設けられ、光学式レベルセンサＬＳの較正に用いられる。光学式レベルセンサＬＳは、基板の上面の地形図を生成するために用いられる。エアゲージ１２０Ｂは、基準フレームＲＦ（図１０には図示しない）に固定された区画１２１１に搭載されている。エアゲージ１２０Ｂは、例えばリニアモータの形をとるアクチュエータ１２１４によって基板の方に伸長されるテレスコープ形シリンダ１２１３を含む。テレスコープ形シリンダ１２１３の端部と対向表面、例えば基板Ｗ又は基板テーブルＷＴの上面との間の距離の高度に正確な測定を行うために、圧力センサ１２１２が用いられる。

[0072] アクチュエータ１２１４がテレスコープ形チューブ１２１３を伸張させ又は引込めるように動作するとき、少量の廃熱が発生される。一実施形態においては、発生される廃熱Ｈ_ＴＯＴの総量は、約１０Ｊ乃至約５０Ｊの範囲内である。これは非常に少量のエネルギであるように思われるが、エアゲージ１２０Ｂ及びレベルセンサＬＳによって行われるべき測定は極めて高精度であるため、この量の廃熱をエアゲージ１２０Ｂ及びレベルセンサＬＳの環境内に放出することは望ましくない。エアゲージ１２０Ｂの周囲の環境中の気体の温度の変化は、たとえわずかであっても、そのエアゲージによって行われる圧力測定に影響を及ぼし得る。同様に、レベルセンサＬＳの測定によって横断される気体の温度の小さな変化は望ましくない屈折率の変化をもたらすおそれがあり、これはレベルセンサＬＳの測定に影響を及ぼす。アライメントセンサや、他のセンサの位置を測定する基準センサなど、他の測定システムがエアゲージの付近に設けられるかもしれず、アクチュエータ１２１４からの放熱によって攪乱されるかもしれない。

[0073] したがって、本発明の一実施形態は、アクチュエータ１２１４に近接熱接触する熱バッファ１１０を提供する。アクチュエータ１２１４によって発生される少量の廃熱に鑑みて、熱バッファ１１０内に提供される相変化材料の総体積は、１ｃｍ^３未満であろう。

[0074] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、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と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。更に基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。

[0075] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

[0076] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか一つ、又はその組み合わせを指すことができる。

[0077] 特定の実施形態について上述したが、本発明の実施形態は、説明した以外の方法で実施することができることが理解されよう。上記の説明は例示的なものであり、限定するものではない。したがって、以下に示す特許請求の範囲から逸脱することなく、記載された本発明に対して変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。

Claims (15)

1. リソグラフィ装置であって、
   基板上に所望の像を投影するように構成された投影システムと、
   時間変化する熱負荷を発生させるアクティブモジュールと、
   前記リソグラフィ装置の構成要素を所定の目標温度に維持するように構成された温度調節システムと、
   前記温度調節システムとは別体であり、前記温度調節システムと接触している熱バッファであって、前記アクティブモジュールと熱接触する相変化材料を備えた熱バッファと、を具備し、
   前記相変化材料は、前記時間変化する熱負荷によって相変化を生じるような相変化温度を有しており、
   前記相変化材料は、前記リソグラフィ装置の重要な動作の間、前記投影システムに対して静止しており、
   前記温度調節システムは、前記熱バッファの熱を前記アクティブモジュールのピーク発熱量よりも少ない量で除去することができる、リソグラフィ装置。
2. 前記重要な動作は、前記基板上への前記所望のパターンの投影及び前記基板の特性の測定を含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記アクティブモジュールは、所定の動作を実施するように構成されており、
   前記熱バッファは、前記所定の動作の際に前記アクティブモジュールによる総出熱の少なくとも７５％を捕捉するように配置されている、請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記熱バッファは、前記所定の動作の際に前記アクティブモジュールによる前記総出熱の少なくとも２倍を相変化の潜熱によって吸収するのに十分な相変化材料を備えている、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記温度調節システムは、前記アクティブモジュールから所定の除熱量で熱を除去することが可能であり、
   前記時間変化する熱負荷は、前記所定の除熱量よりも大きな量で熱が発生される過剰発熱期間を含み、
   前記熱バッファは、前記過剰発熱期間の間に前記所定の除熱量を超えて前記アクティブモジュールにより発生された前記熱の少なくとも７５％を捕捉するように配置されている、請求項１から３の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記熱バッファは、前記過剰発熱期間の間に前記所定の除熱量を超えて前記アクティブモジュールにより発生された前記熱の少なくとも２倍を相変化の潜熱によって吸収するのに十分な相変化材料を備えている、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記アクティブモジュールは、アクチュエータ及び／又は電源電子デバイス、基板ステージ洗浄器又はエアゲージを含む、請求項１から６の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記アクティブモジュール及び前記熱バッファは、熱的に隔離されたシステムからの熱流出量が時間変化する熱負荷のピーク値よりも小さくなるように前記熱的に隔離されたシステム内に配置されている、請求項１から７の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記相変化は、固体から液体への移行である、請求項１から８の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記熱バッファは、前記アクティブモジュール及び前記相変化材料と熱接触する伝熱部材を更に備える、請求項１から９の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記伝熱部材は、前記相変化材料と接触する複数のフィンを有する、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記アクティブモジュールは、前記リソグラフィ装置の前記構成要素に搭載されている、請求項１から１１の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記リソグラフィ装置の前記構成要素は、前記リソグラフィ装置のフレームである、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記アクティブモジュール及び前記熱バッファを特に包囲する断熱材を更に具備する、請求項１から１３の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
15. 投影システム及びアクティブモジュールを有するリソグラフィ装置を用いたデバイス製造方法であって、
    時間変化する熱負荷が発生されるように前記アクティブモジュールを動作することと、
    温度調節システムを用いて、前記リソグラフィ装置の構成要素を所定の目標温度に維持することと、
    前記温度調節システムとは別であり、前記温度調節システムと接触している熱バッファであって、相変化材料を備えた熱バッファにおいて、前記相変化材料が相変化することにより前記時間変化する熱負荷を吸収することと、
    前記熱バッファの熱を前記アクティブモジュールのピーク発熱量よりも少ない量で除去することと、
    前記投影システムを用いて所望の像を基板に投影することと、を含み、
    前記相変化材料は、前記投影の間、前記投影システムに対して静止している、方法。

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