JP2016522568A

JP2016522568A - 支持構造、その温度を制御する方法、及びそれを含む装置

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Publication number: JP2016522568A
Application number: JP2016506827A
Authority: JP
Inventors: シュミッツ、ロジャー; デルクス、サンダー; レファシール、レオン
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2016-07-28
Also published as: US20160035605A1; WO2014166704A1; EP2984524A1; NL2012452A

Abstract

【課題】望まれるのは、基板支持部など支持構造のための温調構成を改良することである。【解決手段】開示されるのは、例えばリソグラフィ装置における基板又はパターニングデバイスを保持するための支持構造装置、及びこうした支持構造装置を備える装置である。支持構造装置は、支持構造の温度を制御する温調システムと、支持構造の外縁に配置され支持構造の温度を外縁で測定するよう動作可能な１つ以上の温度センサと、を備える。温調システムは、温度センサにより測定される温度値と、支持構造に装着される基板又はパターニングデバイスに適用される熱負荷の位置に依存する位置依存相関係数とから基板ホルダの平均温度を計算するよう動作可能でありうる。【選択図】図７

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年４月９日に出願された米国仮出願第６０／８１０，０５２号の利益を主張し、その全体が本明細書に援用される。

本発明は、半導体製造または検査などのプロセスにおいて基板またはパターニングデバイスを保持するための支持構造に関する。こうしたプロセスは例えばＥＵＶリソグラフィプロセスを含んでもよい。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通例は基板の目標部分に与える機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。その場合、マスク又はレチクルとも称されるパターニングデバイスが、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを生成するために使用されうる。このパターンは基板（例えばシリコンウェーハ）上の（例えばダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを備える）目標部分に転写可能である。パターンの転写は通常、基板に設けられた放射感応性材料（レジスト）層に結像することによって行われる。一般に一枚の基板には網状に隣接する複数の目標部分が含まれており、これらに連続的にパターンが付与される。

リソグラフィはＩＣや他のデバイス及び／又は構造の製造における主要な工程のひとつとして広く認知されている。しかしながら、リソグラフィを使用して作成されるフィーチャの寸法が小さくなるにつれて、リソグラフィは小型のＩＣや他のデバイス及び／又は構造を製造可能とするためのよりクリティカルな要因となってきている。
パターン印刷の限界の理論推定値は、解像度に関するレイリー基準によって以下に示される式（１）で与えられる。

ここでλは使用される放射の波長であり、ＮＡはパターン印刷に使用される投影システムの開口数であり、ｋ１はプロセスに依存する調整係数でありレイリー定数とも呼ばれ、ＣＤは印刷されるフィーチャのフィーチャサイズ（または限界寸法）である。式（１）から導かれるのは、印刷可能なフィーチャサイズの最小値を小さくすることができる３つの方法があるということである。すなわち、露光波長λを短くすることによって、又は開口数ＮＡを大きくすることによって、又はｋ１の値を小さくすることによって、である。

露光波長を短くしそれによって印刷可能な最小サイズを小さくするために、極端紫外（ＥＵＶ）放射源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射は、５ｎｍから２０ｎｍの範囲内、例えば１３ｎｍから１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射である。さらに波長１０ｎｍ未満、例えば６．７ｎｍ又は６．８ｎｍなど５ｎｍから１０ｎｍの範囲内の波長をもつＥＵＶ放射も使用可能でありうることが提案されている。そのような放射は極端紫外放射または軟Ｘ線放射と呼ばれる。実現可能な光源は例えばレーザ生成プラズマソース、放電プラズマソース、又は電子蓄積リングから供給されるシンクロトロン放射に基づくソースを含む。

ＥＵＶ放射は、プラズマを用いて生成されてもよい。ＥＵＶ放射を生成するための放射源装置は、プラズマを供給する燃料を励起するためのレーザと、プラズマを収容するためのソースコレクタ装置とを含んでもよい。プラズマは例えば、適切な材料（例えばスズ）の粒子、又はＸｅガスやＬｉ蒸気など適切な気体又は蒸気の流れ等の燃料にレーザビームを向けることにより生成されてもよい。結果として生じるプラズマは、例えばＥＵＶ放射などの出力放射を放出し、その出力放射は放射コレクタを用いて集められる。放射コレクタは、放射を受けてその放射をビームへと集束する鏡面垂直入射放射コレクタであってもよい。放射源装置は、プラズマを保持するための真空環境を提供するよう構成された包囲構造またはチャンバを含んでもよい。そのような放射システムは、典型的にレーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）ソースと呼ばれる。

