JP3723042B2 - リソグラフィ投影装置のための位置決め装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲りくねった通路に沿って対象物を駆動する多段駆動装置に関する。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（あるいは放射システム）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（あるいは投影システム）とを含むリソグラフィ投影装置に適用することにある。
【０００２】
【従来の技術】
判り易くするために、投影システムは以下「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システムを網羅するものと広義に解釈すべきである。放射システムは、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（ステージ）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（ステージ）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度に一回で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。一つの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（すなわち露光）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、投影システムは（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、例えばステップアンドスキャンあるいはサブフィールド・スティッチング作動に対して必要とされる曲りくねった通路に沿って基板ステージを容易に駆動しうる改良された走査ステージ装置を備えたリソグラフィ投影装置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システムと、
マスクを保持する第１の対象物ホルダを備え、かつ第１の位置決め手段を備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する第２の対象物ホルダを備え、かつ第２の位置決め手段を備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板目標部分上に像形成する投影システムとを含み、
前記第１と第２の位置決め手段が、
基準フレームに対する第１の運動範囲を有する第１のステージと、
前記第１のステージによって支持され、前記第１の運動範囲より小さい第２の運動範囲を有する第２のステージと、
前記第２のステージによって支持され、前記第２の運動範囲より小さい第３の運動範囲を有する第３のステージであって、前記対象物ホルダのそれぞれを含む第３のステージとを有することを特徴とするリソグラフィ投影装置によって達成される。
【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生じ得る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ーティリティ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ので特に有利である。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、少なくとも第１と第２の運動範囲が少なくとも二次元である。ステップアンドスキャン作動の間、第１のステージすなわち長いストロークのステージが露出すべきダイの列（コラム）に沿って変動のない運動（すなわち一様な運動）をし、一方第２のステージすなわち走査ステージが第１のステージに対して８の字形運動を実行する。２種類の運動を総和したものが曲りくねった経路を提供する。第３のステージすなわち微細ステージが精度を増すために位置決め調整を実行する。
【００１２】
ステップアンドスキャン運動のための長いストロークの運動を第１のステージと第２のステージとに分割することは、最も大規模な運動である第１のステージが頻繁に大きな加速をする必要がないことを意味する。第１のステージは、また第２と第３のステージのための均衡質量として作用しうる。
【００１３】
本発明の別の局面によると、
エネルギ感応性材料の層によって少なくとも部分的に被覆されている基板を提供する段階と、
パターンを含むマスクを提供する段階と、
エネルギ感応性材料の層の目標領域上にマスクパターンの少なくとも一部の像を投影するために放射投影ビームを使用する段階とを含み、
像を投影する段階の間、前記マスクと基板との少なくとも一方が前記マスクあるいは基板を保持する対象物ホルダを備え、かつ位置決め手段を備えている対象物テーブルに装着され、前記位置決め手段が、
基準フレームに対する第１の運動範囲を有する第１のステージと、
前記第１のステージによって支持され、前記第１の運動範囲より小さい第２の運動範囲を有する第２のステージと、
前記第２のステージによって支持され、前記第２の運動範囲より小さい第３の運動範囲を有する第３のステージであって、前記対象物ホルダを含む第３のステージとを含むことを特徴とする装置（ｄｅｖｉｃｅ；すなわちデバイス）製造方法が提供される。
【００１４】
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ー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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
【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）を供給する放射システム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システム（“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。
