JP3688181B2 - リソグラフィ投影装置およびそれを使用した装置を製造する方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部から真空室への動作貫通に関する。特に、本発明は、そのような装置を、
投影放射ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持する第1の対象物ホルダを備えた第1の対象物テーブルと、
基板を保持する第2の対象物ホルダとを備えた第2の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含むリソグラフィ投影装置に適用することに関する。
【0002】
【従来の技術】
判り易くするために、投影装置は以下「レンズ」と称しても良いが、この用語は、例えば屈折光学手段、反射光学手段、反射屈折光学系、および帯電粒子光学手段を含む各種の投影装置を網羅するものと広義に解釈すべきである。放射装置は、また投影放射ビームを導いたり、形成したり、あるいは制御する原理のいずれかによって作動する要素を含み、そのような要素は、また集約して、あるいは単独に以下「レンズ」と称することが出来る。更に、第1と第2の対象物テーブルはそれぞれ、「マスクテーブル」および「基板テーブル」とも称しうる。更に、リソグラフィ装置は2個以上のマスクテーブルおよび(または)2個以上の基板テーブルを有する型式のものでもよい。そのような「多段」装置においては、追加のテーブルを並列して使用可能で、あるいは1段以上の段階において予備段階を実行することも可能で、一方その他の1段以上の段階が露出のために使用される。ツインステージのリソグラフィ装置が、例えば国際特許出願第WO98/28665号および第WO98/40791号に記載されている。
【0003】
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路(IC)の製造に使用可能である。そのような場合、マスク(レチクル)はICの個々の層に対応する回路パターンを含み、このパターンは感光性材料の層(レジスト)でコーテイングした基板(シリコンウェハ)上の目標領域(ダイ)上に像形成することが出来る。一般に単一のウェハは一時一回レチクルを介して順次照射される隣接するダイの全体ネットワークを含む。一型式のリソグラフィ投影装置において、各ダイはレチクル全体のパターンを1回の作動でダイ上に露出することによって照射され、そのような装置は一般にウェハステッパと称されている。一般にステップアンドスキャン装置と称されている代替的な装置において、各ダイは所定の基準方向(「走査」方向)において投影ビームの位置にあるレチクルパターンを徐々に走査し、一方この走査方向に対して平行に、あるいは非平行にウェハテーブルを同時に走査することによって照射される。一般に、投影装置は(一般に<1である)倍率Mを有するので、ウェハテーブルが走査される速度vはレチクルが走査される速度のM倍である。本明細書で説明するリソグラフィ装置に関する更に多くの情報は国際特許出願第WO97/33205号から得ることが出来る。
【0004】
リソグラフィ装置においては、ウェハ上に像形成されうる形成物の大きさは投影放射線の波長によって制限される。より高密度の素子を備え、従ってより作動速度が速い集積回路を製造するためには、より小さい形成物を像形成出来ることが望ましい。現在の殆どのリソグラフィ投影装置は水銀ランプあるいはエキシマレーザによって発生する紫外線を採用しているが、約13nmのより短い波長の放射線を使用することが提案されてきた。そのような放射線は遠紫外線(EUV)あるいはソフトX線と称され、その可能な供給源はレーザプラズマ源あるいは電子貯蔵リングからのシンクロトロン放射線を含みうる。シンクロトロン放射線を使用したリソグラフィ投影装置の概要はジェイビーマーフィ他による応用光学における「シンクロトロン放射線源および投影X−線リソグラフィのためのコンデンサ」(“Synchrotron radiation sources and condensers for projection x-ray lithography”)、JBMurphy et al, Applied OpticsのVol.32,No.24、6920−6929ページ、1993年に記載されている。
【0005】
その他の提案された放射線の型式は電子ビームやイオンビームを含む。これらの型式のビームはマスク、基板および光学要素を含むビーム経路が高度の真空に保たれる必要があるという要件においてEUVと共通である。これは、ビームの吸収および(または)散乱を阻止するためであって、そのような帯電粒子ビームに対しては典型的には約10-6ミリバール以下の全体圧力が必要とされる。表面に炭素の層が堆積することによってウェハは汚染され、EUV放射のために光学要素は汚損される可能性があり、このことによって炭化水素の部分圧力が一般に10-8または10-10ミリバール以下に保つ必要があるという別の要件が課せられる。さもなければ、EUVを使用した装置に対して、全体の真空圧は10-3または10-4であればよく、それは典型的に低真空と見なされる。
【0006】
リソグラフィイにおける電子ビームの使用に関する詳細情報は例えば米国特許第5,079,122号および同第5,260,151号並びに欧州特許第A−0965888号から得ることが出来る。
【0007】
そのような高真空において作動することは真空中に置く必要がある要素に対して、かつ真空室のシール、特に外側から真空室の内部の要素に運動を伝える必要のある装置の何れかの部分におけるシールに対して過酷な条件が課せられる。真空室内部の要素に対して、汚染および材料自体の脱ガス、および表面から吸収されるガスの脱ガスの双方の全体的な脱ガスを最小にするか、あるいは排除する材料を使用する必要がある。そのような制限を低減するか、あるいは回避しうることが極めて望ましい。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、外部から真空室内に置かれた対象物、特にリソグラフィ装置の対象物テーブルの制御をさせる改良された動作貫通を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、前記およびその他の目的は、