基板及び基板支持部、又はレチクル及びレチクル支持部への熱負荷は、基板／レチクル及びその支持部の両方に歪みをもたらしうる。これはオーバレイ誤差をもたらしうる。これに対抗するため、温度調整（例えば冷却）が、例えば、熱交換流体を支持構造に通しそこから熱を運び去ることによって、提供されてもよい。

望まれるのは、基板支持部など支持構造のための温調構成を改良することである。

本発明は第１の態様において、基板又はパターニングデバイスを保持する支持構造と、支持構造の温度を制御する温調システムと、支持構造の外縁に配置され支持構造の温度を外縁で測定するよう動作可能な１つ以上の温度センサと、を備え、温調システムは、温度センサにより測定される温度値から支持構造の平均温度を計算するよう動作可能である支持構造装置を提供する。

本発明は更なる態様において、支持構造の温度を支持構造の外縁の１つ以上の点で測定することと、支持構造に装着される基板又はパターニングデバイスに適用される熱負荷の位置に適切な位置依存相関係数を各測定温度に乗算することと、支持構造の平均温度を取得するよう上記乗算ステップから得られる値を合計することと、を備える、支持構造の温度を制御する方法を提供する。

本発明の更なる特徴及び利点は、本発明の種々の実施の形態の構造及び動作とともに付属の図面を参照して以下に詳述される。本書に説明される特定の実施の形態に本発明は限定されないことに留意される。こうした実施の形態は例示の目的で本書に提示されるにすぎない。追加の実施の形態は、本書に含まれる教示に基づき当業者に明らかであろう。
本発明のいくつかの実施の形態が付属の図面を参照して以下に説明されるがこれらは例示に過ぎない。

反射投影光学系を有するリソグラフィ装置を概略的に示す。ＬＰＰ放射源の第１の例を含む図１の装置のより詳細な図である。図１及び図２の装置におけるＬＰＰ放射源の代替構成を示す。基板と熱交換流体温調構成を備える基板ホルダ構成とを示す。熱負荷が適用される前（上部）及び後（下部）の図４の構成の一部を示す。基板ホルダの不十分な熱的回復の問題を示す基板ホルダ温度（縦軸）対時間（横軸）のグラフである。本発明のある実施の形態に係る基板及び基板ホルダ構成を示す。

本発明の特徴及び利点は以下に示される詳細な説明を図面と併せて解することでより明らかとなるであろう。図面において同様の参照符号は全体を通じて対応する要素を特定する。図面において同様の参照番号は概して同一の、機能的に類似の、及び／又は構造的に類似の要素を指し示す。
図１は、本発明の１つの実施の形態に係るソースモジュールＳＯを含むリソグラフィ装置１００を概略的に示す。本装置は、
− 放射ビームＢ（例えばＥＵＶ放射）を調整するよう構成される照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク又はレチクル）ＭＡを支持するよう構築され、パターニングデバイスを正確に位置決めするよう構成される第１位置決め部ＰＭに接続される支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えば、レジストで覆われたウェーハ）Ｗを保持するよう構築され、基板を正確に位置決めするよう構成される第２位置決め部ＰＷに接続される基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つ以上のダイを備える）目標部分Ｃに投影するよう構成される投影システム（例えば反射投影システム）ＰＳと、を備える。

照明システムは、放射の方向や形状の調整、又は放射の制御のために、各種の光学素子、例えば屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、又はその他の形式の光学素子、若しくはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

支持構造ＭＴは、パターニングデバイスの向きやリソグラフィ装置の設計、あるいはパターニングデバイスが真空環境下で保持されるか否か等その他の条件に応じた方式でパターニングデバイスＭＡを保持する。支持構造は、機械的固定、真空固定、静電固定、又はパターニングデバイスを保持するその他の固定技術を用いることができる。支持構造は例えばフレーム又はテーブルであってよく、固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよい。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して所望の位置にあることを保証してもよい。

「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するよう放射ビームの断面にパターンを付与するのに使用可能な何らかのデバイスを指し示すものと広義に解釈されるべきである。放射ビームに付与されたパターンは、目標部分に生成される集積回路等のデバイスにおける特定の機能層に対応してもよい。

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には例えば、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パネルが含まれる。マスクはリソグラフィにおいて周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクといったマスク形式が含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜可能であるというものがある。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスにより反射された放射ビームにパターンを付与する。