【００１８】
放射システム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、水銀ランプあるいはレーザ）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。
【００１９】
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。従来技術においては、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、一般的に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。
【００２０】
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。
【００２１】
発明の原理
本発明によるリソグラフィ装置のステップアンドスキャンモードにおいて、ウェハステージは投影レンズＰＬの下方で曲りくねった通路に沿って運動しウェハＷ上で多数のダイＣを露出する。図２はダイａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが順次露出される際のウェハＷ上の露出点の有効経路ＥＰを示す。各ダイの実際の露出はウェハがＸ方向にのみ運動しているとき、各曲りくねった経路の水平方向部分の間行われる。運動のこの部分は走査運動と称され、ステージの加速、速度および位置において最高の精度を必要とする。この曲りくねったパターンは本装置の全体生産性を向上させるために採用されていることを注目すべきである。前述のように、ダイが走査されるとき、レチクルウェハの運動と共に平行、あるいは非平行に運動する。このように、走査方向に対して平行の線にあるダイが相前後して露出される場合、レチクルはダイの露出の間で同じ方向にリセットする必要がある。曲りくねったパターンによってレチクルの戻り運動を使用して別のダイを露出出来るようにすることによって生産性を向上させる。本発明は、またマスクパターンが複数のサブフィールド、例えばストラット（strutted）したマスクに分割される「スチッチ（stitched）した」露出にも適用可能である。この場合、曲りくねったパターンの各ストロークは１個のダイよりもむしろ１個のサブフィールドを露出するために使用される。
【００２２】
本発明によると、「長いストローク」の曲りくねった運動は２つの要素、すなわち露出すべきダイのコラムの長さに沿った（すなわちＹ方向）変動のない進行と、前記変動のない進行に亘っての８の字形の運動に分割される。図３に示すように、ウェハ位置決め手段ＰＷは３個の要素、すなわち長いストロークのステージＬＳ，中間すなわち走査ステージＳＳおよび微細調整ステージＦＳに分割されている。ステップアンドスキャン露出の間、長いストロークのステージＬＳは露出すべきダイのコラムに沿って（Ｙ方向に）連続的に運動して変動のない進行を実行し、一方走査ステージＳＳは長いストロークのステージＬＳに対して８の字形運動を行なう。図４はこれらの２つの運動が組み合わされて所望の曲りくねった運動を実行する態様を示している。微細ステージＦＳは必要に応じて走査ステージＳＳに対して運動し、微細な位置決め調整を実行する。
【００２３】
長いストロークのステージＬＳはウェハ上の全てのダイが露出のために投影光学手段ＰＬの下に位置しうるようにするのに十分な範囲の運動を行なう必要がある。例えば、３００ミリのウェハに対して、このことは４００Ｘ４００ｍｍ２の運動によって達成されうるが、より大きなウェハに対してはより大きくされる。このステージの位置決め精度は、例えば単に１ミリ程度あればよく、微細ステージＦＳによってより正確な位置決めを行なうことが出来る。長いストロークのステージＬＳの最大加速が０．１５ｍ／ｓ2以下で、急な動き（ジャーク）が１ｍ／ｓ3以下である場合、許容される生産速度を達成することが出来る。
【００２４】
走査ステージＳＳの範囲は所期のダイの幅と長さの双方の大きさを許容する必要がある。走査ステージＳＳが例えば約７５Ｘ４０ｍｍ２の運動範囲を有する場合、５２Ｘ２６ｍｍ２のダイは許容される。走査ステージの位置精度は約１μｍであることが好ましい。典型的には、走査ステージＳＳの最大加速は約４ｍ／ｓ2であり、急な動きは約２５０ｍ／ｓ3であり、これは比較的低い走査および微細ステージの質量が与えられれば容易に達成可能である。
【００２５】
微細ステージの運動範囲は現在の設計と対比でき、例えば約１Ｘ１Ｘ１ｍｍ３程度でよい。その行程（コース）の精度ははるかに高く、本装置の再位置決めおよび繰返し性の要件を満足するのに十分なものである。
【００２６】
本発明の３ステージ構成は、露出前に実行される整合工程においても利点を提供する。この工程の間、前記ステージは、全運動範囲内に分布する複数の整合個所の間を移動する必要がある。整合工程は生産性に悪影響を与えるオーバヘッドであり、出来る限り短時間で達成する必要がある。これは、長いストロークのステージが整合個所の間で比較的高速で運動することを必要とする。本発明によれば、長いストロークのステージと走査ステージとの間の「遊び」を利用してそのような運動の際の長いストロークのステージの加速を制限することが可能である。整合個所の間を運動する際に長いストロークのステージと走査ステージとの間の遊びの全量を加速の阻害に使用した場合に、整合工程の速さを妥協することなく長いストロークのステージの加速を顕著に低減することが可能である。加速の低減は、反力の大きさと頻度、並びに必要なモータの大きさと動力を低減する利点をもたらす。
【００２７】
本発明による３ステージ配置は、また均衡配置において利点を提供する。走査ステージと微細ステージとの間の相対運動は極めて小さく、数ミクロンから数十ミクロン程度であるので、２つのステージは運動の目的に対しては単一の質量として扱うことが可能である。長いストロークのステージの質量は走査ステージと微細ステージとの組み合わされた質量よりも著しく大きいので、長いストロークのステージは走査ステージと微細ステージとに対する均衡質量として作用する。長いストロークのステージの反動はセットポイントプロフィルにおいて割り引かれ、長いストロークのステージのサーボ剛性によってフレームに搬送されるのを阻止する。
