JP2022502709A - 冷却フードの高速温度制御のためのガス混合 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明は、物理的構成要素の熱条件を設定値から新設定値に変更するよう構成されるサブシステムを備えるシステムに関し、サブシステムは、第１温度を有する第１調整流体と、第１温度とは異なる第２温度を有する第２調整流体とを受けるよう動作し、物理的構成要素に前記第１調整流体と前記第２調整流体の混合体を供給するよう動作する混合器と、前記新設定値に依存して前記混合器を制御するよう構成されるコントローラと、を備える。また、リソグラフィ装置を動作させる方法が記載されるとともに、本書に記載されるシステムまたは本書に記載される方法に係るシステムを用いて製造されるデバイスが記載される。【選択図】図２

Description

［関連出願へのクロスリファレンス］
本出願は、２０１８年１０月５日に出願されたＥＰ出願１８１９８７５８．７および２０１９年９月１２日出願されたＥＰ出願１９１９７０２４．３の優先権を主張する。両出願は、その全体が参照により本書に組み込まれる。

［技術分野］
本発明は、リソグラフィ装置における使用に適したシステム、および、リソグラフィ装置を用いる使用に適した方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上に与えるよう構築される機械である。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。リソグラフィ装置は、例えば、基板上に設けられる放射感受性材料（レジスト）の層上にパターニングデバイス（例えばマスク）におけるパターンを投影できる。

基板上にパターンを投影するため、リソグラフィ装置は電磁放射を使用できる。この放射の波長は、基板上に形成可能なフィーチャの最小サイズを決める。４−２０ｎｍの範囲内、例えば６．７ｎｍまたは１３．５ｎｍの波長を有する極端紫外（ＥＵＶ）を用いるリソグラフィ装置は、例えば、１９３ｎｍの波長を有する放射を用いるリソグラフィ装置よりも小さなフィーチャを基板上に形成するために使用できる。

基板上にパターンを投影するために使用する放射ビームは、その基板にかなりの量の熱を供給し、基板の局所加熱を生じさせるであろう。加熱によって生じる基板の局所膨張は、基板上にすでに存在するパターンに投影パターンを重ねる精度を低下させるであろう。

参照によりその全体が本書に援用されるＷＯ２０１８／０４１５９９は、基板の上方であって露光領域に隣接して配置される冷却要素を備え、冷却要素が基板テーブル上に保持される基板から熱を除去するように構成されるリソグラフィ装置の使用に適した冷却装置を記載する。基板から冷却要素に熱を輸送するために、冷却要素と基板の間にガスが供給されうる。ガス圧力および冷却要素と基板の間隔は、基板の適応係数が基板から冷却要素への熱伝達に有意な影響を与えないように組み合わされうる。知られているように、適応係数は、ガスと界面（例えば基板）の間のエネルギー伝達の効率を表すために用いられる量である。冷却装置自体は、冷却要素が所望の温度に保持されるように熱的に調整されうる。例えば、冷却装置は、冷却要素から熱を除去するように構成される熱除去システムを含みうる。熱除去システムの実装例は、流体冷却システムを含みうる。流体冷却システムは、調整流体（例えばガス）を冷却するための冷却器を含み、冷却器は、冷却要素から離れて配置されうる。流体冷却システムはまた、冷却要素を冷却するために冷却された調整流体を冷却要素に供給するよう構成される入口導管と、調整流体が冷却要素から熱を吸収した後に冷却要素から調整流体を除去するよう構成される出口導管とを含みうる。ＷＯ２０１８／０４１５９９の主題は、特徴が技術的に両立しない場合を除いて、本発明の任意の態様の主題と組み合わせることができ、そのような組み合わせの全ては、本書にて明示的に開示され、カバーされる。

基板に伝達されるエネルギーの量が変動しうるため、適切な温度の維持に必要な冷却能力も変動しうる。例えば、ＥＵＶリソグラフィ装置において、シリコンウェハ上の異なる層の結像は、異なるパワー設定の使用を必要としうる。同様に、異なる種類のレジストも、異なるパワーの使用を必要としうる。冷却要素の冷却能力の切り替えには遅延があり、所望の温度の達成、したがって所望の冷却能力の達成に時間がかかるため、リソグラフィ装置のスループットに悪影響を与えうる。代替的または追加的に、冷却能力の切り替えの遅延によって基板が望ましくない温度になるかもしれず、これは、基板上に投影されるパターンの精度を低下させるかもしれない。

冷却要素を基板に近づくように移動させることで冷却能力を変更できるかもしれないが、結像するウェハに要素が接触してウェハにダメージを与える危険性がある。さらに、冷却要素を基板から離れすぎるように移動させることで放射が遮蔽され、スループットを低下させたり、パターン放射ビームに不正確性を導入したりする可能性がある。

冷却要素と基板の間のガスの圧力を変更することは、システムの冷却能力の変更に使用できる。しかしながら、リソグラフィ装置内の圧力は、特定の制限内にする必要があるため、使用できる圧力は限られた範囲しかなく、この範囲は、必要とされる冷却能力において必要な変動を提供するには十分ではないかもしれない。

加えて、リソグラフィ装置の動作中に冷却を提供する必要がある一方で、特定の状況では、リソグラフィ装置の一以上の構成要素を、例えば２２℃などの室温と実質的に等しいか、室温よりもわずかに高い安定した温度にする必要があるかもしれない。これは、キャリブレーション目的であってもよい。既存のシステムは冷却のみを提供しうるため、室温といった０℃を超える安定した温度を提供することはできない。

