JP2005057289A - リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置及びデバイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】リソグラフィ装置内で対象物テーブルを位置決めする第１駆動ユニット及び第２駆動ユニットの組合せを説明する。第１駆動ユニットは、対象物テーブルに連結された第１部分と、第２駆動ユニットの第１部分に連結された第２部分とを有する。第１駆動ユニットの第１及び第２部分は、壁によって互いに分離される。それによって、対象物を取り囲む調節された環境の維持が容易になる。
【選択図】図４ａ

Description

本発明は、
放射投影ビームを提供する照明装置と、
投影ビームの横断面にパターンを付与する働きをするパターン化手段を保持する保持構造体と、
基板を保持する基板テーブルと、
基板の目標部分にパターン化されたビームを投影する投影装置と、
前記保持構造体又は基板テーブルの少なくとも１つを位置決めする位置決め装置とを含むリソグラフィ装置であって、前記位置決め装置が、
第１部分及び第２部分を含み、第１部分が、前記保持構造体又は基板テーブルに連結され、かつ第２部分に対して相対的に移動可能な第１駆動ユニットと、
第１駆動ユニットの第２部分に連結され、少なくとも１方向に前記第１駆動ユニットを移動させる第２駆動ユニットとを含むリソグラフィ装置に関するものである。
さらに本発明は、デバイスの製造方法に関するものである。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを投影する機械である。リソグラフィ装置は、例えばＩＣ（集積回路）の製造に使用できる。この場合、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成するために、マスクなどのパターン化手段を用いることができる。このパターンは、放射感受性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコン・ウェハ）上の（例えば、ダイの一部或いは１つ又は複数のダイを含む）目標部分に結像させることができる。一般に、１枚の基板は、次々に露光される隣接した目標部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置の例には、１回で目標部分にパターン全体を露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）にパターンを走査し、この方向と平行又は逆平行に基板を同期走査することによって、各目標部分が投影ビームによって照射される、いわゆるスキャナとが含まれる。

請求項１の前提部分に記載されたリソグラフィ装置は、米国特許第６２７１６０６号から周知のものである。米国特許第６２７１６０６号は、少なくとも１方向に対象物を移動させるリニア・モータを備え、対象物テーブルがチャンバに取り囲まれたステージ組立体を記載している。

リソグラフィ装置では、対象物テーブルを、短ストロークで正確に位置決めし、かつ長ストロークで移動させることが必要とされる。一般に、パターン化手段を備えるステージは１方向に大きく移動する必要があり、基板を備えるステージは平面内で大きく移動する必要がある。一般に、パターン化手段又は基板を備える対象物テーブルは、複数のアクチュエータ又はリニア・モータを含む第１駆動ユニットに連結される。これらのアクチュエータ又はモータは、対象物を短い範囲にわたって正確に移動させることができる。通常、第１駆動ユニットは、少なくとも１方向に大きく移動することができる第２駆動ユニット上に装架される。この第２駆動ユニットは、一例として、リニア・モータ又は平面（ｐｌａｎａｒ）モータからなる。リソグラフィ装置内では、投影処理工程は、浄化され調節された雰囲気又は真空中で行われることが多い。こうした状態を維持するために、閉鎖チャンバ内に対象物テーブルを配置することがある。米国特許第６２７１６０６号で提案されている解決策の欠点は、この閉鎖チャンバが依然として長距離移動用整流子モータの少なくとも一部を含むことである。一般に、このようなモータは極めて大きくかつ重いので、調節された隔室内にこうしたモータが存在することは望ましくない。閉鎖チャンバ内部に配置された整流子モータの部品のために軸受けが要求されるため、状況がさらに複雑になる。さらに、調節された雰囲気が必要とされる隔室をできるだけ小さく保つことは明らかに有利である。

以上から、本発明の目的は、前記の欠点の１つを少なくとも部分的に克服し、調節された雰囲気又は真空がより容易に維持されるリソグラフィ装置を提供することである。

本発明によれば、前記その他の目的は、第２駆動ユニット、及び第１駆動ユニットの第２部分が、壁によって第１駆動ユニットの第１部分から分離されることを特徴とする冒頭の段落で規定したリソグラフィ装置において達成される。

本発明で説明する駆動部の配置においては、対象物テーブルに連結される第１駆動ユニットの第１部分が、壁によって第２駆動ユニットから遮蔽される。したがって、第２駆動ユニットに適用される汚染又は材料の使用に関する条件を緩和することができる。このような構成部材又は装置の例は、マスク・テーブル又は基板テーブルなどのステップ・アンド・スキャン工程を実施するモータを含む位置決め装置である。調節された雰囲気でマスク又は基板を取り囲むという要件により多くの制約が生じ、それらの制約に対しこれらの構成部材又は装置の設計時に対処しなければならない。例えば、装置内で必要とされる温度を維持するために、モータが生成する熱を制限し、適切な冷却によってそれを取り除かなければならない。汚染に関する厳しい要件によっても、使用できる材料に制約が生じる。例えば、ガスの放出を避けるために、永久磁石などの部材を遮蔽しなければならないことがある。対象物テーブルから第２駆動ユニットを分離する壁が存在するので、第２駆動部の軸受けに適用する条件も緩和することができるはずである。すなわち、空気軸受けの代わりにころがり軸受けを用いることができる。この壁により、粒子による汚染の危険性をある程度減らすこともできる。