放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第1の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第2の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含むリソグラフィ投影装置において、
前記第1と第2の対象物テーブルの少なくとも一方を密閉する壁を有する真空室であって、前記壁が開口を有する真空室と、
前記開口をシールし、前記開口のシールを保ちながら所定の運動範囲を通して前記真空室に対して平行な少なくとも一方向に移動可能である摺動シールと、
前記真空室内で前記対象物テーブルに対して前記摺動シールの移動を伝達して対応して前記摺動シールを運動させる機械的リンク装置と、
前記摺動シールを移動させ、それによって前記対象物テーブルを前記真空室内で移動させる位置決め手段とを含み、
前記開口が前記真空室の床にあり、前記機械的リンク装置が前記摺動シールから上方に突出し及び前記真空室内で前記対象物テーブルを支持するピラーを含み、
前記摺動シールが環状のフレームにおいてその周囲に装着されたボウルと、前記ピラーを支持するように前記環状のフレームに装着された少なくとも1個のステーと、前記環状フレームと前記真空室の床との間に設けられ、前記環状フレームの運動を許容するベアリングとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置において達成される。
該摺動シール装置は、比較的大きな動き(例えば、通常のベローズに比較して)を真空室内へもたらせ、また非常に多数のサイクルの停止の間の中間時間で繰り返しの急速な動きに耐えるように構成することができる。
【0010】
現在のリソグラフィ装置はクリーンルーム環境で使用されるように構成されており、従って、当該装置によって処理されているウェハの可能な汚染源を低減するための何らかの対策が従来から採られてきた。しかしながら、ウェハ、マスクおよび搬送ステージの従来の設計は極めて複雑であり、センサや駆動装置に対して大量の要素を使用している。そのようなステージは、また多数の信号や制御ケーブル並びにその他のユテイリテイを具備する必要がある。本発明は非真空装置において使用可能ではあるが、真空中で使用される場合、可能な限り多数の要素や機能を真空室の外側に位置させるという原理を採用することにより、そのような多数の要素を真空適合可能にし、あるいは真空適合均等物と交換するという困難で、かつ木目細かい仕事を排除する。このように、本発明は適当な機械的送り手段に新規なシール装置を設けることにより多数の要素の多く、あるいは殆どを耐真空性とする必要性を排除する。同様に、本発明は特に強力なポンプが設けられる場合真空装置において不可避の振動を低減するという難題を振動に対して敏感な要素を真空室の壁から出来る限り遠く隔離することにより排除する。
【0011】
本発明の好適実施例においては、摺動シールは、異なって空気注入されたエアベアリングにより真空室の壁に対して支持しうるプレートを含む。
【0012】
本発明の他の局面によると、放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第1の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第2の対象物テーブルと、
基板の目標部分上にマスクの照射された部分を像形成する投影装置とを含み、
前記第1と第2の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第1の真空室と、
前記第1の真空室に隣接した第2の真空室と、
前記第2の真空室から前記第1の真空室まで延び、前記第1の真空室内に収容された対象物テーブルを運動可能に支持する支持体と、
前記第1と第2の真空室とを分離させるように前記支持体に接続された摺動シールプレートであって、その平面において少なくとも一方向に運動可能であって、前記第1と第2の真空室の外側へ延びる摺動シールプレートと、
前記摺動シールプレートを移動させるように前記第1と第2の真空室の外側に位置し、前記第1の真空室内で前記対象物テーブルを移動させる位置決め手段とを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置が提供される。
【0013】
本発明の別な局面によると、放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第1の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第2の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を前記基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含み、
前記第1と第2の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第1の真空室と、
前記第1の真空室に隣接し、開口を有する真空室の壁により分離されている第2の真空室と、
前記第2の真空室に設けられ、第1の平面において第1の運動範囲に亘って移動可能な第1のステージと、
前記第1のステージによって支持され、第2の平面において第2の運動範囲に亘って移動可能である第2のステージであって、前記第1と第2の平面とは概ね平行であり、前記第1の運動範囲は前記第2の運動範囲よりは大きく、前記第2のステージは前記開口を通して前記第1の真空室内で前記目標テーブルを支持する第2のステージと、
前記第1のステージに接続された環状の摺動シールプレートであって、前記真空室の壁の部分と前記第2のステージとに対向し、前記第1と第2の運動範囲に亘って前記第1と第2の真空室とを分離する環状摺動シールプレートとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置が提供される。
【0015】