さらに、調整流体の冷却または加熱に用いる冷却器の能力（パワー）を増加または減少させることにより調整流体の温度を変更することが可能かもしれないが、関心のある場所における調整流体の温度変更は、冷却器が冷却装置から離れて配置される結果、遅延しうる。これは、調整流体の温度が変更される間、リソグラフィ装置の全体としてのスループット（単位時間あたりに処理される基板数）のロスにつながりうる。

特定されている課題または従来技術に関連する他の課題に対処するシステムを提供することが望ましい。

本出願は、全般的にＥＵＶリソグラフィ装置について言及するが、本書に記載されるシステムおよび方法は、他の種類のリソグラフィ装置にも適用可能であることが理解されよう。

本発明は、上記で特定されている課題を鑑みてなされた。

本発明の第１の態様によれば、物理的構成要素の熱条件を設定値から新設定値に変更するよう構成されるサブシステムを備えるシステムが提供され、サブシステムは、第１温度を有する第１調整流体と、第１温度とは異なる第２温度を有する第２調整流体とを受けるよう動作し、物理的構成要素に第１調整流体と第２調整流体の混合体を供給するよう動作する混合器と、新設定値に依存して混合器を制御するよう構成されるコントローラと、を備える。

異なる温度の第１調整流体と第２調整流体を、関心のある場所（例えば冷却要素）に可能な限り近くで混合することは、関心のある場所で得られる混合体の温度を迅速かつ正確に制御することを可能にし、安定した温度を有する調整流体の提供を可能にする。混合調整流体の温度は、第１および第２調整流体の比率の調整により変更できるため、熱交換器を介した能動的な加熱または能動的な冷却を通じて混合調整流体の温度が変更されるのを待つ必要がない。したがって、本発明に係るサブシステムは、調整流体の温度制御に使用する冷却器（または加熱器）の能力（パワー）を調整することにより冷却（または加熱）能力が調整されるシステムに比べて、サブシステムの能力（パワー）のより迅速な切り替えを提供する。リソグラフィ装置では、基板温度の非常に小さな変動でさえ、基板上にパターンが投影される精度を低下させる誤差（エラー）につながる可能性がある。特に、意図された範囲外で基板を加熱すると、基板テーブルのバールに対して基板が滑る可能性がある。基板はまた、熱的に生じる変形によって、リソグラフィ装置の動作の基礎となる基板モデルに厳密に適合しなくなるように基板形状が変化する可能性があり、その結果、精度の低下につながりうる。

混合器は、非常に低温、例えば−１００℃以下程度の低い温度で流体を受けて混合可能な任意の混合器であってもよい。他の実施の形態において、混合器は、−２００℃から１００℃の範囲の温度で流体を受けて混合することが可能である。ある別の実施の形態では、混合体、つまり混合器から供給される混合体は、−１００℃から５０℃の温度を備える。

コントローラは、混合器を制御して、所望の温度の混合調整流体を提供するために組み合わされる第１調整流体および第２調整流体の量を変化させることが可能である。任意の適切なコントローラを用いてもよい。コントローラは、一以上のセンサからの情報に依存して、第１調整流体と第２調整流体の混合体を調整するよう構成されてもよい。一以上のセンサは、温度感知センサ、例えば温度計または熱電対を備えてもよく、これらは第１および第２調整流体の温度または混合体の温度をモニタする。一以上の温度センサは、抵抗温度計を備えてもよい。一以上の温度センサは、ＰＴ１００センサまたはＰＴ１０００といった白金抵抗（ＰＴ）温度計であってもよい。コントローラは、一以上のセンサから出力を受け取ってもよく、第１および第２調整流体の温度に依存して、および、第１および第２調整流体の混合体の所望の温度に依存して、コントローラは、混合器を制御して、第１および第２調整流体の混合体における第２調整流体に対する第１調整流体の比率を変化させてもよい。したがって、コントローラは、第１調整流体の温度と第２調整流体の温度の間の温度の混合調整流体を提供することが可能である。これは、第１および第２調整流体のいずれかの温度が変更されるのを待つことなく実行可能である。さらに、調整流体の加熱または冷却に用いる装置のパワーを調整することにより調整流体の温度が変更可能となる場合に比べて、熱的に調整すべき物理的構成要素（冷却要素または冷却フードであってもよい）のより近くに混合器を配置することが可能である。

システムは、リソグラフィ装置であってもよく、好ましくはＥＵＶリソグラフィ装置であってもよい。

サブシステムは、物理的構成要素を冷却するための冷却装置、例えば、ＷＯ２０１８／０４１５９９に開示されるリソグラフィ装置の冷却要素または冷却フードを含んでもよい。特定の実施の形態において、サブシステムは、物理的構成要素、例えばリソグラフィ装置の冷却要素または冷却フードを加熱するための加熱装置を代替的または追加的に含んでもよい。冷却要素または冷却フードの用語は、使用中、その主な目的が冷却、つまり熱の抽出の提供であることを理由に使用されることが理解されよう。そうであったとしても、これは、冷却要素または冷却フードが熱の提供、つまり、熱の供給に用いられることを除外するものではない。