照明システムと同様に、投影システムは、使用される露光放射に関して又は真空の使用等その他の要因に関して適切とされる各種の光学素子、例えば屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、又はその他の形式の光学素子、若しくはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。他のガスは放射を吸収しすぎるかもしれないので、ＥＵＶ放射については真空を使用することが望ましい。したがって、真空壁および真空ポンプによってビーム経路の全体に真空環境が提供されてもよい。

図示されるように、本装置は、（例えば反射型マスクを採用する）反射型である。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれより多数の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有する形式のものであってもよい。このような「多重ステージ」型の装置においては、追加的なテーブルが並行して使用されてもよく、あるいは１つ以上のテーブルが露光に使用されている間に１以上の他のテーブルで準備工程が実行されてもよい。

図１を参照すると、イルミネータＩＬはソースモジュールＳＯから極端紫外線放射ビームを受け取る。ＥＵＶ光を生成する方法は、必ずしもそれに限定されるわけではないものの、ＥＵＶ範囲に１つ以上の輝線を有する例えばキセノン、リチウム、又はスズなどの少なくともひとつの元素を有するプラズマ状態に物質を変換することを含む。こうしたひとつの方法（これは多くの場合レーザ生成プラズマ（「ＬＰＰ」）と称される）においては、要求される輝線を放出する元素を有する物質の滴、流、又はクラスタなどの燃料にレーザビームを照射することによって、要求されるプラズマを生成することができる。ソースモジュールＳＯは、燃料を励起するレーザビームを提供するためのレーザ（図１に図示せず）を含むＥＵＶ放射システムの一部であってもよい。結果として得られるプラズマは出力放射、例えばＥＵＶ放射を放出する。この出力放射は、ソースモジュール内に配設される放射コレクタを使用して集められる。例えば燃料励起のためのレーザビームを提供するのにＣＯ_２レーザが使用される場合には、レーザとソースモジュールとは別体であってもよい。

こうした場合、レーザはリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなされず、放射ビームはレーザからビーム搬送システムを介してソースモジュールへと通過していく。ビーム搬送システムは例えば適切な方向変更用ミラー及び／又はビームエキスパンダを備える。他の場合、例えば、ソースが通例ＤＰＰソースと呼ばれる放電生成プラズマＥＵＶ生成部である場合には、ソースはソースモジュールの一体の部分であってもよい。

イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するアジャスタを備えてもよい。一般には、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側半径範囲及び／又は内側半径範囲（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整されうる。加えてイルミネータＩＬは、ファセットフィールド及び瞳ミラーデバイスなどの種々の他の構成要素を備えてもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられてもよい。

放射ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ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に入射して、パターニングデバイスによりパターンが付与される。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡから反射された後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦させる。第２位置決め部ＰＷと位置センサＰＳ２（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）とにより基板テーブルＷＴは、例えば放射ビームＢの経路に異なる複数の目標部分Ｃを位置決めするように、正確に移動されることができる。同様に、第１位置決め部ＰＭと別の位置センサＰＳ１を使用して、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めできる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされてもよい。

図示の装置は以下のモードのうち少なくとも１つで使用することができる。
１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回で目標部分Ｃに投影される間（すなわち単一静的露光の間）、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは実質的に静止状態とされる。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。
２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間（すなわち単一動的露光の間）、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期して走査される。支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められうる。
３．別のモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴは移動または走査される。このモードでは一般にパルス放射源が用いられ、プログラマブルパターニングデバイスは走査中に基板テーブルＷＴが移動するたびに、又は連続する放射パルスと放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上述の形式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使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。

上記で記載した使用モードの組み合わせ及び／又は変形例、あるいは全く別の使用モードもありうる。

図２は、放射システム４２、照明システムＩＬ、及び投影システムＰＳを含むリソグラフィ装置のある実施の形態をより詳細に示す。図２に示されるように放射システム４２は、放射源としてレーザ生成プラズマを使用する形式のものである。ＥＵＶ放射は、ガスまたは蒸気、例えばＸｅガス、Ｌｉ蒸気、またはＳｎ蒸気により生み出されうる。そのガスまたは蒸気の中で、電磁スペクトルのＥＵＶ範囲内の放射を放出する非常に高温のプラズマが生成される。非常に高温のプラズマは、例えばＣＯ_２レーザ光を使用する光励起により少なくとも部分的にイオン化されたプラズマを生じさせることによって生成される。放射の効果的な生成には、Ｘｅ、Ｌｉ、Ｓｎ蒸気またはその他の適するガスまたは蒸気の分圧は例えば１０Ｐａが必要とされうる。ある実施の形態においては、Ｓｎが使用されてＥＵＶ範囲内の放射を放出するプラズマが生成される。