本発明によるリソグラフィ投影装置を使用した製造方法において、マスクのパターンがエネルギ感応材料(レジスト)の層によって少なくとも部分的に被覆された基板上に像形成される。この像形成段階の前に、基板は例えばプライミング、レジストコーテイング、およびソフトベークのような各種の工程を通すことが出来る。露出の後、基板は例えば露光後ベーク(PEB)、現像、ハードベークおよび像形成された形成物の測定/検査のようなその他の処理を行なうことが出来る。このような処理の配列は例えばICのような素子の個々の層をパターン化するために基準として使用される。そのようなパターン化した層は、次に全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオンインプランテーション(ドーピング)金属化、酸化、化学−機械的研磨のような種々の処理を行なうことが出来る。数枚の層が必要とされる場合、全体の過程、あるいはその変形を各々の新しい層に対して繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板(ウェハ)に出来る。これらの素子は、次に例えばダイシングあるいはソ―イングのような技術によって相互から分離され、それから個々の素子はキャリヤに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。そのような方法に対する詳細な情報は例えば、マグローヒル出版会社刊行のピータファンツアントによる「マイクロチップ製造:半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍第3版(“ Microchip Fabrication: A practical Guide to Semiconductor Processing”、Third Edition by Peter van Zant, McGrawHill Publishing Co.,)、1997年、ISBN0−07−067250−4から得ることが出来る。
【0016】
この点に関してICの製造に対して本発明による装置の使用を特に参照しうるが、そのような装置はその他の適用も可能であることを理解すべきである。例えば、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶デイスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造においても本発明による装置を採用しうる。当該技術分野の専門家には、そのような代替的な適用に関して、「レチクル」、「ウェハ」、または「ダイ」という用語の使用は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標領域」のような一般的な用語に置き換えて使用可能であることが認められる。
【0017】
本発明およびその利点については実施例と添付図面とを参照して以下説明する。各種の図面において、同じ部材は同じ参照番号で指示する。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施例 1
図1は本発明によるリソグラフィ投影装置1を概略図示する。本装置は、
● 放射投影ビームPB(例えばUVまたはEUV放射線、電子、あるいはイオン)を供給する放射装置LA,IL;
● マスクMA(例えばレチクル)を保持するマスクホルダを備え、マスクを品目PLに対して正確に位置決めするために第1の位置決め手段PMに接続されている第1の対象物テーブル(マスクテーブル)MT;
● 基板W(例えばレジストをコーテイングしたシリコンウェハ)を保持する基板ホルダを備え、かつ基板を品目PLに対して正確に位置決めするために第2の位置決め手段PWに接続されている第2の対象物テーブル(基板テーブル)WT;
● マスクMAの照射された部分を基板Wの目標部分C(ダイ)上に像形成する投影装置(“レンズ”)PL(例えば、屈折あるは反射屈折光学系、ミラー群あるいはフィールドデフレクタのアレイ)を含む。
【0019】
放射装置は放射ビームを発生させる供給源LA(例えば、記憶リングあるいはシンクロトロンにおける電子ビームの経路の周りに設けられた、アンヂュレータ(undulator)あるいはウイッグラ(wiggler)、プラズマ発生源、電子あるいはイオンビーム源)を含む。このビームは例えばビームPBを形成したり、および(または)平行にしたり(または)その断面に亘り強度を均一にするために照射装置ILに含まれる各種の光学要素を通される。
【0020】
その後ビームPBは、マスクテーブルMT上でマスクホルダに保持されているマスクMAと衝突する。マスクMAによって選択的に反射(あるいは透過)されたビームPBは“レンズ”PLを通過し、該レンズはビームPBを基板Wの目標領域C上に集める。位置決め手段PWと干渉変位測定手段IFとによって、基板テーブルWTは例えば種々の目標領域をビームPBの経路に位置させるように正確に運動可能である。同様に、位置決め手段PMと干渉変位測定手段IFは、例えばマスクライブラリからマスクMAを機械的に検索した後、あるいは走査運動の間にビームPBの経路に対してマスクMAを正確に位置決めするように使用可能である。一般に、対象物テーブルMT、WTの運動は図1に明確に示していないが、長いストロークのモジュール(コースに位置決め)および短いストロークのモジュール(微細位置決め)とによって実現される。
【0021】
図示した装置は2種類のモードにおいて使用可能である。
● ステップモードにおいて、マスクテーブルMTは基本的に静止しており、マスクの像全体が1回の作動(すなわち1回の“フラッシュ”)において目標領域C上に投影される。次に、基板WTが異なる目標領域CがビームPBによって照射されうるようにXおよび(または)Y方向にシフトされる;
● 走査モードにおいて、所定の目標領域Cが単一の“フラッシュ”において露出されない点を除いて基本的に同じシナリオが適用される。その代わりに、マスクテーブルMTが、当社ビームPBがマスクの像を走査するようにvの速度で所定の方向(所謂「」走査方向、例えばX方向)に運動可能である。同時に、基板テーブルWTはV=Mvの速度で同じ方向あるいは反対方向に運動する。MはレンズPLの倍率(例えばM=1/4あるいは1/5)である。このように、比較的大きな目標領域Cを解像力で妥協する必要することなく露出可能である。
【0022】
実施例 2
本発明による第2の実施例によるリソグラフィ装置2が図2に概略的に、断面で示されている。真空室Vは該室の床にある開口11aを画成する壁11によって囲まれている。本装置の使用の間、真空室Vは適当なタイプの真空ポンプ(図示せず)によって十分な真空状態に保たれている。開口11aは摺動シールプレート12によって形成された摺動シールによってシールされており、前記シールプレートの中間にはウエハ支持ピラー13が設けられている。ピラー13は微細ステージすなわちウエハWを坦持する短いストロークのウエハ支持チャック14を支持している。
【0023】