物理的構成要素は、基板であってもよいし、基板サポートまたは基板テーブルであってもよいし、リソグラフィ装置の任意の他の構成要素であってもよい。

設定値は、温度であってもよい。より大きな冷却能力が必要な場合、新設定値は、初期設定値の温度よりも低い温度であってもよい。逆に、より少ない冷却能力が必要な場合、新設定値は、初期設定値の温度よりも高い温度を表してもよい。

第１および第２調整流体は、同じであってもよいし、互いに異なってもよい。一態様において、第１および第２調整流体は、窒素を備える。例えば水素やヘリウムといった−１００℃の温度で流体である他の材料が用いられてもよいことが理解されよう。窒素は、入手が容易であり、低コストであり、全般的に安全であるために好ましい。代替的に、異なる流体の混合物が調整流体として用いられてもよい。

クリーンルーム環境内に供給される窒素ガスは、一般的にクリーンルームの雰囲気温度に対して±５Ｋの温度安定性仕様を有する。クリーンルーム自体は、約２０℃から約２４℃の温度安定性仕様を有する。その結果、調整されていない形態における窒素ガスの温度は、約１５℃から約２９℃の範囲内となりうる。このように、窒素の温度は、特に良く制御されていない。

本出願の装置は、調整されていないかもしれない第１調整流体と、調整されうる第２調整流体とを混合することにより、この問題を克服できる。調整されるとは、調整流体の温度が加熱または冷却によって事前に選択されたレベルに調整されていることを意味する。調整されていないとは、調整流体の温度が調整されておらず、温度変動の影響を受けていることを意味する。

冷却要素または冷却フードは、本体を備え、本体の最下面に開いた空洞が設けられており、さらに、空洞にガスを供給するよう構成されるガス供給導管を備える。ガス導管は、冷却要素の空洞内の圧力を制御可能である。

空洞は、基板の上面とともに、ガス供給導管によって供給されるガスを受ける体積を形成するよう構成されてもよい。空洞は、使用する基板の上面から１ｍｍ未満となる屋根を有してもよい。

本体は、ガス供給導管に接続されるチャンバをさらに含んでもよく、チャンバの床には開口が設けられてもよい。他の実施の形態において、冷却要素は、ガス供給流体に接続されるチャンバを有する追加の本体をさらに備えてもよく、チャンバの床には開口が設けられてもよい。

チャンバの床の開口は、穴の列、または、穴のアレイを備えてもよい。

冷却要素は、チャンバのいずれかの側部に設けられる追加のチャンバを備えてもよく、追加のチャンバは、異なるガス供給導管に接続されてもよい。

冷却要素の本体は、３ｍｍ以下の厚さを有してもよい。

冷却要素は、２００パスカル以上の圧力でガスを供給するよう構成されるガス供給器を備えてもよい。ガス供給器は、１００ｋＰａ以上の圧力でガスを供給するよう構成されてもよい。ガス供給器は、約５００ｋＰａ以上の圧力でガスを供給するよう構成されてもよい。任意の圧力が熱の除去に適しうるが、ガス圧力の増加によりガス濃度が増加し、その結果、ガス濃度が高くなるほどより効率的に熱を除去できる。

冷却要素は、冷却要素と基板の間隔を設定するよう構成される搬送手段を備えてもよい。一実施の形態において、冷却要素は、使用中の基板から２０ミクロン以上の間隔を有するよう構成されてもよい。

冷却要素は、使用中の基板から２００ミクロン以下の間隔を有するよう構成されてもよい。

冷却要素は、冷却要素と基板の間で生じる接触を防止または抑制するクッションとして機能する、冷却要素の直下から外側に向かうガスの流れを提供するよう構成されてもよい。

冷却要素は、予期しない動きが検出された場合に基板から冷却要素を引き離すよう構成される引き込み機構を含むサポート上に設けられてもよい。

冷却要素は、基板上に液滴を向けるよう構成されるノズルのアレイを備えてもよい。

冷却要素は、使用中の基板から５０ミクロン以上の間隔を有するよう構成されてもよい。

冷却要素は、１ミリメートル以上の間隔を有するよう構成されてもよい。

ある実施の形態において、ガスは１０００パスカルの圧力の水素であり、レジスト面と空洞の屋根の間隔が約０．５ｍｍである。この実施の形態において、レジスト面と空洞屋根の間の熱伝達適応係数は、約３００Ｗ／ｍ^２Ｋでありうる。

一実施の形態において、サブシステムは、冷却装置と、第１調整流体と第２調整流体の混合体を混合器から冷却要素または冷却フードへ流すよう構成される混合調整流体導管とを備え、混合調整流体導管は、さらに冷却装置に埋め込まれる。例えば、冷却装置は、上述の実施の形態の冷却要素または冷却フードであってもよい。ある別の一般化した実施の形態において、サブシステムは、第１調整流体と第２調整流体の混合体を混合器から物理的構成要素へ流すよう構成される混合調整流体導管を備え、混合調整流体導管は、物理的構成要素内に埋め込まれる。

本発明の第１の態様に係るシステムのコントローラは、設定値および新設定値に依存せずに、物理的構成要素に向かう混合体の質量流量の大きさを維持するように混合器を制御するよう動作してもよい。つまり、混合体の質量流量は、温度が変更されたとしても実質的に安定した量に維持される。安定した質量流量を保持することは、サブシステムを通過する調整流体の熱質量が一定に維持されることを確実にし、サブシステムの冷却能力の精確な制御を可能にする。安定した質量流量はまた、流れによって振動が生じる可能性を低減する。