本発明の具体例では、第１駆動ユニットの第１部分をその第２部分から分離する壁は、隔室の一部である。この隔室は、第１駆動ユニットの第２部分及び第２駆動ユニットを取り囲むように構成することもできるし、第１駆動ユニットの第１部分及び対象物テーブルを取り囲むように構成することもできる。後者の場合、この閉鎖隔室は、例えば、浄化された雰囲気を含むか、或いは真空隔室とすることができる。

本発明の具体例では、第１駆動ユニットの第１部分は磁石装置を含み、第２部分は電気コイル装置を含む。こうすると、マスク・テーブル又は基板テーブルを駆動するために必要とされる通電部材と、マスク又は基板テーブルとが、それぞれ壁の反対側に配置される。このようにして、電磁アクチュエータからの放散によって生じる「熱」汚染が対象物テーブルから遮蔽される。したがって、より効果的な方法で電気コイル装置の冷却を行うことができる。例えば、水冷と強制空冷を組み合わせてコイルを冷却することができる。

本発明の具体例では、第１駆動ユニットは、第１駆動ユニットの第１部分に連結された第１磁石組立体と、第１駆動ユニットの第２部分に連結された第２磁石組立体とを有する磁気支持装置をさらに含む。基板テーブル又はマスク・テーブルの重量を実質的に補償する磁気支持装置を使用することによって、第１駆動ユニットをより効率的に作動させることができる。対象物テーブルを所定の垂直位置で維持するには、対象物テーブルに垂直力を加えなければならない。この力は、連続的に、すなわち１００％の負荷時間率（デューティー・サイクル）で加えなければならず、そのために、かなり大きな放散源が生じる。受動的な磁気支持装置によって対象物テーブルの重量のかなりの部分を補償することができれば、電力消費及び放散が低減される。

本発明の具体例では、駆動ユニットの少なくとも１つは平面モータである。第１駆動ユニットが平面モータである場合、このモータは、第２駆動ユニットの移動範囲に比べて短い作動範囲しかない精密調整用ステージとして使用される。したがって、この実施例における平面モータの磁石板のサイズは、平面モータのコイル・ユニットのサイズにほぼ相当する。

本発明の具体例では、リソグラフィ装置は、下部架台（ベース・フレーム）及び前記下部架台に移動可能に連結されたバランス・マス（釣合い質量）をさらに含み、第２駆動ユニットの第２部分は前記バランス・マスに連結される。このような実施例では、位置決め装置の反力は、下部架台又はリソグラフィ装置の他の支持架台ではなく、バランス・マスに作用する。こうすると、基板上に所望のパターンをより正確に投影することができる。

本発明の具体例では、調節された隔室は、下部架台から動的に分離された別の架台上に装架されるか、或いはこの別の架台の一部とされる。調節された隔室を動的に分離し、調節された隔室及びそれに取り付けられたすべての構成部材の振動を減少させることによって、リソグラフィ装置の性能を向上させることができる。例えば、この調節された隔室は、マスク又は基板に対して相対的に正確に位置決めされる必要のあるレンズ又はミラーなどの光学素子を含む。

本発明の具体例では、第１駆動ユニットの第１部分を第１駆動ユニットの第２部分から分離する壁は、実質的に非磁性材料でできている。磁性材料では、第１駆動ユニットの第１部分と第２部分との間の磁気的結合が減少することになろう。

本発明の具体例では、第１駆動ユニットの第１部分を第１駆動ユニットの第２部分から分離する壁は、実質的に非導電材料でできている。導電材料では、第１駆動ユニットが壁に対して相対的に移動するときに、壁の中に渦電流が生じることになる。この渦電流は、機械内部でさらなる熱源になる。さらに、渦電流は、駆動ユニットの動的な性能を低減させる。

第１駆動ユニットの第１部分を第１駆動ユニットの第２部分から分離する壁が水平面内にある場合、処置を施さなければ、この壁の重量により、壁が下向きに曲がることになる。これを克服する可能な対策は、壁によって分離された隔室間で、壁の重量を補償する圧力差を設けることである。代替方法は、第１駆動ユニットの第２部分と壁との間に空気軸受けを設けて、第１駆動ユニットの第２部分に対して所定の位置で壁を保つことである。

本発明の特定の観点によれば、組立・分解を容易に行うことのできる駆動部の配置及び位置決め装置が提示される。ここで説明する特定の駆動部の配置は、第１部分及び第２部分を有し、前記第１及び第２部分の一方を取り外す必要なしに、前記第１及び第２部分を互いに重ねて装架することができる。添付の図では、例として、このような特性を有する様々な実施例を説明する。これらの図に示す実施例のＸＺ断面図のいずれにも、第１部分と第２部分を分離する壁があるが、この壁は、駆動部自体を正しく作動させるための要件ではないことが当業者には明らかであろう。

本発明の別の観点によれば、デバイスを製造する方法が提供される。この方法は、
放射感受性材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
パターン化手段を使用して投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
放射感受性材料の層の目標部分にパターン化された放射ビームを投影する段階と、
位置決め装置によって前記パターン化手段又は基板の少なくとも１つを位置決めする段階であって、この位置決め装置が、
第１部分が、前記対象物に直接又は間接的に連結されかつ第２部分に対して相対的に移動可能な第１部分及び第２部分を含む第１駆動ユニットと、
第１駆動ユニットの第２部分に連結され、少なくとも１方向に前記第１駆動ユニットを移動させる第２駆動ユニットとを含む、位置決めする段階と、
壁によって第１駆動ユニットの第１部分を第１駆動ユニットの第２部分から分離する段階とを含む。