ウエハWの種々の領域が露出のためにリソグラフィ装置のレンズ(図示せず)の下にそれによって位置されるウエハWの長いストロークの運動は摺動シールプレート12全体を運動させることによって達成される。この目的のために、開口11aが長いストロークのステージとピラー13との所望の運動範囲を許容するような形状および寸法にされている。300ミリの直径のウエハが露出するようにされ、直径が100−150ミリのピラーを備えた装置においては、開口11aはウエハの縁部の周りでセンサ等のための余地を提供するために辺が480ミリの正方形にしうる。摺動シールプレート12は全体の運動範囲に亘って開口の上のシールを保つような形状および寸法にする必要がある。この寸法は各辺120ミリのシール幅を許容する。
【0024】
摺動シールプレート12は直交軸XおよびYを並進し、かつモータ区画室Mに設けたビーム15および駆動装置16を介してZ軸の周りでφzだけ回転を提供するように駆動される。駆動装置については図3を参照して以下詳細に説明する。
【0025】
使用時、摺動シールプレート12に対する主な負荷は真空室Vと、通常大気圧に(あるいはクリーンルーム環境においては僅かな差圧に)保たれているモータ室Mとの間の差圧によるものである。この上方(内方)の力は通常長いストロークのステージと、それが坦持しているその他の要素との重量を著しく上回る。本発明は、圧力の力と、シールプレートとそれが坦持する要素との重量との間の差によって予負荷されている、吐出の異なるガス(空気)ベアリング21を提供する。これらのエアベアリング21は図4を参照して以下詳細に説明し、かつ参考のために本明細書に含めている「真空室で使用するガスベアリングとリソグラフィ装置におけるその適用」(“Gas-Bearings for use in Vacuum Chambers and their Application in Lithographic Apparatus”という名称の欧州特許願第99201103.2号および同じ名称の現在出願中の特許願(本出願人の参照番号はP−0133.010)に詳細に説明されている。真空室が例えば保守作業のために排気されていない場合、摺動シールプレート12を支持するために、ベースプレート17に装着された支持体すなわちベアリング19が設けられている。
【0026】
短いストロークのステージ14に制御および測定信号並びにその他の「ユテイリテイ」を提供するケーブル20が摺動シールプレート12の孔12aとピラー13の中空の内部を通して設けられている。
【0027】
装置11aの全周の周りで適当なシールを提供するには、摺動シールプレート12の変形が許容される限度内に確実に保たれるようにする必要がある。本発明のこの実施例によれば、このことは厚さが100ミリの焼結したAl2O3(ρ=3700kg/m3、E=3.5X1011N/m2、υ(ポアソン比)=0.22)を提供することによって実行される。例えばSiCフォームのようなその他の適当な材料も使用可能である。計算をし易くするために、エアベアリングが半径、γが370ミリであり、プレートに対する均等な負荷、qが105N/m2において大気圧であると想定すると、周囲における角度偏位、θが下記の式によって与えられる。
【数1】
【0028】
厚さが100ミリであるAl2O3のプレートに対して、プレートの定数D≒3.1×10 7 Nmは角度撓みθ≒16.6×10 −6 、従ってエアベアリング領域において約1ミクロンの撓みをもたらす。
【0029】
摺動シールプレート12のための可能な駆動機構が図3に示されている。図示のように、4個の駆動装置16は前記プレート12の各側の中間から垂直に延びる各ビーム15に対して作用する。各駆動装置16はリニアモータのステータとコイルを支持しているキャリッジ16bを坦持するトラック16aを含む。駆動力はビーム15に搬送され、そこからスラストエアベアリング16cによってプレート12まで搬送される。前記エアベアリング16cは微調整を可能にするため横方向運動および限定された量の角度運動φzを許容する。X、Yおよびφzの運動は単に3個のモータによって達成可能で、従って、本実施例においては、1対の平行したモータが1個のモータとして制御される。水冷のリニアモータは1100Nまでの力を容易に提供することが可能であって、そのため4個のそのようなモータが、たとえステージプレートおよび関連の部材が500キロまでの重量であるとしても十分な加速を提供しうる。
【0030】
トラック16aは例えば本装置のベースプレートに固定可能で、そのため駆動力が平衡反応フレームに対して作用する。代替的に、トラック16aは例えばエアベアリングによって支持されることによって長手方向に運動可能で、比較的質量が大きく駆動力がそれに対して作用する均衡質量として作用する。
【0031】
本実施例において、ビーム15は、加えられた力が図示のように水平平面と、また垂直方向の双方に摺動シールプレート12の重心12bを通過する線に作用する。このためプレート12およびモータから駆動される質量の全体の重心に向かう力の軌道のその他の部分における曲げ慣性を低減する。第1の実施例(図示せず)の変形において、長ストロークステージの全設置面積はビーム15をステージプレート12の下に装着することによって小さくすることが出来る。
【0032】
真空室の壁11と、摺動シールプレート12との一部の断面を示す図4に概略示すように、プレート12は5ミクロンの一定の空隙gを保持することが出来るようにするエアベアリング21によって真空室の壁11から離して保持されている。そのような空隙に対して、ベアリングの近傍にある真空室の壁11の面11bとベアリングの移動領域に亘るプレート12の面とは0.8ミクロン以下のRMS表面粗さまで仕上げることが出来る。もっとも、それらは0.4ミクロンのRMS表面粗さよりも平坦である必要はない。このことは、周知の機械的研磨技術によって容易に達成可能である。応用によっては、5ミクロンから10ミクロンまでの範囲の空隙が適当であり、面はそのような高度の公差まで仕上げる必要はない。高圧領域214を発生させるために数気圧の圧力で空気送りライン211を介して清浄な空気(あるいは、その他のガス、例えばN2)が連続して供給される。供給された空気はモータ区画室Mに向かって、また真空室Vに向かって流れる。真空室における空気の介在は望ましくないことは勿論である。大気圧への、例えばモータ室Mへの逃げの通路が溝212を介して設けられている。エアベアリングを形成する空気が真空室V内への許容し得ない漏洩を更に阻止するために、空気は真空導管213を介して吐出される。希望に応じて、逃げ通路212も吐出される。このように、真空室V内への残留漏れlは許容レベル内に保持可能である。