放射システム４２は、図１の装置におけるソースＳＯの機能を具体化する。放射システム４２は、ソースチャンバ４７を備え、それによりこの実施の形態においてはＥＵＶ放射源だけでなくコレクタ５０も実質的に包囲される。図２の例においてはコレクタ５０は垂直入射コレクタ例えば多層ミラーである。

ＬＰＰ放射源の一部として、レーザシステム６１は、ビーム搬送システム６５によってコレクタ５０に設けられたアパチャー６７を通じて搬送されるレーザビーム６３を提供するよう構築され構成される。また、放射システムは、ターゲット材料供給部７１により供給されるＳｎ又はＸｅなどのターゲット材料６９を含む。ビーム搬送システム６５は、この実施の形態においては、所望のプラズマ形成位置７３に実質的に集束されるビーム経路を定めるよう構成される。

動作時において、燃料とも称されうるターゲット材料６９は、滴の形でターゲット材料供給部７１により供給される。ターゲット材料６９のこうした滴がプラズマ形成位置７３に到達するとき、レーザビーム６３が滴に当たり、ＥＵＶ放射放出プラズマがソースチャンバ４７の内部に発生する。パルスレーザの場合、これにはレーザ放射のパルスのタイミングを滴の位置７３の通過に一致させることが含まれる。述べたように、燃料は例えばキセノン（Ｘｅ）、スズ（Ｓｎ）、又はリチウム（Ｌｉ）でありうる。これらは数１０ｅＶの電子温度を有する高度にイオン化されたプラズマを生成する。より高いエネルギーのＥＵＶ放射は他の材料例えばＴｂ及びＧｂにより生成されうる。これらのイオンの脱励起および再結合の間に生成された強力な放射は、位置７３でプラズマから放出される所望のＥＵＶを含む。プラズマ形成位置７３及びアパチャー５２はそれぞれコレクタ５０の第１焦点及び第２焦点に配置されており、ＥＵＶ放射は垂直入射コレクタミラー５０によって中間焦点ＩＦに集束される。

ソースチャンバ４７から発する放射ビームは、図２において放射ビーム５６により示されるようにいわゆる垂直入射リフレクタ５３、５４を介して照明システムＩＬを通過する。垂直入射リフレクタは、支持部（例えばレチクルテーブル又はマスクテーブル）ＭＴ上に位置決めされたパターニングデバイス（例えばレチクル又はマスク）へとビーム５６を向ける。パターンが付与されたビーム５７が形成され、投影システムＰＳによって反射性要素５８、５９を介して、ウェーハステージ又は基板テーブルＷＴによって運ばれる基板に結像される。例えば、図２に示す２つの要素５８、５９よりも１つ、２つ、３つ、４つ、又はそれより多数の反射性要素があってもよい。放射コレクタ５０に類する放射コレクタは先行技術から知られている。

当業者に知られるように、Ｘ、Ｙ、Ｚ基準軸が、本装置、その各種構成要素、及び放射ビーム５５、５６、５７の形状及び挙動を測定し記述するために定義されてもよい。装置の各部にてＸ、Ｙ、Ｚ軸の局所的な基準枠が定義されてもよい。Ｚ軸はシステムの所与の位置での光軸Ｏの方向に広く一致し、パターニングデバイス（レチクル）ＭＡの面に概ね垂直であり基板Ｗの面に垂直である。ソースモジュール（装置）４２においては、Ｘ軸は燃料流（６９、後述）の方向に広く一致する一方、Ｙ軸はそれに直交し、示されるように紙面外を指す。ところが、レチクルＭＡを保持する支持構造ＭＴの近くでは、Ｘ軸は通例、Ｙ軸に平行とされる走査方向に直角である。便宜上、図２の概略図でこの領域において、Ｘ軸は、同様に表記されるように、紙面外を指す。これらの表示は本分野において慣用されており、便宜上本書に採用される。原理的には、装置及びその挙動を記述するのに任意の基準枠を選ぶことができる。