本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用を具体的に参照するが、本明細書で説明するリソグラフィ装置は、例えば、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ（ドメイン・チップ・メモリ）用の誘導／検出パターン、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、薄膜磁気ヘッドの製造など、他の応用が可能であることを理解されたい。このような代替応用例では、本明細書で用いる「ウェハ」又は「ダイ」という用語は、それぞれ、より一般的な用語である「基板」又は「目標部分」と同義とみなし得ることが当業者には理解されよう。本明細書で言及する基板は、例えば、トラック（一般に、基板にレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像する装置）内、或いは計測又は検査装置内で露光前又は露光後に処理することができる。本明細書の開示は、該当する場合には、前記その他の基板処理装置に適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために２回以上処理することができる。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数回処理した層をすでに含む基板を指すこともある。

本明細書で用いる「放射」及び「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）ＵＶ（紫外）放射、及び（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ＥＵＶ（極紫外）放射、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームを含めて、あらゆる種類の電磁放射を包含する。

本明細書で用いる「パターン化手段」という用語は、投影ビームの横断面にパターンを付与して、基板の目標部分にパターンを生成するために用いることができる手段を指すものと広く解釈すべきである。投影ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分の所望のパターンに厳密に対応しないことがあることに留意されたい。一般に、投影ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成されるデバイス、例えば集積回路の特定の機能層に相当する。

パターン化手段は、透過型又は反射型とすることができる。パターン化手段の例には、マスク、プログラム制御可能なミラー・アレイ（配列）及びプログラム制御可能な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のものであり、バイナリ型、交互配置位相シフト型、ハーフトーン位相シフト型、並びに様々なハイブリッド型などのマスクの種類の例が含まれる。プログラム制御可能なミラー・アレイの例では、入射する放射ビームが様々な方向に反射されるように、それぞれ個別に傾けることができる小ミラーのマトリックス配置を利用する。こうすると、反射ビームがパターン化される。パターン化手段のそれぞれの例では、保持構造体は、例えば架台又はテーブルとすることができ、それらは、必要に応じて固定又は移動可能とし、例えば投影装置に対してパターン化手段を所望の位置にできる。本明細書で用いる「レチクル」又は「マスク」という用語は、「パターン化手段」という、より一般的な用語と同義とみなし得る。

本明細書で用いる「投影装置」という用語は、例えば、用いられる露光放射、或いは浸漬液の使用又は真空の使用など他の要因に応じて適宜、屈折光学装置、反射光学装置及び反射屈折型光学装置を含めて様々な種類の投影装置を包含すると広く解釈すべきである。本明細書で用いる「レンズ」という用語は、「投影装置」という、より一般的な用語と同義とみなし得る。

照明装置も、放射投影ビームを方向づけ、整形し、また制御する屈折型、反射型、及び反射屈折型光学構成部材を含めて様々な種類の光学部材を含み得る。このような構成部材も、以下では総称して或いは単独で「レンズ」と称することがある。

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（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類のものとすることができる。このような「複数ステージ」型の機械では、追加のテーブルを並列で使用し、すなわち準備段階を１つ又は複数のテーブル上で実施しながら、１つ又は複数の他のテーブルを使用して露光を行うことができる。

リソグラフィ装置は、水などの比較的高屈折率の液体中に基板を浸して、投影装置の最終要素と基板との間の空間を満たす種類のものとすることもできる。浸漬液は、マスクと投影装置の第１要素の間など、リソグラフィ装置内の他の空間に用いることもできる。投影装置の開口数を大きくする液浸技術は、当技術分野では周知のものである。

次に、添付の概略図面を参照して、単なる例として本発明の実施例を説明する。図面では、対応する参照記号はそれに対応する部分を示す。

図１に、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
放射投影ビーム（例えば、ＵＶ放射又はＥＵＶ放射）ＰＢを提供する照明装置（照明器）ＩＬと、
パターン化手段（例えばマスク）ＭＡを支持し、部品ＰＬに対してパターン化手段を正確に位置決めする第１位置決め手段ＰＭに連結された第１保持構造体（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、
基板（例えば、レジストを被覆したウェハ）Ｗを保持し、部品ＰＬに対して基板を正確に位置決めする第２位置決め手段ＰＷに連結された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）に、パターン化手段ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを結像する投影装置（例えば屈折型投影レンズ）ＰＬとを含む。

ここで示すように、この機器は、（例えば、透過型マスクを用いる）透過型のものである。或いは、この機器は、（例えば、前記で言及した種類のプログラム制御可能なミラー・アレイを用いる）反射型のものとすることができる。

照明器ＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。この放射源及びリソグラフィ装置は、例えば放射源がエキシマ・レーザのときは別々の構成要素となり得る。このような場合には、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するとはみなさず、放射ビームは、放射源ＳＯから、例えば適当な方向づけミラー及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム送達装置ＢＤを用いて照明器ＩＬに至る。他の場合には、例えば放射源が水銀ランプのとき、放射源は機器に一体化された部分となり得る。放射源ＳＯ及び照明器ＩＬは、必要な場合にはビーム送達装置ＢＤとともに、放射装置と称することがある。