【0033】
本実施例において、空気送りライン211と真空導管213並びに逃げ通路212の下部分はシールの周囲の全長に亘って延びる細長い溝である。空気送りパイプ211aと真空パイプ213aとが前記溝に沿って間隔をおいて設けられている。
【0034】
真空室の壁11の一部の下から見た図である図5に示す第2の実施例に対する変形において、エアベアリングを提供する空気送りライン211は離散している。各空気送りパイプの端部において、図5Aにおいて断面で示し、多孔性プラグ211cで充填した円筒形拡大部211bが設けられている。多孔性プラグ211cはグラファイトで作るのが好ましく、真空壁11の下面11bを機械加工した後拡大部211bに位置させ、ついで滑らかにきさげ可能とする。
【0035】
前述したエアベアリングの双方の変形において、空気送りライン211と真空室Vとの間に単一の真空溝が設けられている。その他の変形においては、2個以上の真空溝を設けることが可能で、真空室Vにより近い真空溝はより高い真空レベルまで吐出される。
【0036】
前述の変形との組み合わせが可能である第2の実施例の別の変形において、摺動シールプレートの重量は、それをサンドイッチ構造を有するプレート120から形成することにより低減される。このことは摺動シールプレートを通る垂直平面の断面図である図6に示されている。上側および下側スキンプレート121、123は、厚さがそれぞれt1およびt3である、例えば焼結されたAl2O3の中実のプレートから各々形成される。サンドイッチ充填物122は厚さがt2であり、例えばAl2O3の格子構造、図6Aに示す壁122a,あるいは図6Bに示すように閉鎖した中空のガラス円筒体122bのような種々の材料から作ることが可能である。その他の代案としては、例えばガラスおよびセラミックのフォームを含む。各変形において、サンドイッチの充填物の機能は2個のスキンプレート121、123の間のせん断力を伝達することであり、選択した構造は高い弾性係数Eを有する必要がある。
【0037】
焼結したAl2O3グリッドを充填したプレート120に対して、該プレートの強度と質量は、該プレートの全体断面積によって除したグリッド構造の全体断面積として定義され、せん断および曲げ変形に対する等式を修正するために使用される空間係数Δによって決まる。200ミリの全体厚さ(t1+t2+t3)のプレートに対して最小のプレートの質量が、厚さ(t1、t3)が15ミリである頂部および底部プレート121、123、および例えばグリッドの壁の厚さが15ミリ、ピッチが110ミリであるグリッドの空間係数0.15によって達成されるように計算可能である。
【0038】
本発明によると、サンドイッチプレート120は連続した側壁124を有し、あるいはサンドイッチ充填物122の縁部は内部を機密シールするようにシールされる。内部をシールする前に、内部は適当な真空レベルまで排気される。このためサンドイッチ構造を予負荷し、(プレートが真空室の一部として使用される場合)サンドイッチ構造を剥離させる傾向のある1枚のスキンプレートに亘っての差圧を阻止する。前記プレートは内部の真空が予想される寿命全体に亘って十分高度に確実に保たれるように保証するように構成可能で、あるいは内部を定期的に排気するように弁を設けることが出来る。
【0039】
この排気されたサンドイッチ構造は本発明による摺動シールプレートとしての以外に広い用途を有し、特に、真空室が摺動するか、あるいは固定しているかには関係なく壁として、あるいは壁の一部として有利に使用可能である。
【0040】
実施例 3
本発明によるリソグラフィ装置3の第3の実施例が図7に示されている。この装置においては、摺動シールは環状のフレーム330に装着された転倒ドームすなわちボウル312によって形成されている。ボウル312は比較的薄く、外面に対する垂直方向の圧力負荷がボウルの平面の歪みによって抵抗を受けるように形成されている。そうすれば、負荷が変動する結果局部的に変形するのではなく、形状が縮尺される。第2の実施例の寸法と運動範囲とを備えたリソグラフィ装置に対して適した幅Dが1200ミリであるボウルに対して、中心Rにおける適当な曲率半径は0.8×Dである。これは縁部において0.15×Dの曲率半径まで徐々に減少している。そうすれば、ボウルの高さHは0.25×Dとなる。ボウルのシート材は垂直にフレーム330に接続され、それによってベアリングリングに対する望ましくない負荷を排除する。曲げ慣性を排除するボウルのその他の形態もブリッジ構造から知られている。
【0041】
第3の実施例において、ボウルの摺動はフレーム330に設けられ、真空室の壁11の底部に設けられたベアリング面321aに作用する吐出の異なるエアベアリング321によって可能にされる。エアベアリング321はそれ以外は第2の実施例のそれと同様である。
【0042】
ボウル312はモータ室Mと真空室Vとの間の差圧に抵抗するが、微細ステージ14と支持ピラー13の重量はピラー13と微細ステージ14とをフレーム330から懸垂している複数の半径方向のステー331によって支持されている。ピラー13は、また微細ステージが第2の実施例と同様に駆動装置16によって運動するとき安定状態に留まるように複数の半径方向スポーク332によって安定にされる。駆動装置16からのスラストも、この実施例においてはフレーム330に取り付けられているビーム15を介して微細ステージまで搬送される。
【0043】
実施例 4
本発明の第4の実施例によるリソグラフィ装置4が図8に概略的に示されている。本実施例において、摺動シールプレート412前後の差圧は第2の真空室V2をその下方に設けることによって低減あるいは排除される。従って、摺動シールプレート412は微細ステージ14を運動させるのに要する加速力を支持すればよく、圧力による力は殆ど無いか、あるいは皆無であるので極めて薄くすることが出来る。摺動シールプレート412の平面に駆動力が加えられ、かつ全体の運動しうる質量の重心が摺動シールプレートの平面にも位置するように保証することにより捩じり力を低減することが可能である。
【0044】