【００２８】
本発明の原理の実施例を以下説明する。
【００２９】
実施例 ２
リソグラフィ装置５を含む本発明の第２の実施例が図５に概略図示されている。この実施例は更に、参考のために本明細書に含めている「真空室中へのモーションフィードスルーおよびリソグラフィ装置への適用」（“Motion Feed-Through into a Vacuum Chamber and its Application in Lithographic Apparatus”）という名称の欧州特許願第９９２０１２２０．３号および同じ名称で現在出願中の特許出願（本出願人の参照番号Ｐ−０１３０．０１０）に詳細に説明されているモーションフィードスルー（Motion feed-through）概念を組み込んでいる。本発明のこの第２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。
【００３０】
リソグラフィ装置５は第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を使用してウェハＷを微細位置決めする。これらの２つのステージの間に中間ステージすなわち走査ステージ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速度で駆動される。次に、走査ステージ５５０は８の字形運動において長いストロークの摺動シールプレート５１２に対して駆動され、露出個所の下のウェハの正味の運動がステップアンドスキャン作動に対して適当な曲りくねりを提供する。このような配置によって長いストロークの摺動シールプレート５１２の概ね全ての質量に対して作用されるべき加速力を減少させる。
【００３１】
主真空室Ｖは１０-7から１０-8ミリバールまでの範囲の圧力に保たれ、第２の真空室Ｖ２は１０-5から１０-6ミリバールまでの範囲の圧力に保つことが出来る。これらの真空レベルを達成出来るようにするために、長いストロークのステージプレート５１２は吐出の異なるガスベアリング５２１ａによって支持される。前記ガスベアリングについては、参考のために本明細書に含めている「真空室において使用するガスベアリングとリソグラフィ装置における適用」（“Gas-Bearing for use in Vacuum Chambers and their Application in Lithographic Apparatus”）という名称の欧州特許出願第９９２０１１９３．２号並びに同じ名称の現在出願中の特許出願（本出願人の参照番号Ｐ−０１３３．０１０）に詳しく説明されている。吐出の異なるエアベアリングは、例えば５から１０ミクロンの範囲の一定の空隙を保っている。走査ステージ５５０は、また同様のガスベアリング５２１ｂによって支持されている。
【００３２】
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は走査ステージ５５０と長いストロークのステージに対するその運動範囲とを許容するのに十分大きな中央開口に対して全体的に直角をなしている。上側摺動シールプレートは真空室の壁５１１の開口５１１ａよりも若干大きく、長いストロークのステージの位置がどこにあろうと、上側摺動シールプレート５５２は真空室の壁５１１の下面５１１ｂと直接対向する。下側摺動シールプレート５５３も走査ステージ５５０によって充填される中央開口に対して直角である。下側摺動シールプレート５５３も同様に上側摺動シールプレート５５２の開口よりも若干大きく、そのため長いストロークのステージに対する走査ステージの位置がどこにあろうとも下側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。一次真空ステージと二次真空ステージ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、上側および下側摺動シールプレートは負荷ベアリングでないので、それらの間、あるいは上側摺動シールプレートおよび真空室の壁５１１との間のエアベアリングの必要はない。代わりに、前記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ミクロン以下とされ、その重なりは漏れを許容レベルまで低減するのに十分広くされている。また、各種のシールプレートおよび開口は円形としうる。
【００３３】
長いストロークのステージプレート５１２は横ビーム５１５を横方向に運動させ、例えばＹおよびψ２運動を提供するリニアモータ５１６およびピラー５１３に対して作用し例えばＸ方向の運動を提供する別のリニアモータ（図示せず）とを含むＨ駆動装置によって駆動しうる。長いストローク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るが、この室は主真空室Ｖから隔離されることによって、長いストロークの駆動装置は高真空に対して適合性がある必要はない。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の重量とから生じ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。走査ステージ５５０に対する駆動装置５５１はビームに対する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。
【００３４】
走査ステージ５５０と微細ステージ５１４へのケーブルおよび供給ライン（図示せず）はモータ室Ｍと中空ピラー５１３の内部を通すことが出来る。微細ステージ５１４の位置は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。
【００３５】
実施例 ３
本発明の第３の実施例によるリソグラフィ装置６が図６に示されている。この第３の実施例は第２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多数の微細および走査ステージの部分を共用している。共通の部材の説明は判り易くするために省略している。