照明器ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節装置ＡＭを含み得る。一般に、照明器の瞳面内の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径方向範囲（一般に、それぞれ外側σ及び内側σと称する）を調節することができる。一般に、照明器ＩＬは、積分器ＩＮ及びコンデンサＣＯなど他の様々な構成部材をさらに含む。この照明器は、ビーム断面において所望の均一性及び強度分布を有する調節された放射ビームを提供する。この調節された放射ビームを投影ビームＰＢと称する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴに保持されたマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを横切った後で、投影ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、レンズＰＬによって基板Ｗの目標部分Ｃに結像する。第２位置決め手段ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば、干渉計装置）を用いて、基板テーブルＷＴを正確に移動させ、例えば、ビームＰＢの経路内に異なる目標部分Ｃを位置決めすることができる。同様に、第１位置決め手段ＰＭ及び（図１には明示的に示さない）別の位置センサを用いて、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後で、或いは走査中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、対象物テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部を形成する（粗い位置決め用の）長ストローク・モジュール及び（精密位置決め用の）短ストローク・モジュールを用いて実現される。ただし、（スキャナと異なり）ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを短ストローク・アクチュエータだけに連結するか、或いは固定することができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。

図に示す機器は、下記の好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは本質的に固定したまま、目標部分Ｃに、投影ビームに付与されたパターン全体を１回で（すなわち１回の静止露光で）投影する。次いで、基板テーブルＷＴをＸ方向及び／又はＹ方向に移動して、異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップ・モードでは、露光領域の最大サイズが、１回の静止露光で画像形成される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．スキャン・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期して走査され、投影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（すなわち、１回の動的な露光）。マスク・テーブルＭＴに対する相対的な基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影装置ＰＬの倍率（縮小率）及び像の反転特性によって決まる。スキャン・モードでは、露光領域の最大サイズが、１回の動的な露光における目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、走査移動長により、目標部分の（走査方向の）高さが決まる。
３．別のモードでは、プログラム制御可能なパターン化手段を保持するマスク・テーブルＭＴが本質的に固定され、基板テーブルＷＴが移動すなわち走査され、目標部分Ｃに、投影ビームに付与されたパターンが投影される。一般に、このモードでは、パルス化された放射源を用い、基板テーブルＷＴの各移動動作後に、又は走査中に連続放射パルス間で、プログラム制御可能なパターン化手段が必要に応じて更新される。この作動モードは、前記で言及した種類のプログラム制御可能なミラー・アレイなどのプログラム制御可能なパターン化手段を利用するマスクのないリソグラフィに容易に適用することができる。

前記で説明した使用モードの組合せ及び／又は変形、或いは全く異なる使用モードを用いることもできる。

図２に、第２駆動ユニット２上に装架された第１駆動ユニット１を概略的に示す。第１駆動ユニットは、（図示しない）対象物テーブルに取り付けられた第１部分１０と、第２駆動ユニットの第１部分１２に取り付けられた第２部分１１とを含む。第１駆動ユニットの第１部分は、壁１５によって第１駆動ユニットの第２部分から分離される。第２駆動ユニットは、例えば、下部架台又はバランス・マス１４に取り付けることができる第２部分１３をさらに含む。第２駆動ユニットの第１及び第２部分は、少なくとも１方向の比較的長い距離にわたって相互に位置決めすることができる。一般に、５００ｍｍより大きい変位がマイクロメータの精度をもって得られる。例えば、第２駆動ユニットは、平面モータ、Ｈ型駆動部又はリニア・モータ構造体を含み得る。このような駆動部の配置は、図１に示すリソグラフィ装置内で、対象物テーブルＭＴ及びＷＴを移動させるために用いることができる。第１駆動ユニットの第２部分は、第２駆動ユニットの第１部分に取り付けられているので、この部分は、第２駆動ユニットの第１部分とともに移動する。第１駆動ユニットは、精密調整用駆動部として用いられる。第１駆動ユニットは、ナノメートルの精度で比較的短い距離（〜１ｍｍ）にわたって対象物テーブルを位置決めするために用いられる。第１駆動部は、第２駆動部とともに移動するので、第１及び第２駆動ユニットを組み合わせたものは、（第１駆動ユニットから得られる）高精度で（第２駆動ユニットから得られる）長距離移動が可能であるという利点を併せもつことができる。このリソグラフィ装置は、第１駆動ユニットの第１部分と第２部分との間に位置する壁１５をさらに含む。この壁は、下部架台又はリソグラフィ装置の任意の他の架台に固定することができる。第１及び第２駆動ユニットを合わせた利点を維持するには、この壁は、実質的に平坦であり、かつ少なくとも第２駆動ユニットの作動範囲にわたって前記少なくとも１つの方向に延びるべきであることが当業者には明らかである。図４〜図１６に、第１駆動ユニットの第１部分と第２部分との間にこのような壁を配置することのできる特定の実施例を示す。

図４〜図１４により、対象物テーブルを比較的長い距離にわたって面内で移動すべき場合に用いることができる特定の実施例を説明する。図１５〜図１６では、対象物テーブルを比較的長い距離にわたって１方向にのみ移動すべき場合に用いることができる特定の実施例を説明する。図３〜図１６では、水平面内で直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向とし、前記面に直交する向きをＺ方向とする。