摺動シールプレートは、この場合摺動シールプレート412の縁部に接続されているビーム15に対して作用する駆動装置16を介してX,YおよびφZ方向に運動する。摺動シールプレート412は2個の対向した異なって空気注入されたエアベアリング421aおよび421bの間を運動する。エアベアリング421aは第2の実施例のそれと類似であって、前述のように真空室Vの壁11に設けられている。エアベアリング421bもまた類似であるが、第2の真空室V2の壁411に設けられている。摺動シールプレート421に対する正味の垂直の力は殆ど無いので、エアベアリング421aおよび421bは著しいスラストを加える必要なく、単にシール空隙を保ち、X,Yおよびφz方向に運動しうるようにする。プレート412を抑制し過ぎないようにするために、1個のベアリングをZ方向に固定し、他方に予負荷を加える。
【0045】
第2の真空室V2はピラー13を介して微細ステージ14を支持する脚440を収容する。脚440には微細ステージ14が運動しうるようにするために独自のベアリング、例えば前述した異なって空気注入されたベアリングが設けられている。第2の真空室V2は主真空室V3から隔離されているので、その内部の真空レベルに対する要求は低い。従って、室V2は主真空室Vでは許容し得ない材料で作られた送りラインやケーブルを収容可能である。
【0046】
実施例 5
リソグラフィ装置5を含む本発明の第5の実施例が図9に概略的に示されている。本実施例は、更に参考のために本明細書に含めている、「マルチステージ駆動装置とリソグラフィ装置におけるその応用」(“Multi-stage Drive Arrangements and their Application in Lithographic Apparatus”という名称の欧州特許願第99201192.4号および同じ名称で同時に出願された特許願(本出願人の参照番号はP−0132.010号)に詳しく説明されている3ステージ概念を組み込んでいる。本発明の第5の実施例は特にステップアンドスキャン作動に適合している。
【0047】
リソグラフィ装置5は第2の実施例の摺動シールプレート12と類似であり、第2の真空室V2に収容されている長いストロークの摺動シールプレート512を含む。微細ステージ514は一次真空室Vに収容され、駆動装置514aを使用してウエハWを微細位置決めする。これらの2ステージの間に中間のステージ550が設けられている。本実施例のステップアンドスキャン作動において、長いストロークの摺動シールプレート512は露出すべきダイの列あるいはコラムの長さに亘って一定の速度で駆動される。次に、中間ステージ550は、露出個所の下方のウエハの正味の運動がステップアンドスキャン作動に適した曲りくねったものであるように8の字形運動として長いストロークのシールプレート512に対して駆動される。このような配置によって機械のベースフレームに加えられる加速力を減少させる。長いストロークの摺動シールプレート512は中間ステージ550のために均衡質量として作用するが、それ自体は加速が低いので均衡質量は必要とはしない。
【0048】
主真空室Vは10−6ミリバール以下の圧力、好ましくは10−7から10−8ミリバールに保たれ、第2の真空室V2は10−5から10−6ミリバール程度の圧力に保たれる。これらの真空レベルが達成可能にするために、長いストロークのステージのプレート512は、第2の実施例のものと類似であり、5から10ミクロンの範囲の一定の空隙を保つ異なって空気注入されたエアベアリング521aによって支持されている。走査ステージ550は、また類似のエアベアリング521bによって支持されている。
【0049】
二次真空室V2は長いストロークの摺動シールプレート512に装着された上側の摺動シールプレート552と走査ステージ550に装着された下側の摺動シールプレート553とによって形成された摺動シール装置によって一次真空室Vから隔離されている。上側摺動シールプレート552は一般に正方形であって、走査ステージ550と長いストロークのステージに対する運動範囲を許容するのに十分大きな中央開口を備えている。上側摺動シールプレート552は真空室の壁511の開口511aよりも若干大きく、そのため長いストロークのステージの個所がどこにあろうとも、上側摺動プレートの広い部分が真空室の壁511の下面511bと直接対向する。下側摺動シールプレート553は、また正方形であって中央開口は走査ステージ550で充填されている。下側摺動プレート553は同様に上側摺動シールプレート551の開口より若干大きく、そのため長いストロークのステージ512に対する走査ステージ550の位置がどこにあろうと、下側の摺動シールプレート553の全周の広い部分が上側摺動シールプレート552の底面と直接対向する。一次真空室と二次真空室との間の差圧によって加えられる力は無視しうる程度であり、上側と下側の摺動シールプレートとは負荷を支持していないので、それらの間、あるいは上側摺動シールプレートと真空室の壁511との間にエアベアリングの必要はない。その代わり、2枚のプレートの間および上側プレートと真空室との間の空隙は約500ミクロン以下とし、重なり部分は漏洩を許容レベルまで下げるのに十分広くしている。各種のシールプレートおよび開口は、また円形のウエハとチャックとを受けいれるように円形にしうる。
【0050】
長いストロークのステージプレート512は、例えばYおよびφz運動を提供するように横ビーム515を横方向に運動させるリニアモータ516と、例えばX方向の運動を提供するようにピラー513に作用する横ビーム515に長手方向に装着された別のリニアモータ(図示せず)とを含むH−駆動装置によって駆動可能である。長いストロークの駆動装置を収容するモータ室Mは例えば0.1ミリバール以下に保たれているが、このモータ室は主真空室Vから隔離されており、そのため長いストロークの駆動装置は高真空に対して適合性がなくてもよい。長いストロークのステージプレートベアリング521aに対する適当な予負荷は開口領域に亘る圧力負荷と長いストロークのステージプレート512の重量とから発生するプレートに対する正味の力によって提供される。長いストロークのステージの駆動装置はマウント554を介してベース517に対して作用する。長いストロークのステージは概ね一定の速度で運動するので、均衡質量に対する必要性は排除しうる。中間ステージ550の駆動装置551は図3に関して前述したものと類似のビームのスラストエアベアリングを介して作用するリニアモータ装置でよい。殆どが長いストロークの摺動シールプレート512である長いストロークのステージの比較的大きな質量は走査ステージ550に対する均衡質量として作用する。
【0051】