望まれるＥＵＶ放射に加えて、プラズマは例えば可視、ＵＶ、及びＤＵＶ範囲内のその他の波長の放射を生み出す。レーザビーム６３からのＩＲ放射も存在する。非ＥＵＶ波長は照明システムＩＬ及び投影システムＰＬにおいて求められていないので、非ＥＵＶ放射を遮るよう種々の対策が配備されてもよい。図２において概略的に示すように、透過型ＳＰＦが仮想ソース点ＩＦの上流に適用されてもよい。こうしたフィルタに代えて又はそれに加えて、フィルタ機能は、他の光学系に統合されることができる。例えば、コレクタ５０及び／又はミラー５３、５４等に、より長いＩＲ波長を仮想ソース点ＩＦから外すよう逸らすために調整された格子構造を設けることによって、回折フィルタが統合されることができる。よって、ＩＲ、ＤＵＶ、及びその他の不所望の波長用のフィルタが、ビーム５５、５６、５７の経路に沿ってソースモジュール（放射システム４２）、照明システムＩＬ、及び／又は投影システムＰＳの内部の１つ以上の場所に設けられてもよい。

燃料例えば液体スズを送出するために、液滴生成器又はターゲット材料供給部７１がソースチャンバ４７の内部に構成されており、プラズマ形成位置７３に向かう液滴流は燃やされる。動作時において、燃料液滴それぞれをプラズマに変えるよう放射のインパルスを送るように、レーザビーム６３がターゲット材料供給部７１の動作と同期して送出されてもよい。液滴の送出の周波数は、数キロヘルツ、又は数十若しくは数百キロヘルツであってもよい。実際には、レーザビーム６３は、レーザシステム６１によって少なくとも２つのパルスとして送出されてもよい。すなわち、限られたエネルギーをもつプレパルスＰＰがプラズマ位置への液滴の到達前に液滴に届き、燃料材料を小さい雲へと気化する。次に、レーザエネルギーをもつメインパルスＭＰがその雲に所望の位置で届き、プラズマを生成する。典型例においては、プラズマの直径は約２〜３ｍｍである。トラップ７２が包囲構造４７の反対側に設けられており、理由は何であれプラズマに変わっていない燃料を捕捉する。

図３は、図２に示すものに代えて使用されうる代替的なＬＰＰソース構成を示す。主な違いはメインパルスレーザビームが中間焦点ＩＦの方向から燃料液滴に向かうことであり、集光されたＥＵＶ放射はメインレーザパルスを受けた方向に概ね放出される。

図３は、メインレーザビーム送出システム１３０を示し、これがプラズマ形成位置１３２に送出されるメインパルスビーム１３１を発する。ビーム送出システムの少なくとも１つの光学素子、本例では折り曲げミラー１３３が、プラズマ位置１３２と中間フォーカスとの間で光軸上に配置されている（ここで「折り曲げ」との用語はビームの折り曲げを指すのであり、ミラーを折り曲げるのではない。）。位置１３２でプラズマが発するＥＵＶ放射１３４、又は、光軸Ｏに沿って折り曲げミラー１３３へと再び向けられるのではない少なくとも大部分は、かすめ入射コレクタ１３５によって集光される。この種のコレクタは本分野で既に知られているが、通例それは放電生成プラズマ（ＤＰＰ）ソースに使用されており、ＬＰＰソースではない。デブリトラップ１３６も示されている。プレパルスレーザ１３７が設けられており、プレパルスレーザビーム１３８を燃料液滴に送出する。この例においては、プレパルスエネルギーは、中間焦点ＩＦと反対を向く燃料液滴の側面に届けられる。この概略図に示される要素は縮尺通りではないことは理解すべきである。

図４は、基板ステージ４００を示す。基板ステージ４００は、第１基板ホルダ４１０を含み、基板ホルダ４１０は、例えばチャック・ウェーハテーブルアセンブリを備える（このウェーハテーブルは図１及び図２に示すウェーハテーブルＷＴであってもよい）。図４においては、チャック及び基板テーブルが概略的に一つの部分（基板ホルダ４１０）として示されているが、一般にはそれらは別々の部分であってもよい。図４に示されるように、基板Ｗは基板ホルダ４１０によって保持されることができる。例えば、基板Ｗは、投影ビームによって照明されて、パターニング構造からのパターンが使用時に基板に転写されることができる。こうした投影ビーム及びパターニング構造は図４に示されていないが、それらを例えば図１及び図２に関し上述したように構成することができることは、当業者に明らかである。