図３ａに、リソグラフィ装置内で精密位置決めに用いられる従来型のローレンツ型のリニア・モータを示す。このリニア・モータは、２つの磁石板１６、１７を含む第１部分と、これらの磁石板間に位置するコイル１８を含む第２部分からなる。この構成では、両方のモータ部分を比較的長い距離にわたって２次元的に移動させることができる壁を第１部分と第２部分との間に設けることができないことは明らかである。図３ｂに、第１部分と第２部分とを分離する壁１９を伴う同じアクチュエータを示す。この壁によっては、図３ｂの紙面に直交する方向にしか長い距離にわたって第１及び第２部分を移動させることができないことが明らかである。

図４に、両方のモータ部分を比較的長い距離にわたって２次元的に移動させることができる壁を第１部分と第２部分との間に設けることのできるリニア・モータの構成を示す。図４ａに示すリニア・モータは、背板（バック・プレート）２０及び２つの磁石２１、２２を含む磁石板を１つだけ有する第１部分と、コイル２５を含む第２部分とを含む。背板２０は、磁性材料又は非磁性材料で作られる。非磁性材料を用いる場合、磁束密度が比較的低くなり、それによってモータの効率が悪くなり得るが、第１部分の重量を軽くすることができる。第１部分と第２部分との間に、壁の形状をした壁２９を配置できる。図４に示す配置では、コイルに電流が与えられた場合にリニア・モータが生成する力は、実質的にＸ方向に向けられる。これは、磁束線がコイルを実質的にＺ方向に横切るためである。図４ｂに、図４ａに示す配置についての磁束線を示す。代替配置では、これらの磁石及びコイルを、生成される力が実質的にＺ方向に向けられるように配置することができる。これは、磁石の向きを変更する（図５）か、或いは、コイルの位置を変更する（図６）ことによって行うことができる。

図５に、背板３０及びＸ軸に沿って反対の磁化極性を有する２つの磁石３１、３２を含む１つの磁石板を含むリニア・モータを示す。この構成では、磁束は、コイルを実質的にＸ方向に横切り、したがって、コイルに電流が与えられた場合にリニア・モータが生成する力は、実質的にＺ方向に向けられる。壁３９は、リニア・モータの第１部分と第２部分との間に配置される。

図６に、Ｚ方向の力を生成するリニア・モータの代替配置を示す。この配置では、モータの第１部分は背板４０及び３つの磁石４１、４２、４３を含む磁石板を含み、第２部分はコイル４５を含む。壁４９は、リニア・モータの両方の部分の間に配置される。また、この構成では、磁束はコイルを実質的にＸ方向に横切り、したがって、コイルに電流が与えられた場合にリニア・モータが生成する力は、実質的にＺ方向に向けられる。

図７に、Ｘ方向及びＺ方向の力が得られるように磁石板に対して配置された３つのコイルを備えたリニア・モータを示す。このモータの第１部分は、背板５０及び３つの磁石５１、５２、５３を含む磁石板を含み、第２部分は３つのコイル５５、５６、５７を含む。コイル５５と磁石板との相互作用により、実質的にＺ方向に向かう力が得られ、コイル５６及び５７と磁石板との相互作用により、実質的にＸ方向に向かう力が得られる。壁５９は、リニア・モータの両方の部分の間に配置される。図７に示すコイルの配置では、コイル５６及び５７がコイル５５上に積み重ねられる。これらのコイルは、それらの活動部分が同じ面内になるように配置することもできることが当業者には理解されよう。例えば、これは、コイル５５にいわゆるベッドステッド（ｂｅｄｓｔｅａｄ）コイルを用いることによって行い得る。ベッドステッド・コイルは、コイルの活動部分が配置される面に直交する面内に、その終端巻線部を有する。こうすると、図７のコイル５５を、このコイルの活動部分がコイル５６及び５７と同じ面で終端するように配置することができる。この応用例では、終端巻線部が、コイルの活動部分が配置される面に直交する面内にある必要はなく、コイル５５の終端巻線部を、（図７によればＺの負方向に）コイル５５の活動部分がコイル５６及び５７と同じＺ位置に位置し得るまで曲げれば十分である。

図８に、磁石の向きが図７に示すものとは異なる代替配置を示す。この場合には、コイル６６と６７との相互作用によりＺ方向の力が得られ、コイル６５と磁石板との相互作用により実質的にＸ方向の力が得られる。壁６９は、リニア・モータの第１部分と第２部分との間に配置される。

他の代替配置は、図９に示す配置を用いることである。この配置では、第１駆動ユニットの第１部分は、背板７０及び４つの磁石７１、７２、７３、７４を含む磁石板を含み、第１駆動ユニットの第２部分は、従来型の３相電流源から電力供給を受けることのできる３つのコイル７５、７６、７７を含むコイル装置を含む。異なるコイル７５、７６、７７の電流の振幅によっては、ＸＺ面内で力が生成され得る。壁７９は、リニア・モータの第１部分と第２部分との間に配置される。

図７、図８及び図９に示す配置では、磁石板を２自由度でコイル装置に対して相対的に位置決めすることができる。少なくとも３つのこのような配置を組み合わせることによって、６自由度で位置決めを行うことができることが当業者には明らかであろう。図１０ａ及び図１０ｂに、６自由度を得るための可能な磁石配置のＸＹ平面図を示す。図１０ａに、図８に示す３つの磁石配置８１、８２、８３を示す。これらの磁石配置はそれぞれの（図示しない）コイル装置とともに、（矢印８４、８５、８６で示す）ＸＹ面内の力及びＺ方向の力を生成し得る。磁石配置８１、８２、８３は、それぞれ、それら自体の背板を含むこともできるし、共通の背板に取り付けることもできる。図１０ｂに、図９の磁石配置を４つ組み合わせた配置を示す。それぞれの４つの磁石配置８７、８８、８９、９０は、それぞれの（図示しない）コイル組立体とともに、Ｚ方向成分、及びＸ又はＹ方向成分を含む力を提供し得る。図１０ｂに示す配置では、磁石組立体８７及び９０によりＸ方向の力が得られ、８８及び８９によりＹ方向の力が得られる。