【００３６】
この第３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）によって真空レベルを低減するように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装置によってシールされている。前述の場合と同様、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つことが可能で、一方中間真空室は、例えば以下のレベルに保たれる。
Ｖ２ − ２．５Ｘ１０-6ミリバール
Ｖ３ − ５Ｘ１０-4ミリバール
Ｖ４ − ０．１ミリバール
Ｖ５ − １ミリバール
【００３７】
ラビリンス摺動シールは、長いストロークのステージのプレート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と、第３と、第５の摺動シールプレート６６１、６６３および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のプレート６６０の運動範囲並びにそのレベルでの長いストロークのステージのプレートの断面とを受け入れるのに十分大きな中央開口を有する。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、通常の運動範囲に亘って長いストロークのステージのプレートの位置がどこにあるとしても、奇数の摺動シールプレートとの重なりがある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のプレート６６０のシール面６６０ａは、長いストロークのステージの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と直接対向するような位置に配置されている。
【００３８】
第１と第２の摺動シールプレート６６１、６６２は共に中間真空室Ｖ２を第２の真空室Ｖ３から隔離し、第３と第４の摺動プレート６６３、６６４は第２の中間真空室Ｖ３を第３の真空室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とは第３の中間真空室Ｖ４を第５の真空室Ｖ５から隔離している。各々の場合において、対向するプレートの間の空隙と重なりの程度とはより高圧の室からより低い圧力の室への漏洩がそれぞれの真空ポンプが耐えうるレベルに制限されている。第１と第２の間の空隙および第３と第４の摺動シールプレートの間の空隙とは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。
【００３９】
第３の実施例において、長いストロークのステージのプレート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の上に支持されている。駆動装置（図示せず）は第２の実施例のものと同じでよい。
【００４０】
本発明を好適実施例に関して説明してきた。しかしながら、本発明は前述の説明に限定されないことが認められる。特に、本発明は真空室に収容されているリソグラフィ装置のウェハステージに関して前述した。しかしながら、本発明はマスクステージや真空中でないリソグラフィ装置に対しても同等に適用可能であることが直ちに認められる。
【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】ステップアンドスキャン作動のための曲りくねった露出経路を示すウェハの平面図である。
【図３】本発明のステージの配置の原理を説明する図である。
【図４】本発明の原理による長いストロークと走査ストロークのステージの相対運動を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例によるリソグラフィ装置のウェハステージの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例によるリソグラフィ投影装置のウェハステージの断面図である。
【符号の説明】
１、５、６ 投影装置
ＰＢ 投影ビーム
ＬＡ，ＩＬ 放射装置
ＭＳ マスク
ＰＬ 品目
ＰＭ 第１の位置決め手段
ＭＴ 第１の対象物テーブル
Ｗ 基板
ＰＷ 第２の位置決め手段
ＷＴ 第２の対象物テーブル
Ｃ ダイ
ＬＳ 長いストロークのステージ
ＳＳ 走査ステージ
ＦＳ 微細調整ステージ
Ｖ 真空室
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲りくねった通路に沿って対象物を駆動する多段駆動装置に関する。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（あるいは放射システム）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（あるいは投影システム）とを含むリソグラフィ投影装置に適用することにある。
【０００２】
【従来の技術】
判り易くするために、投影システムは以下「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システムを網羅するものと広義に解釈すべきである。放射システムは、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（ステージ）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（ステージ）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度に一回で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。一つの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（すなわち露光）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、投影システムは（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、例えばステップアンドスキャンあるいはサブフィールド・スティッチング作動に対して必要とされる曲りくねった通路に沿って基板ステージを容易に駆動しうる改良された走査ステージ装置を備えたリソグラフィ投影装置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システムと、