サブシステムは、混合器への第１調整流体の第１質量流量を制御するよう動作する第１マスフローコントローラと、混合器への第２調整流体の第２質量流量を制御するよう動作する第２マスフローコントローラと、を備え、コントローラは、新設定値に依存して第１マスフローコントローラおよび第２マスフローコントローラを制御するよう動作してもよい。

このようにして、第１および第２マスフローコントローラは、混合器へ流れ込む第１および第２調整流体の質量を調整し、これにより、調整流体の安定した質量流量を維持しながら、得られる混合調整流体の温度を制御するよう動作可能である。

サブシステムは、第１温度の大きさを制御する制御可能な冷却器、および、第２温度の大きさを制御する制御可能な加熱器の少なくとも一方を備えてもよい。

第１調整流体の温度と第２調整流体の温度の間の温度が実現されるように混合される第１および第２調整流体の量を制御可能であるが、所望の温度範囲となる混合調整流体を実現するために、第１および／または第２調整流体が加熱または冷却される必要がある。第１および／または第２調整流体は、第１および第２調整流体が混合されるときに所望の温度が実現されるように、混合調整流体の所望の温度を下回るまたは上回るように加熱または冷却される必要がある。

システムは、基板サポート上に保持される半導体基板上に投影光学系を介してパターンを結像するための電磁放射を用いるよう構成されるリソグラフィ装置を備えてもよく、物理的構成要素は、リソグラフィ装置内に収容されており、投影光学系と基板サポートの間にある冷却フードを備え、冷却フードは、半導体基板に入射する放射により生成される熱を半導体基板から抽出するよう動作する。

混合器は、リソグラフィ装置内に収容されてもよい。他の実施の形態において、混合器は、リソグラフィ装置の露光チャンバ内に配置されてもよい。

リソグラフィ装置は、第１調整流体を受けるための第１入口と、第１入口から混合器へ第１調整流体を流すように構成される第１導管と、第２調整流体を受けるための第２入口と、第２入口から混合器へ第２調整流体を流すように構成される第２導管と、を備えてもよい。

第１および／または第２導管は、真空断熱されてもよい。知られているように、真空断熱された導管は、空気または任意の他のガスが排気された気密筐体内に収容される。真空断熱は、伝導および対流を通じた熱損失が可能な限り最小化されるため、調整流体が流路を通過する際の温度変化量を制限する。

サブシステムは、第１温度の大きさを制御するよう構成され、リソグラフィ装置の外部に収容される制御可能な冷却器、および、第２温度の大きさを制御するよう構成され、リソグラフィ装置の外部に収容される制御可能な加熱器の少なくとも一方を備えてもよい。

制御可能な冷却器および制御可能な加熱器は、メンテナンスのために冷却器または加熱器に容易にアクセス可能とするために、リソグラフィ装置の外部に収容されることが好ましい。加えて、冷却器または加熱器をリソグラフィ装置内に配置することは、リソグラフィ装置の一以上の他の構成要素に対する熱的な干渉を生じさせてしまう。

サブシステムは、第１調整流体と第２調整流体の混合体を混合器から物理的構成要素へ流すように構成される混合調整流体導管を備え、混合器および混合調整流体導管は、物理的構成要素の熱条件を所定時間内に制御するために、混合体を物理的構成要素に提供するよう構成されてもよい。一実施の形態において、混合調整流体導管は、物理的構成要素内に埋め込まれる。

リソグラフィ装置のアドリング（空運転）を最小化することが望ましく、したがって、冷却フードまたは冷却要素といった物理的構成要素の冷却能力を可能な限り迅速に変更可能であることが望ましい。リソグラフィ装置において、冷却能力は、用いる放射の出力（パワー）に依存し、高出力運転ではより大きな冷却能力が必要である。リソグラフィ装置のレチクルは、異なるウェハ層のそれぞれについて変更されうる。知られているように、レチクルまたはマスクは、半導体基板上に結像されるべきパターンを伝える。一般的に、異なるレチクルは、半導体基板の位置において異なる量または異なる空間密度の放射を生成する。したがって、露光の再開時に物理的構成要素を所望の温度とするために、レチクルの変更にかかる時間よりも短い時間内に、物理的構成要素の冷却能力が変更されることが望ましい。

このように、所定時間は、システムの能力変更に必要な時間以下である。このようにして、リソグラフィ装置でありうるシステムが新たな出力（パワー）で動作を開始する際に、物理的構成要素は正しい能力（パワー）となる。混合調整流体導管および（冷却フードまたは冷却要素でありうる）物理的構成要素の体積は、混合器から物理的構成要素へ所定時間内に通過する混合調整流体の体積以下であることが好ましい。このようにして、混合調整流体導管および物理的構成要素は、使用する出力（パワー）の変化の準備に備えて、所望の冷却能力を提供するために必要とされる温度の調整流体で洗い流される。所定時間は、リソグラフィ装置内でレチクルの変更に必要な時間であってもよい。