図４〜図１０に示すリニア・モータ及びモータ配置は、図３ａに示すアクチュエータに比べて組立・分解に関して特定の利点を有することに留意されたい。図３ａのコイル１８は、ＸＹ面内で移動させることによって、磁石板に対して相対的に適切な位置に挿入しなければならない。複数のアクチュエータを使用して、例えば６自由度で位置決めを行う場合、完全なコイル・ユニット及び磁石組立体を互いに独立に組み立てることのできる図１０ａ及び図１０ｂに示す駆動部の配置に比べて、これは難しくかつ時間のかかる操作になる。２つではなく１つの磁石板を有するリニア・モータの別の利点は、磁石組立体の重量が軽くなることである。多くの応用例では、対象物テーブルが磁石組立体に取り付けられ、コイル組立体が第２駆動ユニットに装架されるので、これは有利である。このようにする理由の１つは、コイル・ユニットでの放散による対象物テーブルの熱汚染を低減するためである。したがって、磁石組立体の重量を軽くすると加速すべき質量が減り、そのため、駆動部の必要とされる力が低減されることができる。図４〜図１０に示すリニア・モータ及びモータ配置の別の利点は、２枚の磁石板でコイルを取り囲まないので、コイルの冷却がより容易になり、より効果的になり得ることである。

第１駆動ユニットの磁石組立体が対象物テーブルに取り付けられ、コイル組立体が第２駆動ユニットに装架される場合、第１駆動ユニットに電力を供給する際に別の利点を見出し得る。このような配置では、コイル組立体は分離壁によって対象物テーブルから分離される。したがって、コイルの配線は調節された隔室の外側に保たれる。対象物テーブルに磁石組立体を取り付けることによって、対象物テーブルと隔室の外側との間で配線などの機械的な接触が不要になる。対象物テーブルにコイル組立体を取り付ける場合、コイルの配線により、対象物テーブルと隔室の外側との間で、機械的なショートカット（ｓｈｏｒｔｃｕｔ）が生じることになる。このような機械的なショートカットにより、対象物テーブルの正確な位置決めが妨げられることがある。対象物テーブルを取り囲む隔室の外側に第１駆動ユニットのコイル組立体を配置することによって、対象物テーブルの正確な位置決めを行うことができる。このような配置は汚染に関しても有利になり得る。調節された環境（例えば、不活性ガスの雰囲気又は真空）内に対象物テーブルを設ける場合、従来型のコイル組立体に用いる材料（例えば絶縁材料）により、（例えば、ガスの放出によって）対象物の周囲が汚染されることがある。第１駆動ユニットのコイル組立体及び第２駆動ユニット全体がともに調節された隔室の外側にあると、材料の選択に関して適用される条件がより緩和される。

受動的な磁気支持装置を含めることによって、第１駆動ユニットはより効率的になり得る。このような受動的な磁気支持装置は、第１駆動ユニットの第１部分に取り付けられた第１磁石組立体と、第２駆動ユニットに取り付けられた第２磁石組立体とを含む。第１及び第２磁石組立体は、両方の磁石組立体間で反発力が生じるように相互に配置される。これらの磁石組立体の磁石の設計及び材料の選択は、この反発力により、第１駆動ユニットの第１部分とともに対象物テーブルの重量が実質的に補償されるように行う。さらに、調節された隔室の壁を両方の磁石組立体間に配置し、それによって両方の組立体がＸ及びＹ方向に比較的大きく移動することができるように両方の磁石組立体を配置しなければならない。図１１に、調節された隔室の壁を含めて、可能な磁石の配置を示す。この磁気支持装置は、第１駆動ユニットの第１部分の一部である背板９３に取り付けられた１つの磁石９１を有する第１磁石組立体と、第１駆動ユニットの第２部分の一部である背板９４に取り付けられ、かつ第１駆動部の第１部分の磁石９１に対応する１つの磁石９２を有する第２磁石組立体を含む。磁石９１、９２は、例えば円筒又は矩形形状のものとすることができる。壁９９は、この磁気支持装置の２つの部分の間に配置される。Ｘ軸又はＹ軸の周りで傾くことに対する安定性を向上させるには、駆動ユニットの第１部分と第２部分の間で、複数のこのような組立体を用いるべきであることが当業者には明らかであろう。好ましい配置では、３つのこのような組立体を三角形で配置したものを用いる。図１２に、図１０から採用した第１駆動ユニットの磁石板と組み合わせた可能な配置を示す。図１２では、Ｚ方向に磁化された３つの円盤形状の磁石１０１、１０２、１０３を、対象物テーブルを６ＤＯＦ（６自由度）で位置決めするために必要とされる磁石とともに配置する。図には、磁気支持装置の対応する磁石及び第１駆動ユニットの第２部分のコイルは示していない。