マスクを保持する第１の対象物ホルダを備え、かつ第１の位置決め手段を備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する第２の対象物ホルダを備え、かつ第２の位置決め手段を備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板目標部分上に像形成する投影システムとを含み、
前記第１と第２の位置決め手段が、
基準フレームに対する第１の運動範囲を有する第１のステージと、
前記第１のステージによって支持され、前記第１の運動範囲より小さい第２の運動範囲を有する第２のステージと、
前記第２のステージによって支持され、前記第２の運動範囲より小さい第３の運動範囲を有する第３のステージであって、前記対象物ホルダのそれぞれを含む第３のステージとを有することを特徴とするリソグラフィ投影装置によって達成される。
【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生じ得る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ーティリティ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ので特に有利である。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、少なくとも第１と第２の運動範囲が少なくとも二次元である。ステップアンドスキャン作動の間、第１のステージすなわち長いストロークのステージが露出すべきダイの列（コラム）に沿って変動のない運動（すなわち一様な運動）をし、一方第２のステージすなわち走査ステージが第１のステージに対して８の字形運動を実行する。２種類の運動を総和したものが曲りくねった経路を提供する。第３のステージすなわち微細ステージが精度を増すために位置決め調整を実行する。
【００１２】
ステップアンドスキャン運動のための長いストロークの運動を第１のステージと第２のステージとに分割することは、最も大規模な運動である第１のステージが頻繁に大きな加速をする必要がないことを意味する。第１のステージは、また第２と第３のステージのための均衡質量として作用しうる。
【００１３】
本発明の別の局面によると、
エネルギ感応性材料の層によって少なくとも部分的に被覆されている基板を提供する段階と、
パターンを含むマスクを提供する段階と、
エネルギ感応性材料の層の目標領域上にマスクパターンの少なくとも一部の像を投影するために放射投影ビームを使用する段階とを含み、
像を投影する段階の間、前記マスクと基板との少なくとも一方が前記マスクあるいは基板を保持する対象物ホルダを備え、かつ位置決め手段を備えている対象物テーブルに装着され、前記位置決め手段が、
基準フレームに対する第１の運動範囲を有する第１のステージと、
前記第１のステージによって支持され、前記第１の運動範囲より小さい第２の運動範囲を有する第２のステージと、
前記第２のステージによって支持され、前記第２の運動範囲より小さい第３の運動範囲を有する第３のステージであって、前記対象物ホルダを含む第３のステージとを含むことを特徴とする装置（ｄｅｖｉｃｅ；すなわちデバイス）製造方法が提供される。
【００１４】
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ー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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
【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）を供給する放射システム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システム（“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。
【００１８】
放射システム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、水銀ランプあるいはレーザ）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。
【００１９】
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。従来技術においては、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、一般的に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。
【００２０】
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。
【００２１】
発明の原理
本発明によるリソグラフィ装置のステップアンドスキャンモードにおいて、ウェハステージは投影レンズＰＬの下方で曲りくねった通路に沿って運動しウェハＷ上で多数のダイＣを露出する。図２はダイａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが順次露出される際のウェハＷ上の露出点の有効経路ＥＰを示す。各ダイの実際の露出はウェハがＸ方向にのみ運動しているとき、各曲りくねった経路の水平方向部分の間行われる。運動のこの部分は走査運動と称され、ステージの加速、速度および位置において最高の精度を必要とする。この曲りくねったパターンは本装置の全体生産性を向上させるために採用されていることを注目すべきである。前述のように、ダイが走査されるとき、レチクルウェハの運動と共に平行、あるいは非平行に運動する。このように、走査方向に対して平行の線にあるダイが相前後して露出される場合、レチクルはダイの露出の間で同じ方向にリセットする必要がある。曲りくねったパターンによってレチクルの戻り運動を使用して別のダイを露出出来るようにすることによって生産性を向上させる。本発明は、またマスクパターンが複数のサブフィールド、例えばストラット（strutted）したマスクに分割される「スチッチ（stitched）した」露出にも適用可能である。この場合、曲りくねったパターンの各ストロークは１個のダイよりもむしろ１個のサブフィールドを露出するために使用される。