ある実施の形態において、システムは、物理的構成要路の熱条件を設定値から新設定値に所定時間内、好ましくは３０秒以内に変更するよう構成される。他の実施の形態において、システムは、連続するウェハの間に、物理的構成要素の熱条件を設定値から新設定値に変更する。他の実施の形態において、所定時間は、レチクルの変更にかかる時間よりも短い。好ましくは、これは、リソグラフィ装置の露光チャンバ内に混合器を収容することによって実現されてもよく、つまり、混合器が露光チャンバの内部に配置される。

一実施の形態において、サブシステムは、第１調整流体と第２調整流体の混合体を混合器から物理的構成要素へ流すように構成される混合調整流体導管を備え、混合調整流体導管はさらに、冷却装置内に埋め込まれる。

本発明の第２の態様によれば、リソグラフィ装置内の基板サポート上に保持される半導体基板上に露光領域を形成するパターン放射ビームを投影することと、半導体基板を冷却するために冷却装置を用いることとを備える方法が提供される。冷却装置は、基板サポートの上方であって露光領域に隣接して配置される冷却要素を備え、冷却要素は、半導体基板から熱を除去するよう作用する。この方法は、第１温度を有する第１調整流体および第２温度を有する第２調整流体を混合器に提供することと、冷却装置に提供される第１調整流体と第２調整流体の比率を制御するために混合器を制御することと、をさらに備える。

第１および第２調整流体を異なる温度で提供することにより、および、第２調整流体に対する第１調整流体の比率を制御することにより、所望の温度の混合調整流体を迅速かつ正確に提供可能である。これは、比率を非常に迅速に変更できるため、加熱装置または冷却装置によって調整流体の温度が変更されるシステムよりも高速である。

方法は、混合器への第１調整流体の第１質量流量を制御するために第１マスフローコントローラを動作させることと、混合器への第２調整流体の第２質量流量を制御するために第２マスフローコントローラを動作させることと、をさらに備えてもよい。

第１および第２マスフローコントローラは、混合器から冷却要素への実質的に一定の質量流量を維持するよう動作することが好ましい。

したがって、マスフローコントローラは、第２調整流体に対する第１調整流体の比率を変更するために用いることができ、これにより、混合調整流体の温度を調整し、冷却要素への調整流体の一定の質量流量も維持できる。

第１および第２調整流体の少なくとも一方の温度は、第１および／または第２調整流体の温度を制御するための制御可能な加熱器または制御可能な冷却器により変更されてもよい。

混合調整流体の所望の温度を実現可能にするために、第１および第２調整流体の一方の温度が混合調整流体の所望の温度を下回るようにし、かつ、第１および第２調整流体の他方の温度が混合調整流体の所望の温度を上回るようにすることが必要である。

第１および第２調整流体は、リソグラフィ装置内で混合されてもよい。リソグラフィ装置内で第１および第２調整流体を混合することは、混合調整流体が冷却要素へ進むのに必要な距離を最小化する。これは、冷却要素に到達する前に混合調整流体の温度が変化する量を最小化し、また、混合調整流体が冷却要素に到達することにより冷却要素の冷却能力を変化させるのにかかる時間を最小化する。特定の実施の形態において、方法は、リソグラフィ装置の露光チャンバ内で第１および第２調整流体を混合することにより、レチクルの変更にかかる時間よりも短い時間内に、および／または、連続するウェハの間に、および／または、３０秒以内に、冷却装置の熱条件を設定値から新設定値に変化させることをさらに備える。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様に係る装置を備えるリソグラフィ装置、または、本発明の第２の態様に係る方法を用いて製造されるデバイスが提供される。

冷却フードまたは冷却要素の能力をより迅速かつ精確に制御する能力とは、半導体ウェハなどのデバイスを結像できる精度が改善されることを意味する。

本発明の任意の態様に関して開示される特徴は、本発明の任意の他の特徴と組み合わされてもよい。

本発明の実施の形態は、単に例示を目的として、添付の概略図を参照しながら以下に説明される。
リソグラフィ装置および放射源を備えるリソグラフィシステムを示す図である。 本発明のある実施の形態に係るサブシステムを概略的に示す図である。 本発明の別の実施の形態に係るサブシステムを概略的に示す図である。

図１は、放射源ＳＯおよびリソグラフィ装置ＬＡを備えるリソグラフィシステムを示す。放射源ＳＯは、ＥＵＶ放射ビームＢを生成し、ＥＵＶ放射ビームＢをリソグラフィ装置ＬＡに供給するよう構成される。リソグラフィ装置ＬＡは、照明システムＩＬと、パターニングデバイスＭＡ（例えばマスク）を支持するよう構成されるサポート構造ＭＴと、投影システムＰＳと、基板Ｗを支持するよう構成される基板テーブルＷＴとを備える。

照明システムＩＬは、ＥＵＶ放射ビームＢがパターニングデバイスＭＡに入射する前に、ＥＵＶ放射ビームＢを調整するよう構成される。加えて、照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１を含んでもよい。ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１は一緒に、所望の断面形状および所望の強度分布を持つＥＵＶ放射ビームＢを提供する。照明システムＩＬは、ファセットフィールドミラーデバイス１０およびファセット瞳ミラーデバイス１１に加えて、または、代えて、他のミラーまたはデバイスを含んでもよい。