基板ステージ４００及び／又は基板ホルダ４１０は種々の方式で構成されうる。例えば、基板ホルダ４１０の支持側すなわち使用時に基板Ｗに面する支持側は、支持突起またはバール４２０を備えてもよい。こうした突起は使用時に基板Ｗの表面に機械的に接触することができる。

基板ホルダ４１０は、冷却水などの熱交換流体を利用する温調システムを含む。温調システムは基板ホルダ４１０へと及び／又は基板ホルダ４１０を通って熱交換流体を供給するよう構成される。例えば、基板ホルダ４１０は、チャネル４３０を含んでもよく、使用時に基板ホルダ４１０を冷却するよう冷却水が供給されることができる。他の用途においては基板ホルダを昇温することが望まれるかもしれない。その場合、温調システムは基板ホルダを加熱するよう動作してもよい。

現時点ではＥＵＶシステムのソースパワー出力が低いので、基板に達する熱量は小さい。したがって、基板ホルダ４１０の温度を監視するために水供給部における温度センサを使用して、基板ホルダ温度を熱的に制御することによって許容可能な性能を得ることは可能である。これらのセンサは通常、クランプ内部の水チャネルの出口に配置されている。ところが、ソースパワーが増加し、それ故に基板Ｗ及び基板ホルダへの熱負荷が増すにつれて、そうした構成は、基板ホルダ４１０の温度の許容可能な制御のために十分に素早く反応することがもはやできなくなるであろう。

概して２つの主たる問題がある。すなわち、
基板の露光中に熱負荷が基板Ｗ及び基板ホルダ４１０を変形させ、その結果オーバレイ誤差が生じることと、
前回の基板Ｗの露光後の基板ホルダ４１０の不十分な熱的回復もまたオーバレイ誤差をもたらすことである。

［基板及び基板ホルダを変形させる熱負荷］
典型的なＥＵＶソースは、ＥＵＶ、ＤＵＶ（深紫外）、及びＩＲ（赤外）熱負荷を基板及び基板ホルダ上に生み出す。基板ホルダへのＩＲ熱負荷は基板の反射率及び透過率に依存する。例えば、ＥＵＶ負荷の約１００％が露光中に基板にかかるのに対し、典型的にＩＲ負荷の約２５％が基板にかかるにすぎない。ＩＲ負荷の残りの７５％は基板ホルダにかかる。これらの熱負荷は（２５０Ｗのソースについて）０．４４Ｗに達すると予想される。

制御されなければ、熱負荷は基板及び基板ホルダに機械的変形をもたらし、それによりオーバレイ誤差が生じる。機械的変形の原因の一部は基板の膨張にあり、一部は基板ホルダの膨張にある。シリコン（Ｓｉ）基板とシリコンカーバイド（ＳｉＳｉＣ）基板ホルダとは熱膨張係数に違いがあり、そのため、基板ホルダ上部のバールの剛性によって部分的に抑制されるものの、基板は基板ホルダより大きく膨張することになる。

この全体的な膨張は最大２ｎｍのオーバレイ誤差につながりうる。その約１／３は基板ホルダの変形に起因しうるものであり、約２／３は基板自体の変形に起因しうるものである。これは概算であり、基板ホルダ及び基板それぞれにかかる実際の熱負荷に依存し、基板ホルダと基板との間の熱的結合にも依存する（結合が良好であれば総グリッド変形への基板ホルダの寄与分が大きくなる）。水供給温度を監視することにより基板ホルダ温度を監視するという上述の温調システムでは、十分な時間内にこれを補償するには遅すぎる。

図５は、図４の構成の部分（一端）を、熱負荷５００、５１０を適用する前（上部）と後（下部）とで示す。熱負荷５００は、基板への熱負荷であり、ＥＵＶ／ＤＵＶ及びＩＲ放射と（基板に当たるガス流れをもたらす）動的ガスロック機構からのガス流れの結果である。熱負荷５１０は、基板ホルダへの熱負荷であり、基板を通じて伝わるＩＲ放射の結果である。生のグリッド変形は次のように近似されることが示される（一次近似）。

ここで、Δｘ_{ｗａｆｅｒ}は、熱負荷の適用前後の基板直径の違いであり、Δｘ_{ｃｌａｍｐ}は、熱負荷の適用前後の基板ホルダサイズの違いであり、ｋ_{ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ}は、基板膨張への基板ステージ・基板ホルダシステムの剛性の影響を表す。フォーカス露光モデルがＲＧＤをより正確に計算するために使用されてもよい。