【００２２】
本発明によると、「長いストローク」の曲りくねった運動は２つの要素、すなわち露出すべきダイのコラムの長さに沿った（すなわちＹ方向）変動のない進行と、前記変動のない進行に亘っての８の字形の運動に分割される。図３に示すように、ウェハ位置決め手段ＰＷは３個の要素、すなわち長いストロークのステージＬＳ，中間すなわち走査ステージＳＳおよび微細調整ステージＦＳに分割されている。ステップアンドスキャン露出の間、長いストロークのステージＬＳは露出すべきダイのコラムに沿って（Ｙ方向に）連続的に運動して変動のない進行を実行し、一方走査ステージＳＳは長いストロークのステージＬＳに対して８の字形運動を行なう。図４はこれらの２つの運動が組み合わされて所望の曲りくねった運動を実行する態様を示している。微細ステージＦＳは必要に応じて走査ステージＳＳに対して運動し、微細な位置決め調整を実行する。
【００２３】
長いストロークのステージＬＳはウェハ上の全てのダイが露出のために投影光学手段ＰＬの下に位置しうるようにするのに十分な範囲の運動を行なう必要がある。例えば、３００ミリのウェハに対して、このことは４００Ｘ４００ｍｍ２の運動によって達成されうるが、より大きなウェハに対してはより大きくされる。このステージの位置決め精度は、例えば単に１ミリ程度あればよく、微細ステージＦＳによってより正確な位置決めを行なうことが出来る。長いストロークのステージＬＳの最大加速が０．１５ｍ／ｓ2以下で、急な動き（ジャーク）が１ｍ／ｓ3以下である場合、許容される生産速度を達成することが出来る。
【００２４】
走査ステージＳＳの範囲は所期のダイの幅と長さの双方の大きさを許容する必要がある。走査ステージＳＳが例えば約７５Ｘ４０ｍｍ２の運動範囲を有する場合、５２Ｘ２６ｍｍ２のダイは許容される。走査ステージの位置精度は約１μｍであることが好ましい。典型的には、走査ステージＳＳの最大加速は約４ｍ／ｓ2であり、急な動きは約２５０ｍ／ｓ3であり、これは比較的低い走査および微細ステージの質量が与えられれば容易に達成可能である。
【００２５】
微細ステージの運動範囲は現在の設計と対比でき、例えば約１Ｘ１Ｘ１ｍｍ３程度でよい。その行程（コース）の精度ははるかに高く、本装置の再位置決めおよび繰返し性の要件を満足するのに十分なものである。
【００２６】
本発明の３ステージ構成は、露出前に実行される整合工程においても利点を提供する。この工程の間、前記ステージは、全運動範囲内に分布する複数の整合個所の間を移動する必要がある。整合工程は生産性に悪影響を与えるオーバヘッドであり、出来る限り短時間で達成する必要がある。これは、長いストロークのステージが整合個所の間で比較的高速で運動することを必要とする。本発明によれば、長いストロークのステージと走査ステージとの間の「遊び」を利用してそのような運動の際の長いストロークのステージの加速を制限することが可能である。整合個所の間を運動する際に長いストロークのステージと走査ステージとの間の遊びの全量を加速の阻害に使用した場合に、整合工程の速さを妥協することなく長いストロークのステージの加速を顕著に低減することが可能である。加速の低減は、反力の大きさと頻度、並びに必要なモータの大きさと動力を低減する利点をもたらす。
【００２７】
本発明による３ステージ配置は、また均衡配置において利点を提供する。走査ステージと微細ステージとの間の相対運動は極めて小さく、数ミクロンから数十ミクロン程度であるので、２つのステージは運動の目的に対しては単一の質量として扱うことが可能である。長いストロークのステージの質量は走査ステージと微細ステージとの組み合わされた質量よりも著しく大きいので、長いストロークのステージは走査ステージと微細ステージとに対する均衡質量として作用する。長いストロークのステージの反動はセットポイントプロフィルにおいて割り引かれ、長いストロークのステージのサーボ剛性によってフレームに搬送されるのを阻止する。
【００２８】
本発明の原理の実施例を以下説明する。
【００２９】
実施例 ２
リソグラフィ装置５を含む本発明の第２の実施例が図５に概略図示されている。この実施例は更に、参考のために本明細書に含めている「真空室中へのモーションフィードスルーおよびリソグラフィ装置への適用」（“Motion Feed-Through into a Vacuum Chamber and its Application in Lithographic Apparatus”）という名称の欧州特許願第９９２０１２２０．３号および同じ名称で現在出願中の特許出願（本出願人の参照番号Ｐ−０１３０．０１０）に詳細に説明されているモーションフィードスルー（Motion feed-through）概念を組み込んでいる。本発明のこの第２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。
【００３０】
リソグラフィ装置５は第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を使用してウェハＷを微細位置決めする。これらの２つのステージの間に中間ステージすなわち走査ステージ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速度で駆動される。次に、走査ステージ５５０は８の字形運動において長いストロークの摺動シールプレート５１２に対して駆動され、露出個所の下のウェハの正味の運動がステップアンドスキャン作動に対して適当な曲りくねりを提供する。このような配置によって長いストロークの摺動シールプレート５１２の概ね全ての質量に対して作用されるべき加速力を減少させる。