このように調整された後、ＥＵＶ放射ビームＢは、パターニングデバイスＭＡと相互作用する。この相互作用の結果として、パターンＥＵＶ放射ビームＢ’が生成される。投影システムＰＳは、パターンＥＵＶ放射ビームＢ’を基板Ｗ上に投影するよう構成される。この目的のため、投影システムＰＳは、基板テーブルＷＴによって保持される基板Ｗ上にパターンＥＵＶ放射ビームＢ’を投影するよう構成される複数のミラー１３，１４を備えてもよい。投影システムＰＳは、パターンＥＵＶ放射ビームＢ’に縮小係数を適用することにより、パターニングデバイスＭＡ上の対応するフィーチャよりも小さなフィーチャを持つ像を形成してもよい。例えば、４または８の縮小係数が適用されてもよい。投影システムＰＳは図１において二つのミラー１３，１４のみを有するように模式的に示されるが、投影システムＰＳは、異なる数のミラー（例えば六つまたは八つのミラー）を含んでもよい。

基板Ｗは、既に形成されたパターンを含んでもよい。この場合、リソグラフィ装置ＬＡは、パターンＥＵＶ放射ビームＢ’により形成される像を、基板Ｗ上に既に形成されたパターンにアライメント（位置合わせ）する。

相対的な真空、つまり、大気圧よりも十分に低い圧力の少量のガス（例えば水素）が放射源ＳＯ内、照明システムＩＬ内、および／または、投影システムＰＳ内に設けられてもよい。

放射源ＳＯは、レーザ生成プラズマ（ＬＰＰ）源、放電生成プラズマ（ＤＰＰ）源、自由電子レーザ（ＦＥＬ）、または、ＥＵＶ放射を生成可能な任意の他の放射源であってもよい。

図１において、冷却装置ＣＨは、投影システムＰＳと基板Ｗの間に収容されるように描かれている。冷却装置ＣＨのより詳細な情報は、上記で簡単に議論したＷＯ２０１８／０４１５９９を参照されたい。

図２は、本発明の第１の態様に係るサブシステムの一実施の形態を示す。サブシステムは、調整流体入口導管１６を備える。調整流体導管１６は、第１マスフローコントローラ１７および第２マスフローコントローラ１８に接続される。図２は二つの別々の導管に分割される調整流体入口導管１６を描いているが、二以上の別々の調整流体入口導管が存在してもよい。第２マスフローコントローラ１８は、熱交換器１９に接続される。熱交換器１９は、冷却フード２１から出て通過する調整流体が戻る帰還導管２０にも接続される。熱交換器１９は、第２マスフローコントローラ１８から来る調整流体からの熱を帰還導管２０内の調整流体に伝達することにより、サブシステムの熱効率を増加させる。熱交換器１９は選択的な特徴であることが理解されよう。

極低温冷却器といった冷却デバイス２２は、熱交換器１９に接続される。冷却デバイス２２は、第２マスフローコントローラ１８からの調整流体を冷却するよう機能する。第２調整流体導管２４および第１調整流体導管２３が設けられ、混合器２５にて結合するよう構成される。第２調整流体導管２４および第１調整流体導管２３は、真空断熱管を含んでもよい。混合器２５は、箱２６として概略的に示されるリソグラフィ装置内に配置される。混合調整流体導管２７は、混合器２５および冷却フード２１と流体接続される。帰還導管２０は、冷却フード２１と流体接続され、冷却フード２１を出て熱交換器１９を経由して排出またはリサイクルされる調整流体を運ぶよう構成される。

使用時において、調整流体（例えば窒素）は、調整流体導管１６内に提供され、そこで二つの別々の流れに分割される。一方の流れは第１マスフローコントローラ１７に提供され、他方の流れは第２マスフローコントローラ１８に提供される。第１および第２マスフローコントローラ１７，１８は、通過する調整流体の質量を調整するよう機能することにより、最終的な混合調整流体中の第２調整流体に対する第１調整流体の比率を調整する。熱交換器１９を備える実施の形態において、第２マスフローコントローラ１８からの調整流体が熱交換器１９に送られ、そこで、調整流体からの熱が帰還導管内の調整流体に伝達され、冷却デバイス２２に送られる前の調整流体が予冷される。冷却デバイス２２は、混合調整流体の所望の温度よりも低い温度まで調整流体を冷却する。ある例において、冷却デバイス２２は、調整流体を約−１００℃にまで冷却するが、より高い温度またはより低い温度も考えられることが理解されよう。

第１調整流体導管２３内の調整流体は調整されておらず、その結果、調整流体の温度は、約１５℃と２９℃の間で変動の影響を受ける。第１および第２調整流体は、混合器２５にて混合され、所望の温度の混合調整流体の流れを実現するために第２調整流体に対する第１調整流体の比率が調整される。例えば、第１調整流体が２０℃であり、第２調整流体が−１００℃であり、混合冷却流体の所望の温度が−４０℃であれば、第１および第２調整流体は５０／５０の比率で混合されるであろう。混合調整流体の安定した温度を得るために、第１調整流体の温度および第２調整流体の温度がモニタされ、比率が調整される。混合調整流体は、半導体基板（不図示）と熱的に接続される冷却フード２１へ通過し、冷却フード２１は基板を冷却する。混合調整流体は冷却フード２１を通過し、その通過中に混合調整流体は熱を吸収する。混合調整流体は、冷却フード２１を出て帰還導管２０を通過する。帰還導管２０は、（もしあれば）熱交換器１９と流体接続し、そこで排出またはリサイクルのために通過する前に熱を吸収する。これは、混合調整流体の流れを運ぶ混合調整流体導管２７が冷却装置内および／または冷却フード２１内に埋め込まれてもよいことを意味する。