［基板ホルダの不十分な熱的回復］
図６は、ソースパワーが高いとき水供給内センサ技術を使用したと仮定して、熱的履歴により基板から基板へと生じる影響による問題を概略的に示す。時間（横軸）に対し基板ホルダ温度（縦軸）の線を示す。４つの期間が表記されている。すなわち、ｔ_{ＦｉＷａｗ１}は１枚目の基板のファインアライメントの時間であり、ｔ_{ＥＸＰｗ１}は１枚目の基板の露光時間であり、ｔ_{ＦｉＷａｗ２}は２枚目の基板のファインアライメントの時間であり、ｔ_{ＥＸＰｗ２}は２枚目の基板の露光時間である。理解されるように、基板ホルダが時間ｔ_{ＥＸＰｗ１}に得た熱のすべてが時間ｔ_{ＦｉＷａｗ２}で除去されるわけではない。その結果、期間ｔ_{ＥＸＰｗ２}の開始時の温度が期間ｔ_{ＥＸＰｗ１}の開始時の温度より高い。これは直接に最大０．８ｎｍのオーバレイ誤差をもたらす。

基板ホルダ温度を直接測定するために基板ホルダ上に温度センサを設ければ、水供給温度を直に測定する温度センサに比べてかなり速い応答が可能となるであろうから、基板ホルダ及び基板の温度の制御を改善することが可能であろう。しかし、現在の静電クランプ（ＥＳＣ）型基板ホルダは、基板ホルダの本体（ＳｉＳｉＣ本体）内に温度センサを製造することが非常に難しい。

したがって、基板ホルダの縁に温度センサを配置することが提案される。これは基板ホルダ本体内にセンサを配置するより容易である。この場合、相関計算が、基板ホルダ縁部でセンサにより測定される温度値から平均基板ホルダ温度を計算するよう実行されるべきであり、それにより温調システムコントローラに正確な入力を与える。

図７は、そうした構成を示す。（基板が装着された）基板ホルダ７００及び基板ホルダ外周の６つのセンサ７１０が示される。ここに示すセンサの数及び実際の配列は純粋に例示であり、６つより多くの又はそれより少ないセンサであってもよく、センサは異なる配列であってもよいことに留意すべきである。

相関計算は、位置依存相関係数を使用して実行される。この位置依存とは、外乱負荷（すなわち露光負荷）が適用される位置をいい、他の物理的レイアウトを有する基板ホルダについては異なることになる。図７（ａ）から図７（ｃ）はそれぞれ、異なる場所に適用される熱負荷７２０を示す。図７（ａ）においては熱負荷が座標Ｘ１、Ｙ１に適用され、図７（ｂ）においては熱負荷が座標Ｘ２、Ｙ２に適用され、図７（ｃ）においては熱負荷が座標Ｘ３、Ｙ３に適用される。

個別のセンサの計測値が平均基板ホルダ温度を計算するために使用される。これは次の等式を使用して実行することができる。

ここで、ｄＴ_ａｖは、平均温度の変化量であり、ｉはセンサ番号であり（この例ではｎ＝６）、ｄＴｅｄｇｅ（ｔ）_ｉは、基板ホルダ縁部で各センサにより直接測定された温度であり、ａ（ｘ，ｙ）_ｉは、位置依存相関係数である。相関係数は、実験により決定し又はフォーカス露光モデル分析により推定することができる。また、これら方法の組み合わせも使用されうる。相関係数は、１枚の基板のイメージングにありうるすべてのルーティング及びタイミングシーケンスについて同じであるように定められるべきであり、そうすれば異なるルーティング及びタイミングを用いるイメージングに際し新たな一組の相関係数を定める必要がない。こうして、本構成は、露光中のタイミングの違いにロバストである。

上記ではとくに基板支持部を述べているが、発明の概念はパターニングデバイス（すなわちマスク又はレチクル）支持部にも適用可能であると理解すべきである。しかし、現在のところパターニングデバイス支持部は低伝導材料で形成されがちであり、これは、縁部上のセンサが温度外乱にそれほど迅速には反応できないことを意味する。したがって、本書に述べる概念を適用する場合には、パターニングデバイス支持部も高伝導材料で形成されることが好ましいかもしれない。