【００３１】
主真空室Ｖは１０-7から１０-8ミリバールまでの範囲の圧力に保たれ、第２の真空室Ｖ２は１０-5から１０-6ミリバールまでの範囲の圧力に保つことが出来る。これらの真空レベルを達成出来るようにするために、長いストロークのステージプレート５１２は吐出の異なるガスベアリング５２１ａによって支持される。前記ガスベアリングについては、参考のために本明細書に含めている「真空室において使用するガスベアリングとリソグラフィ装置における適用」（“Gas-Bearing for use in Vacuum Chambers and their Application in Lithographic Apparatus”）という名称の欧州特許出願第９９２０１１９３．２号並びに同じ名称の現在出願中の特許出願（本出願人の参照番号Ｐ−０１３３．０１０）に詳しく説明されている。吐出の異なるエアベアリングは、例えば５から１０ミクロンの範囲の一定の空隙を保っている。走査ステージ５５０は、また同様のガスベアリング５２１ｂによって支持されている。
【００３２】
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は走査ステージ５５０と長いストロークのステージに対するその運動範囲とを許容するのに十分大きな中央開口に対して全体的に直角をなしている。上側摺動シールプレートは真空室の壁５１１の開口５１１ａよりも若干大きく、長いストロークのステージの位置がどこにあろうと、上側摺動シールプレート５５２は真空室の壁５１１の下面５１１ｂと直接対向する。下側摺動シールプレート５５３も走査ステージ５５０によって充填される中央開口に対して直角である。下側摺動シールプレート５５３も同様に上側摺動シールプレート５５２の開口よりも若干大きく、そのため長いストロークのステージに対する走査ステージの位置がどこにあろうとも下側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。一次真空ステージと二次真空ステージ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、上側および下側摺動シールプレートは負荷ベアリングでないので、それらの間、あるいは上側摺動シールプレートおよび真空室の壁５１１との間のエアベアリングの必要はない。代わりに、前記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ミクロン以下とされ、その重なりは漏れを許容レベルまで低減するのに十分広くされている。また、各種のシールプレートおよび開口は円形としうる。
【００３３】
長いストロークのステージプレート５１２は横ビーム５１５を横方向に運動させ、例えばＹおよびψ２運動を提供するリニアモータ５１６およびピラー５１３に対して作用し例えばＸ方向の運動を提供する別のリニアモータ（図示せず）とを含むＨ駆動装置によって駆動しうる。長いストローク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るが、この室は主真空室Ｖから隔離されることによって、長いストロークの駆動装置は高真空に対して適合性がある必要はない。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の重量とから生じ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。走査ステージ５５０に対する駆動装置５５１はビームに対する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。
【００３４】
走査ステージ５５０と微細ステージ５１４へのケーブルおよび供給ライン（図示せず）はモータ室Ｍと中空ピラー５１３の内部を通すことが出来る。微細ステージ５１４の位置は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。
【００３５】
実施例 ３
本発明の第３の実施例によるリソグラフィ装置６が図６に示されている。この第３の実施例は第２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多数の微細および走査ステージの部分を共用している。共通の部材の説明は判り易くするために省略している。
【００３６】
この第３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）によって真空レベルを低減するように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装置によってシールされている。前述の場合と同様、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つことが可能で、一方中間真空室は、例えば以下のレベルに保たれる。
Ｖ２ − ２．５Ｘ１０-6ミリバール
Ｖ３ − ５Ｘ１０-4ミリバール
Ｖ４ − ０．１ミリバール
Ｖ５ − １ミリバール
【００３７】
ラビリンス摺動シールは、長いストロークのステージのプレート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と、第３と、第５の摺動シールプレート６６１、６６３および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のプレート６６０の運動範囲並びにそのレベルでの長いストロークのステージのプレートの断面とを受け入れるのに十分大きな中央開口を有する。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、通常の運動範囲に亘って長いストロークのステージのプレートの位置がどこにあるとしても、奇数の摺動シールプレートとの重なりがある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のプレート６６０のシール面６６０ａは、長いストロークのステージの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と直接対向するような位置に配置されている。