図３は、図２のサブシステムの代替例としての別の実施の形態のサブシステムを示す。代替的な実施の形態において図２の実施の形態に示される特徴と同じ特徴は、同じ参照符号が付される。図３のサブシステムは、追加の特徴として、第１マスフローコントローラ１７からの調整流体を加熱するよう構成される加熱デバイス２８を含む。

使用時において、図３のサブシステムは、図２の装置とほぼ同じように動作する。加えて、加熱デバイス２８の存在は、第１マスフローコントローラ１７からの調整流体を加熱して１５℃から２９℃の範囲の雰囲気温度よりも高い温度にすることを可能にする。冷却フード２１は、室温付近、例えば２２℃付近の温度に保持される必要があるかもしれない。外部供給源から供給された調整流体の温度は約１５℃から２９℃の間で変動しうるため、混合調整流体の所望の温度を提供するためには調整流体が十分に温かくない可能性がある。混合調整流体の温度を正確に調整することを可能にするため、加熱デバイス２８は、混合調整流体の意図した温度よりも高い温度、例えば約４０℃まで第１調整流体を加熱する。加熱された第１調整流体は、その後、所望の温度を実現するために第２調整流体と混合可能である。このようにして、冷却フードは、キャリブレーション目的のために、例えば２２℃の室温付近まで、安定した制御された態様で加熱されてもよい。また、冷却フードの加熱は、水や他の揮発性化合物を冷却フードから除去するために使用できる。

図２および図３は、熱交換器１９の上流かつ冷却デバイス２２の上流に配置される場合の第２マスフローコントローラ１８を示す。図３は、加熱デバイス２８の上流に配置される場合の第１マスフローコントローラ１７を示す。熱交換器１９は、リソグラフィ装置ＬＡの熱影響を受ける構成要素への熱伝達量を低減するため、別の高真空環境に収容されることが好ましい。第１マスフローコントローラ１７および第２マスフローコントローラ１８は、高真空環境の外側に、可能であれば、サービス作業のためのアクセス容易性のためにリソグラフィ装置ＬＡの外側に配置されることが好ましい。しかしながら、機能的には、第１マスフローコントローラ１７を加熱デバイス２８の下流に配置してもよく、第２マスフローコントローラ１８を熱交換器１９の下流または冷却デバイス２２の下流に配置してもよい。

本文では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について特定の言及がなされたかもしれないが、本書に記載のリソグラフィ装置は他の用途を有してもよいことが理解されよう。可能性のある他の用途は、統合光学システム、磁気ドメインメモリのガイダンス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）、薄膜磁気ヘッドなどの製造を含む。

本文では、リソグラフィ装置の文脈で本発明の実施の形態への特定の言及がなされたかもしれないが、本発明の実施の形態は他の装置で使用されてもよい。本発明の実施の形態は、マスク検査装置、計測装置、または、ウェハ（もしくは他の基板）もしくはマスク（もしくは他のパターニングデバイス）などの物体を測定もしくは処理する任意の装置の一部を形成してもよい。これらの装置は、一般にリソグラフィツールと呼ばれることがある。このようなリソグラフィツールは、真空条件または大気（非真空）条件を用いてもよい。

文脈が許せば、本発明の実施の形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装されてもよい。本発明の実施の形態は、機械可読媒体に格納された命令として実装されてもよく、これは一以上のプロセッサによって読み取られ、実行されてもよい。機械可読媒体は、機械（例えば、コンピューティングデバイス）によって読み取り可能な形式で情報を格納または送信するための任意のメカニズムを含んでもよい。例えば、機械可読媒体は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、電気的、光学的、音響的もしくは他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号など）およびその他を含んでもよい。さらに、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令は、特定の動作を実行するものとして本書に記載されてもよい。しかしながら、このような説明は単に便宜上のものであり、このようなアクションは、実際には、コンピューティングデバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令などを実行する他のデバイスによって生じてもよく、それを実行することで、アクチュエータまたは他のデバイスが物理的な世界と相互作用してもよい。

本発明の特定の実施の形態が上記で説明されてきたが、本発明は、説明以外の方法で実施されてもよいことが理解されよう。上記説明は、限定ではなく、例示を意図している。したがって、以下に記載される特許請求の範囲から逸脱することなく、説明した本発明に改変を加えてもよいことは当業者にとって明らかであろう。

要約すると、本発明は、リソグラフィ装置内の冷却フードの温度を迅速かつ正確に切り替えることを可能にし、それにより、装置のダウンタイムを最小化し、潜在的なオーバーレイエラーを低減する。また、リソグラフィ装置の雰囲気温度または調整流体の温度に拘わらず、冷却フードの安定した室温を可能にする。

Claims (23)