走査ステージ550と微細ステージ514に対するケーブルおよび供給ライン(図示せず)はモータ室Mおよび中空ピラー513の内部を通るルートとしうる。微細ステージ514の位置は、例えば干渉型でよい位置検出手段555を介してモニタ可能である。
【0052】
実施例 6
本発明の第6の実施例によるリソグラフィ装置6が図10に概略的に示されている。第6の実施例は第5の実施例の変形であって、殆どを同じ参照番号で指示するが微細および走査ステージにおける多数の部材を共通に有する。共通部材の説明は簡潔にするために省略する。
【0053】
第6の実施例において、一次真空室Vは、それぞれの真空ポンプ(図示せず)によって低下した真空レベルまで個々に吐出される中間真空室V2からV5までを形成するラビリンス摺動シールによってシールされている。前述と同様、一次真空室は使用時約10−7から10−8 ミリバールの真空レベルに保持することが可能で、一方中間真空室は、例えば以下のようなレベルに保持される。
V2 − 2.5×10−6ミリバール
V3 − 5×10−4ミリバール
V4 − 0.1ミリバール
V5 − 1ミリバール
【0054】
ラビリンス摺動シールは長いストロークのステージプレート660の上面に設けられたシール面660aと共に第1から第5までの摺動シールプレート661から665までを含む。その他の実施例においては、より少ないステージで十分である。第1、第3と第5の摺動シールプレート661、663、665は真空室の壁から内方に突出し、各々のシールプレートは長いストロークのステージプレート660の運動範囲並びにそのレベルにおける長いストロークのステージプレートの断面を収容するのに十分大きい中央開口を有する。第2と第4の摺動シールプレート662、664は長いストロークのステージから外方に突出し、通常の運動範囲を通しての長いストロークのステージプレートの位置がどこにあろうとも奇数の摺動シールプレートが重なり合うようにするのに十分大きな外周を有する。同様に、長いストロークのステージプレート660のシール面660aは長いストロークのステージプレートの全ての位置において第5の摺動シールプレート665と直接対向する位置に配置されている。
【0055】
第1と第2の摺動シールプレート661、662は共に第2の中間真空室V3から第1の中間真空室V2を隔離し、第3と第4の摺動シールプレート663、664は第2の中間真空室V3を第3の中間真空室V4から隔離し、第5の摺動シールプレート665とシール面660aは第3の中間真空室V4を第4の中間真空室V5から隔離する。各場合において、対向するプレートと重なり範囲との間の空隙はより高圧の室からより低圧の室内への漏洩はそれぞれの真空ポンプが許容しうるレベルに確実に制限されるように選択される。第1と第2の摺動シールプレートとの間、並びに第3と第4の摺動シールプレートの間の空隙は500ミクロン程度でよく、一方第5の摺動シールプレート665とシール面660aとの間の空隙は100ミクロン程度でよい。
【0056】
第6の実施例において、長いストロークのステージプレート660は脚666に設けられた(従来の)エアベアリングによってベース617上に支持されている。駆動装置(図示せず)は第5の実施例のものと同じでよい。
【0057】
本発明を好適実施例に関して説明した。しかしながら、本発明は前述の説明のものに限定されないことが認められる。特に、本発明はリソグラフィ装置のウエハステージに関して前述したが、それはそのような装置のマスクステージにも、あるいは長いストロークのマニピュレータを真空室内へ通す必要のある何れかの装置に対しても同等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図2】本発明の第2の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【図3】図2に示すうウエハステージの駆動装置の平面図である。
【図4】図2の示すウエハステージにおいて使用される吐出の異なるエアベアリングの断面図である。
【図5】本発明において使用可能な代替的な、吐出の異なるエアベアリングの平面図である。
【図5A】図5に示す吐出の異なるエアベアリングの一部の拡大断面図である。
【図6】本発明において使用可能な代替的な摺動シールプレートの断面図である。
【図6A】図6に示す摺動シールプレートのための代替的な充填物の平面図である。
【図6B】図6に示す摺動シールプレートのための代替的な充填物の平面図である。
【図7】本発明の第3の実施例によるリソグラフィ装置のウエハステージの断面図である。
【図8】本発明の第4の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【図9】本発明の第5の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【図10】本発明の第6の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【符号の説明】
1 投影装置
2、3、4、5、6 リソグラフィ装置
12 摺動シールプレート
14 短いストロークのステージ
16 駆動装置
M モータ室
V 真空室
Claims (13)
- 放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第1の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第2の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含むリソグラフィ投影装置において、
前記第1と第2の対象物テーブルの少なくとも一方を密閉する壁を有する真空室であって、前記壁が開口を有する真空室と、
前記開口をシールし、前記開口のシールを保ちながら所定の運動範囲を通して前記真空室に対して平行な少なくとも一方向に移動可能である摺動シールと、
前記真空室内で前記対象物テーブルに対して前記摺動シールの移動を伝達して対応して前記摺動シールを運動させる機械的リンク装置と、
前記摺動シールを移動させ、それによって前記対象物テーブルを前記真空室内で移動させる位置決め手段と、を含み、
前記開口が前記真空室の床にあり、前記機械的リンク装置が前記摺動シールから上方に突出し及び前記真空室内で前記対象物テーブルを支持するピラーを含み、