他の実施例では、この磁気支持装置にコイル装置をさらに設けて、磁気支持装置によって生成される付勢力を変化させることができる。図１３に、可能な配置を示す。図１３に示す配置は、第１駆動ユニットの第１部分の一部である背板１１１に取り付けられた円盤形状の磁石１１０を有する第１磁石組立体と、円筒形磁石１１５及びこの磁石を取り囲むコイル１１６を有する第２磁石組立体とを含む。このコイルは、円筒形磁石の内部に配置することもできるし、或いは、２つのコイルを用いることもできる。これら１つ又は複数のコイルを励磁すると、これら１つ又は複数のコイルによって生成される磁界が、円筒形磁石１１５によって生成される磁界に平行又は逆平行のいずれに向けられるかに応じて、両方の磁石組立体間に働く力が増減することになる。壁１１９は、組合せられたリニア・モータ−磁気支持装置の２つの部分の間に配置される。このような装置を３つ使用する配置を用いると、対象物テーブルをＺ方向に位置決めし、かつ対象物テーブルをＸ軸及びＹ軸の周りで傾けることができる。この場合には、図７、図８又は図９で説明した第１駆動ユニットの磁石装置及びコイル装置は簡略化することができる。このような配置と図４に示す配置をそれぞれ３つ組み合わせて用いると、対象物テーブルを６自由度で正確に位置決めすることができる。図１４に、図１３による３つの磁気支持装置１２５、１２６、１２７と、図４による３つのリニア・モータ１２０、１２１、１２２とを組み合わせた、可能な配置（Ｘ−Ｙ平面図）を示す。この配置では、Ｚ方向の力を与えるアクチュエータ（又はモータ）と、ＸＹ面内の力を与えるモータとがはっきりと分離される。このように分離することにより、個々のモータ間のクロストーク（漏話）を減少させることができる。例えば、図７に示すリニア・モータでは、いくらかのクロストークがあり得る、すなわち、コイル５５の電流が、コイル５６及び５７によって生成される磁石板へのＸ方向の力に影響を及ぼし得ることが当業者には明らかであろう。これらのモータを分離することによって、このクロストークを減少させることができる。図１４に示す配置では、すべてのモータ及び磁気支持装置に共通の背板を用いることができる。

対象物テーブルを長い距離にわたって１方向に移動させるだけでよい場合、第１駆動ユニットの第１部分と第２部分とを分離する壁は、前記１方向に実質的に平坦であるだけでよい。こうすると、以下の図に示すように、アクチュエータ及び磁気支持装置の設計において追加の自由度が得られる。図１５に、１方向に大きく移動することのできる対象物テーブルに取り付けられた可能なアクチュエータの配置の断面図を示す。この断面図には、対象物テーブルに取り付けることもでき、対象物テーブルの一部とすることもできる３つの磁石組立体を含むステージ組立体１５０を示す。３つのコイル・ユニットが、各磁石組立体に隣接し、かつこれらの磁石組立体と協働するように配置される。これらのコイル・ユニットは、それぞれの磁石組立体とともに３つのアクチュエータ・ユニット１５１、１５２、１５３を形成する。これらのアクチュエータ・ユニットのコイル・ユニットは、（図示しない）第２駆動ユニット上に装架することのできるステージ部材１５５に連結される。これらのアクチュエータを用いて、ステージ組立体１５０を正確に位置決めすることができる。これらのアクチュエータは、ステージ部材１５５に対して組立体１５０を相対的に小さく移動させることしかできない。しかし、Ｙ方向に大きく移動させることができる第２駆動ユニット上にこのステージ部材を装架することによって、このステージ組立体を（アクチュエータ１５１、１５２、１５３によって）正確に位置決めし、かつＹ方向の長い距離にわたって移動させることができる。図１５に示す壁１５９は、ＸＹ面又はＹＺ面に平行な表面からなり、したがって、ステージ組立体１５０及びステージ部材１５５をともに、前記のようにＹ方向に大きく移動させることができる。

アクチュエータ１５１及び１５２を用いて、ステージ組立体１５０をＺ方向に位置決めし、またこの組立体をＹ軸の周りで回転させることができる。アクチュエータ１５３は、図７又は図８に示すアクチュエータ組立体とすることができるが、Ｙ方向及びＺ方向に力を提供する向きで配置される。図１１〜図１４で説明した実施例の場合と同様に、この駆動ユニット内に磁気支持装置を含めることによって、この駆動ユニットの効率を向上させることができる。図１６に、可能な構成のＸＺ断面を示す。図１６には、３つの磁石組立体を含むステージ組立体１６０を示す。この図には、それぞれ２つの磁石組立体を有する２つの磁気支持装置１６１及び１６２を示す。これらの磁気支持部により、ステージ組立体１６０とステージ部材１６５との間でＺ方向に作用する力が得られる。さらに、この配置は、図７に示すアクチュエータ組立体を含む。このアクチュエータ組立体は、部分１６５と１６０との間にＸ方向及びＺ方向の力をかけることのできる向きに配置する。図５〜図１０に示すアクチュエータ組立体及び図１１〜図１３に示す磁気支持組立体は、図１５及び図１６に示す実施例のＸＹ面及びＹＺ面でも用いることができるはずであることが当業者には理解されよう。

磁石組立体内でいわゆるハルバッチ配列（Ｈａｌｂａｃｈ ａｒｒａｙ）を用いることによって、これらの実施例に示すリニア・モータ又はアクチュエータの効率を向上させることができることが当業者には理解されよう。