1. 物理的構成要素の熱条件を設定値から新設定値に変更するよう構成されるサブシステムを備え、前記サブシステムは、
   第１温度を有する第１調整流体と、前記第１温度とは異なる第２温度を有する第２調整流体とを受けるよう動作し、前記物理的構成要素に前記第１調整流体と前記第２調整流体の混合体を供給するよう動作する混合器と、
   前記新設定値に依存して前記混合器を制御するよう構成されるコントローラと、を備えることを特徴とするシステム。
2. 前記コントローラは、前記設定値および前記新設定値に依存せずに、前記物理的構成要素に向かう前記混合体の質量流量の大きさを維持するように前記混合器を制御するよう動作することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記サブシステムは、
   前記混合器への前記第１調整流体の第１質量流量を制御するよう動作する第１マスフローコントローラと、
   前記混合器への前記第２調整流体の第２質量流量を制御するよう動作する第２マスフローコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、前記新設定値に依存して前記第１マスフローコントローラおよび前記第２マスフローコントローラを制御するよう動作することを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 前記サブシステムは、前記第１温度の大きさを制御するよう構成される制御可能な冷却器、および、前記第２温度の大きさを制御するよう構成される制御可能な加熱器の少なくも一方を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記システムは、基板サポート上に保持される半導体基板上に投影光学系を介してパターンを結像するための電磁放射を用いるよう構成されるリソグラフィ装置を備え、
   前記物理的構成要素は、リソグラフィ装置内に収容されており、前記投影光学系と前記基板サポートの間にある冷却フードを備え、好ましくは、前記物理的構成要素は、前記基板を冷却するよう構成される冷却装置であり、
   前記冷却フードは、前記半導体基板に入射する放射により生成される熱を前記半導体基板から抽出するよう動作することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記混合器は、前記リソグラフィ装置内に収容されることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 前記混合器は、前記リソグラフィ装置の露光チャンバ内に配置されることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
8. 前記リソグラフィ装置は、
   前記第１調整流体を受けるための第１入口と、
   前記第１入口から前記混合器へ前記第１調整流体を流すように構成される第１導管と、
   前記第２調整流体を受けるための第２入口と、
   前記第２入口から前記混合器へ前記第２調整流体を流すように構成される第２導管と、を備えることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記サブシステムは、
   前記第１温度の大きさを制御するよう構成され、前記リソグラフィ装置の外部に収容される制御可能な冷却器、および、前記第２温度の大きさを制御するよう構成され、前記リソグラフィ装置の外部に収容される制御可能な加熱器の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項５から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記第１調整流体と前記第２調整流体の前記混合体を前記混合器から前記物理的構成要素へ流すように構成される混合調整流体導管を備え、
    前記混合器および前記混合調整流体導管は、前記混合体を前記物理的構成要素に提供するして、前記物理的構成要素の前記熱条件を所定時間内に制御するよう構成されることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記所定時間は、前記物理的構成要素の能力の変更に必要な時間以下であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記混合調整流体導管は、前記物理的構成要素内に埋め込まれることを特徴とする請求項１０または１１に記載のシステム。
13. 前記サブシステムは、前記第１調整流体と前記第２調整流体の前記混合体を前記混合器から前記物理的構成要素へ流すよう構成される混合調整流体導管を備え、前記混合調整流体導管は、前記物理的構成要素内に埋め込まれることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記混合器は、−１００℃以下の温度、または、−２００℃から１００℃の温度の流体を受けて混合することが可能であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
15. 前記混合体は、−１００℃から５０℃の温度を備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記システムは、一以上のセンサを備え、前記コントローラは、一以上のセンサからの情報に依存して前記混合器を制御し、前記第１調整流体と前記第２調整流体の量を変化させ、前記第１調整流体と前記第２調整流体の前記混合体を調整するよう構成されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステム。
17. リソグラフィ装置内の基板サポート上に保持される半導体基板上に露光領域を形成するパターン放射ビームを投影することと、前記半導体基板を冷却するために冷却装置を用いることとを備える方法であって、前記冷却装置は、前記基板サポートの上方であって前記露光領域に隣接して配置される冷却要素を備え、前記冷却要素は、前記半導体基板から熱を除去するよう作用し、前記方法は、
    第１温度を有する第１調整流体および第２温度を有する第２調整流体を混合器に提供することと、
    前記冷却装置に提供される前記第１調整流体と前記第２調整流体の比率を制御するために前記混合器を制御することと、をさらに備えることを特徴とする方法。
18. 前記方法は、前記混合器への前記第１調整流体の第１質量流量を制御するために第１マスフローコントローラを動作させることと、前記混合器への前記第２調整流体の第２質量流量を制御するために第２マスフローコントローラを動作させることと、をさらに備えることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記第１および第２マスフローコントローラは、前記混合器から前記冷却要素への実質的に一定の質量流量を維持するよう動作することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１および第２調整流体の少なくとも一方の温度は、前記第１および／または第２調整流体の温度を制御するための制御可能な加熱器または制御可能な冷却器により変更されることを特徴とする請求項１７から１９のいずれか一項に記載の方法。
21. 前記第１および第２調整流体は、前記リソグラフィ装置内で混合されることを特徴とする請求項１７から２０のいずれか一項に記載の方法。
22. 前記リソグラフィ装置の露光チャンバ内で前記第１および第２調整流体を混合することにより、レチクルの交換にかかる時間よりも短い時間内に、および／または、連続するウェハの間に、および／または、３０秒以内に、前記冷却装置の熱条件を設定値から新設定値に変更することをさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 請求項１から１６のいずれか一項の装置を備えるリソグラフィ装置、または、請求項１７から２２のいずれか一項の方法に係るリソグラフィ装置を用いて製造されることを特徴とするデバイス。

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