本書ではＩＣの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、ここに説明した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案内パターン及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有しうるものと理解されたい。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウェーハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本書に言及された基板は露光前または露光後において、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／又は検査ツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらの又は他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本明細書における基板という用語は、処理された多数の層を既に含む基板をも意味し得る。また、本書に説明される概念は、レチクル検査ツールなどのツール、又はプラズマエッチング及び成膜装置にも適用可能でありうる。

上記では光リソグラフィにおける本発明の実施の形態の使用に具体的に言及したかもしれないが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用されうるものであり、文脈が許す場合、光リソグラフィに限られるものではないことは理解されよう。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に生成されるパターンを決める。パターニングデバイスのトポグラフィが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化された後パターニングデバイスはレジストから外され、レジスト上にはパターンが残される。

「レンズ」という用語は、文脈が許す場合、屈折光学部品、反射光学部品、磁気的光学部品、電磁気的光学部品、静電的光学部品を含む各種の光学部品のうちいずれか１つ、又はこれらの組み合わせを指し示してもよい。

本発明の具体的な実施の形態が上述されたが、本発明は説明したもの以外の形式で実施されてもよい。例えば、本発明のいくつかの態様（例えば相関計算に関するもの）は、上記に開示した方法を記述する機械で読み取り可能な命令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形式をとってもよいし、そうしたコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）であってもよい。上記の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、後述の特許請求の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、当業者には明らかなことである。

Claims

基板又はパターニングデバイスを保持する支持構造と、
支持構造の温度を制御する温調システムと、
支持構造の外縁に配置され支持構造の温度を外縁で測定するよう動作可能な１つ以上の温度センサと、を備え、温調システムは、温度センサにより測定される温度値から支持構造の平均温度を計算するよう動作可能である支持構造装置。
複数の温度センサが支持構造の外縁に配置され、複数の温度センサは、支持構造の外縁まわりに等間隔である、請求項１に記載の支持構造装置。
支持構造の平均温度は、支持構造に装着される基板又はパターニングデバイスに適用される熱負荷の位置に依存する位置依存相関係数を使用して計算される、請求項１又は２に記載の支持構造装置。
支持構造の平均温度は、各温度センサにより測定される各温度値にそれぞれ適切な位置依存相関係数を乗じたものを合計することによって計算される、請求項３に記載の支持構造装置。
相関係数は少なくとも一部が実験により予め決定されている、請求項３又は４に記載の支持構造装置。
相関係数は少なくとも一部がフォーカス露光モデル分析によって予め決定されている、請求項３から５のいずれかに記載の支持構造装置。
相関係数は１枚の基板のイメージングにありうるすべてのルーティング及びタイミングシーケンスについて同じであるように予め決定されている、請求項３から６のいずれかに記載の支持構造装置。
温調システムは、計算された平均温度を支持構造の温度を制御するためのフィードバック入力として使用するよう動作可能である、請求項１から７のいずれかに記載の支持構造装置。
各センサは、支持構造の温度を支持構造の外縁で該センサの場所で直接測定するよう動作可能である、請求項１から８のいずれかに記載の支持構造装置。
請求項１から９のいずれかに記載の支持構造装置を備える、半導体製造プロセスにおける使用のための装置。
放射ビームを生成するよう構成されるリソグラフィ装置と、投影チャンバ内部にあり基板の目標部分に放射ビームを投影するよう構成される投影システムと、を備える、請求項１０に記載の装置。
支持構造によって保持される基板又はパターニングデバイスの検査のための検査装置を備える、請求項１０に記載の装置。
プラズマエッチング及び成膜装置を備える、請求項１０に記載の装置。
支持構造の温度を制御する方法であって、
支持構造の温度を支持構造の外縁の１つ以上の点で測定することと、
支持構造に装着される基板又はパターニングデバイスに適用される熱負荷の位置に適切な位置依存相関係数を各測定温度に乗算することと、
支持構造の平均温度を取得するよう上記乗算ステップから得られる値を合計することと、を備える方法。
計算された平均温度を支持構造の温度を制御するためのフィードバック入力として使用することを備える、請求項１４に記載の方法。
相関係数を決定する初期ステップを備える、請求項１４又は１５に記載の方法。
相関係数は少なくとも一部が実験により決定される、請求項１６に記載の方法。
相関係数は少なくとも一部がフォーカス露光モデル分析により決定される、請求項１６又は１７に記載の方法。
相関係数は１枚の基板のイメージングにありうるすべてのルーティング及びタイミングシーケンスについて同じであるように決定される、請求項１６から１８にいずれかに記載の方法。