以上、本発明の特定の実施例を説明してきたが、前記以外の方法で本発明を実施できることを理解されたい。この説明は本発明を限定するためのものではない。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図。 第１駆動ユニットの第１及び第２部分が壁によって分離される、第１及び第２駆動ユニットの配置を示す概略図。 現況技術で周知のリニア・モータを示す概略図。 現況技術で周知のリニア・モータを示す概略図。 本発明の第１実施例によるリニア・モータを示す概略図。 図４ａのリニア・モータの磁束線を示す概略図。 本発明の第２実施例によるリニア・モータを示す概略図。 本発明の第３実施例によるリニア・モータを示す概略図。 本発明の第４実施例によるリニア・モータを示す概略図。 本発明の第５実施例によるリニア・モータを示す概略図。 本発明の第６実施例によるリニア・モータを示す概略図。 本発明の実施例によるリニア・モータの配置を示す概略図。 本発明の他の実施例によるリニア・モータの配置を示す概略図。 本発明の実施例による磁気支持装置を示す概略図。 本発明の実施例による、リニア・モータ及び磁気支持装置の配置を示す概略図。 本発明の実施例による、リニア・モータと組み合わせた磁気支持装置を示す概略図。 本発明の実施例による、リニア・モータ及び磁気支持装置の配置を示す概略図。 本発明の実施例による、リニア・モータ及び磁気支持装置の配置を示す概略図。 本発明の実施例による、リニア・モータ及び磁気支持装置の配置を示す概略図。

Claims (13)

1. 放射投影ビームを提供する照明装置と、
   前記投影ビームの横断面にパターンを付与する働きをするパターン化手段を保持する保持構造体と、
   基板を保持する基板テーブルと、
   前記基板の目標部分にパターン化されたビームを投影する投影装置と、
   前記保持構造体又は基板テーブルの少なくとも１つを位置決めする位置決め装置とを含むリソグラフィ装置であって、前記位置決め装置が、
   第１部分及び第２部分を含む第１駆動ユニットであって、該第１部分が、前記保持構造体又は前記基板テーブルに連結されかつ前記第２部分に対して相対的に移動可能な第１駆動ユニットと、
   前記第１駆動ユニットの前記第２部分に連結され、少なくとも１方向に前記第１駆動ユニットを移動させる第２駆動ユニットとを含むリソグラフィ装置において、
   前記第２駆動ユニット及び前記第１駆動ユニットの前記第２部分が、壁によって前記第１駆動ユニットの前記第１部分から分離されていることを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記壁が、前記第１駆動ユニットの前記第１部分及び前記保持構造体又は前記基板テーブルを取り囲む隔室の一部である請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
3. 前記壁が、前記第１駆動ユニットの前記第２部分及び前記第２駆動ユニットを取り囲む隔室の一部である請求項１に記載されたリソグラフィ装置。
4. 前記第１駆動ユニットの前記第１部分が磁石装置を含み、前記第２部分が電気コイル装置を含む請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
5. 前記第１駆動ユニットが、前記第１駆動ユニットの前記第１部分に連結された第１磁石組立体と、前記第１駆動ユニットの前記第２部分に連結された第２磁石組立体とを含む磁気支持装置をさらに含む請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
6. 前記第２駆動ユニットが平面モータである請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
7. 前記保持構造体又は前記基板テーブルが、前記第１駆動ユニットによって６自由度で位置決めされる請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
8. 実質的に平坦な前記壁が、実質的に非磁性材料でできている請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
9. 実質的に平坦な前記壁が、実質的に非導電材料でできている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
10. 前記第１駆動ユニットが、調節された隔室の壁を前記第１駆動ユニットの前記第２部分に対して相対的に所定の距離で維持する空気軸受けをさらに含む請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置。
11. 第１部分及び第２部分を含む第１駆動ユニットであって、前記第１部分が、対象物テーブルに連結されかつ前記第２部分に対して相対的に移動可能な第１駆動ユニットと、
    前記第１駆動ユニットの前記第２部分に連結された第２駆動ユニットであって、前記第２駆動ユニットによって前記第１駆動ユニットを少なくとも１方向に移動させることができる第２駆動ユニットとを含む対象物テーブルを位置決めする位置決め装置において、
    前記第２駆動ユニット及び前記第１駆動ユニットの前記第２部分が、壁によって前記第１駆動ユニットの前記第１部分から分離されていることを特徴とする位置決め装置。
12. デバイスを製造する方法において、
    放射感受性材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供する段階と、
    放射装置を使用して放射投影ビームを提供する段階と、
    パターン化手段を使用して前記投影ビームの横断面にパターンを付与する段階と、
    前記放射感受性材料の層の目標部分に前記パターン化された放射ビームを投影する段階と、
    位置決め装置によって前記パターン化手段又は基板の少なくとも１つを位置決めする段階であって、前記位置決め装置が、
    第１部分が、対象物に直接又は間接的に連結されかつ第２部分に対して相対的に移動可能な、第１部分及び第２部分を含む第１駆動ユニットと、
    前記第１駆動ユニットの前記第２部分に連結され、少なくとも１方向に前記第１駆動ユニットを移動させる第２駆動ユニットとを含む、位置決めする段階と、
    壁によって前記第１駆動ユニットの前記第１部分を前記第１駆動ユニットの前記第２部分から分離する段階を含む、デバイスを製造する方法。
13. 請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載されたリソグラフィ装置を使用することによって、ＬＣＤ又は半導体デバイスを製造する、デバイスを製造する方法。

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