前記摺動シールが環状のフレームにおいてその周囲に装着されたボウルと、前記ピラーを支持するように前記環状のフレームに装着された少なくとも1個のステーと、前記環状フレームと前記真空室の床との間に設けられ、前記環状フレームの運動を許容するベアリングとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置。 - 前記ボウルが、その上に対する正味の負荷が前記ボウルにおける張力あるいは圧縮力によってのみ概ね抵抗を受けることを特徴とする請求項1に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記ベアリングが前記真空室の床に対して所定の隙間を保つガスベアリングと、前記ガスベアリングと前記真空室との間に設けられ前記ベアリングから前記真空室内へのガスの漏洩を低減する排出手段とを含むことを特徴とする請求項1または2に記載のリソグラフィ投影装置。
- 放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第1の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第2の対象物テーブルと、
基板の目標部分上にマスクの照射された部分を像形成する投影装置とを含み、
前記第1と第2の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第1の真空室と、
前記第1の真空室に隣接した第2の真空室と、
前記第2の真空室から前記第1の真空室まで延び、前記第1の真空室内に収容された対象物テーブルを運動可能に支持する支持体と、
前記第1と第2の真空室とを分離させるように前記支持体に接続された摺動シールプレートであって、その平面において少なくとも一方向に運動可能であって、前記第1と第2の真空室の外側へ延びる摺動シールプレートと、
前記摺動シールプレートを移動させるように前記第1と第2の真空室の外側に位置し、前記第1の真空室内で前記対象物テーブルを移動させる位置決め手段とを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置。 - 放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第1の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第2の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を前記基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含み、
前記第1と第2の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第1の真空室と、
前記第1の真空室に隣接し、開口を有する真空室の壁により分離されている第2の真空室と、
前記第2の真空室に設けられ、第1の平面において第1の運動範囲に亘って移動可能な第1のステージと、
前記第1のステージによって支持され、第2の平面において第2の運動範囲に亘って移動可能である第2のステージであって、前記第1と第2の平面とは概ね平行であり、前記第1の運動範囲は前記第2の運動範囲よりは大きく、前記第2のステージは前記開口を通して前記第1の真空室内で前記目標テーブルを支持する第2のステージと、
前記第1のステージに接続された環状の摺動シールプレートであって、前記真空室の壁の部分と前記第2のステージとに対向し、前記第1と第2の運動範囲に亘って前記第1と第2の真空室とを分離する環状摺動シールプレートとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置。 - 前記第1の真空室が前記第2の運動範囲より大きな第3の運動範囲を有する第3のステージを含むことを特徴とする請求項5に記載のリソグラフィ投影装置。
- 区画室内に設けられ、前記第1のステージを移動させる位置決め手段と、前記第1のステージの前記第1の運動範囲を通して前記第2の真空室から前記区画室を分離する第2の摺動シールとを更に含むことを特徴とする請求項5または6に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記第2の真空室が第2の開口を有する第2の真空室の壁により前記区画室から分離され、
前記第1のステージが前記第2の開口に跨り、前記第2の開口の周りで前記第2の真空室の壁と対向する第1の壁を有し、
前記第2の摺動シールが前記第1の面と、前記第1の面と前記第2の真空室の壁との間で設けられたベアリングとを含むことを特徴とする請求項7に記載のリソグラフィ投影装置。 - 前記第2の摺動シールが前記第2の真空室の内壁から内方に延びる第1の複数の環状のプレートと、相互に対して平行で、挟み込まれ、かつ重なって前記第1のステージの運動範囲を通して前記第2の真空室と前記区画室との間でラビリンスシールを提供することを特徴とする請求項7に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記摺動シールプレートがサンドイッチ構造を含むことを特徴とする請求項4または5に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記サンドイッチ構造がシールされた外被と多孔性の内部層とを有し、前記内部層の空洞が排気されていることを特徴とする請求項10に記載のリソグラフィ投影装置。
- 前記多孔性の内部層が横壁の格子と、中空シリンダの配列と、セラミックフォームとガラスフォームとからなる群から選択されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 真空室の開口を通して外部の運動を真空室の対象物まで送る遠隔マニピュレータ装置において、
前記開口をシールする摺動シールであって、前記シールを保ちながら前記真空室の壁に対して平行な少なくとも一方向において移動可能な摺動シールと、
前記摺動シールの運動を前記対象物まで伝達するように前記摺動シールと前記対象物とを接続し、それによって前記外部の運動が前記真空室の外側で前記摺動シールに加えられるようにする機械的リンク装置とを含み、
前記摺動シールが環状のベアリングリングにその周囲において装着されたボウルを含み、前記ボウルが前記マニピュレータ装置の所望の運動範囲における全ての位置において前記開口を覆う大きさであることを特徴とする遠隔マニピュレータ装置。
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