【００３８】
第１と第２の摺動シールプレート６６１、６６２は共に中間真空室Ｖ２を第２の真空室Ｖ３から隔離し、第３と第４の摺動プレート６６３、６６４は第２の中間真空室Ｖ３を第３の真空室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とは第３の中間真空室Ｖ４を第５の真空室Ｖ５から隔離している。各々の場合において、対向するプレートの間の空隙と重なりの程度とはより高圧の室からより低い圧力の室への漏洩がそれぞれの真空ポンプが耐えうるレベルに制限されている。第１と第２の間の空隙および第３と第４の摺動シールプレートの間の空隙とは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。
【００３９】
第３の実施例において、長いストロークのステージのプレート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の上に支持されている。駆動装置（図示せず）は第２の実施例のものと同じでよい。
【００４０】
本発明を好適実施例に関して説明してきた。しかしながら、本発明は前述の説明に限定されないことが認められる。特に、本発明は真空室に収容されているリソグラフィ装置のウェハステージに関して前述した。しかしながら、本発明はマスクステージや真空中でないリソグラフィ装置に対しても同等に適用可能であることが直ちに認められる。
【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】ステップアンドスキャン作動のための曲りくねった露出経路を示すウェハの平面図である。
【図３】本発明のステージの配置の原理を説明する図である。
【図４】本発明の原理による長いストロークと走査ストロークのステージの相対運動を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例によるリソグラフィ装置のウェハステージの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例によるリソグラフィ投影装置のウェハステージの断面図である。
【符号の説明】
１、５、６ 投影装置
ＰＢ 投影ビーム
ＬＡ，ＩＬ 放射装置
ＭＳ マスク
ＰＬ 品目
ＰＭ 第１の位置決め手段
ＭＴ 第１の対象物テーブル
Ｗ 基板
ＰＷ 第２の位置決め手段
ＷＴ 第２の対象物テーブル
Ｃ ダイ
ＬＳ 長いストロークのステージ
ＳＳ 走査ステージ
ＦＳ 微細調整ステージ
Ｖ 真空室
Claims (8)
- 対象物を位置決めするための位置決め装置であって、
基準フレームに対する第１の運動範囲を有する第１のステージと、
前記第１のステージによって支持された第２のステージであって、前記第１のステージに対する第２の運動範囲を有しており、該第２の運動範囲が前記第１の運動範囲よりも小さい第２のステージと、
前記第２のステージによって支持された第３のステージであって、前記第２の運動範囲より小さい第３の運動範囲を有しており、且つ対象物を保持するように構成および配置されている第３のステージと
を有する位置決め装置において、
第１の方向に定常的な直線運動をするように前記第１のステージを制御し、且つ該定常的な直線運動と同時に、前記第１のステージに対する８の字形の経路を描くように前記第２のステージを制御し、それによって前記基準フレームに対する前記第３のステージの運動が曲りくねった経路を描くようにする制御手段をさらに有し、前記第３のステージの運動は、前記第１の方向に実質的に垂直な第２の方向の直線運動を含むことを特徴とする位置決め装置。 - 前記第１の運動範囲が、前記対象物の最大寸法より大きいことを特徴とする請求項１に記載の位置決め装置。
- 前記第３の運動範囲が、前記第１のステージと第２のステージとの組み合わされた称呼位置精度より大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置決め装置。
- 前記第１および第２の運動範囲の双方が二次元であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の位置決め装置。
- 放射投影ビームを供給する放射システムと、
マスクを保持するための第１の対象物ホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持するための第２の対象物ホルダを備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射部分を基板の目標部分の上に結像させるための投影システムと
を有するリソグラフィ投影装置であって、
前記第１と第２の対象物テーブルの少なくとも一方を位置決めするために、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の位置決め装置を有していることを特徴とするリソグラフィ投影装置。 - 前記第２の運動範囲が、前記マスクの照射部分または前記基板の目標部分より大きい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。
- 前記第２の運動範囲が、前記マスクの照射部分または前記ウェハの目標部分の大きさの４倍より小さいことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のリソグラフィ投影装置。
- エネルギ感応材料の層によって少なくとも部分的に被覆された基板を提供する段階と、
パターンを含むマスクを提供する段階と、
前記エネルギ感応材料の層の目標領域の上に前記マスクパターンの少なくとも一部の像を投影するように放射投影ビームを使用する段階と
を含むデバイス製造方法であって、
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の位置決め装置を用いて、前記マスクおよび前記基板の少なくとも一方を位置決めすることを特徴とするデバイス製造方法。
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