JP4083708B2

JP4083708B2 - 支持器具、リソグラフィ投影装置および支持器具を使用したデバイス製造方法および支持器具内で使用するよう配置構成された位置制御システム

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Publication number: JP4083708B2
Application number: JP2004173318A
Authority: JP
Inventors: アドリアヌスアントニウスセオドルスダムズヨハネス; オウアーフランク
Original assignee: エーエスエムエルネザーランズビー．ブイ．
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2024-06-11
Also published as: JP2005294790A; US20050018160A1; US7084956B2

Description

本発明は、リソグラフィ投影装置内で支持部品に対して被支持部品を支持する支持器具に関する。本発明は、リソグラフィ投影装置、器具製造方法および位置制御システムにも関する。

リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この場合、リソグラフィ投影装置の模様付け手段はＩＣの個々の層に対応する回路模様を生成することができ、この模様を、放射線感光材料（レジスト）の層が塗布された基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像することができる。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から得ることができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスにおいて、模様（例えばマスクにおける）は少なくとも部分的に放射線感光材料（レジスト）の層で覆われた基板上に描像される。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種のプロセスを経る。露光後、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像形態の測定／検査といったような他の工程を通る。この一連の手順は、例えばＩＣといったような素子の個々の層を模様付けするための基準として使用される。このような模様付けされた層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。数枚の層が必要とされる場合には、全体手順、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に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）上に存在する。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、ＰｅｔｅｒｖａｎＺａｎｔ著、「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（“ＭｉｃｒｏｃｈｉｐＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：ＡＰｒａｔｉｃａｌＧｕｉｄｅｔｏＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、模様を基板上に非常に正確に描像しなければならない。現在のリソグラフィ投影装置は一般的に、ミクロンまたはミクロン以下の範囲の典型的な寸法で素子を製造するために使用する。したがって、対応する精確さで基板に模様を描像しなければならない。機械的振動または空気圧力波などの妨害が、基板に対する模様の位置を変化させ、それによりプロセスに影響を及ぼすことがある。妨害は、例えば床の振動、基板ホルダの位置決め器具の反応力、集束ユニットまたはその他に対してマスクホルダを変位可能にするさらなる位置決め器具の反応力によって引き起こされる。したがって、リソグラフィ投影装置は、妨害を抑制するか、回避するようにしなければならない。

国際特許出願第ＷＯ−Ａ−９６／３８７６６号および米国特許第６２２６０７５号から、３つの支持器具によるベースにより支持されるフレームを有するリソグラフィ投影装置が知られる。支持器具は特にベースからフレームへの振動の伝達を防止する。３つの支持器具はそれぞれ、ベースに接続された第１部品と、フレームに接続された第２部品との間に配置された気体ばねを有する。既知の支持器具およびフレームがそれによって支持されたリソグラフィ投影装置とともに形成する質量ばねシステムは、ベースからフレームへの振動伝達を可能な限り防止するため、低い固有周波数を有する。

このような先行技術の支持器具の問題は、気体ばねの気体が漏出し、したがって平均気体質量を維持するために使用中に気体を供給する必要があることである。気体の供給中、気体供給に存在する圧力変動が圧力室に伝達される。圧力室の圧力変動が、支持器具の第２部分の機械的振動を引き起こし、これがリソグラフィ器具のフレームに伝達される。その結果、振動の結果として像の品質が劣化する。言うまでもなく、リソグラフィ器具は、このような望ましくない悪影響を防止するため、支持器具の圧力室に気体を供給中、停止することができる。しかし、これはリソグラフィ器具の生産出力に悪影響を及ぼす。

米国特許第６１４４４４２号からも気体ばねシステムを備えた支持器具が知られる。既知の気体ばねシステムは、使用中に平均気体圧力を維持する気体供給手段を有する。気体供給手段は、空気圧絞りを介して気体ばねの圧力室と連絡する中間スペースに接続される。気体を気体供給手段から中間スペースへと供給すると、上述した空気圧絞り内で中間スペースから圧力室への気体の流れが生じる。この気体の流れは、空気圧絞り内で所定の抵抗に遭遇する。中間スペースにおける気体の比較的高周波の圧力変動は、圧力室に伝達される前に絞りの抵抗によって減衰する。したがって、空気圧絞りは圧力室とともに、中間スペース内で発生する圧力変動のためのいわゆる空気圧低域フィルタを形成する。中間スペースで発生する圧力変動は、中間スペースに存在する気体圧力を制御する手段を使用することにより制限される。

先行技術の支持器具は、リソグラフィ装置の振動に関連する妨害を、ベースに直接装着したフレームを有するリソグラフィ装置と比較して実際にある程度低下させるが、まだ全ての妨害が抑制されたわけではない。先行技術の支持器具は、床の振動など、ベースを介してフレームに作用する妨害しか抑制しない。したがって、フレームに直接作用する、つまりベースを介さない妨害は抑制されない。このような妨害は、例えばフレームに装着したステージなどの器具の動作によって生じる励振である。例えば走査タイプのリソグラフィ投影装置では、通常、走査ステージが２Ｈｚの周波数で動作し、これはフレームの１００マイクロメートルの変位を引き起こす。フレームに直接作用する妨害は、例えば空気圧力変動またはその他によっても引き起こされる。通常、空気圧力変動は、５０マイクロメートルのオーダーでフレーム位置に妨害を引き起こす。

また、先行技術の器具の気体ばねは、それ自体が妨害を引き起こすことがある。このような妨害は、例えば気体供給による気体ばねの圧力変動によって引き起こされる。米国特許第６１４４４４２号から知られる先行技術の支持器具でも、空気圧低域フィルタの遮断周波数より低い周波数での気体供給による圧力変動は、抑制されない。

改良型の支持器具を、特に既知の支持器具ほど妨害の影響を受けない支持器具を提供することが、本発明の一般的目的である。したがって本発明は、請求項１による支持器具を提供する。

基準目標が、気体ばねの振動などの第１部品の妨害に対して遮蔽される。というのは、基準支持器具は、基準目標とともに基準質量ばねシステムを形成するからである。概して、質量ばねシステムは、質量ばねシステムの固有周波数または共振周波数より高い振動のフィルタとして作用する。したがって、基準質量ばねシステムは、第１部品を介して基準目標に作用する妨害をフィルタで除去する。さらに、基準質量ばねシステムは第１部品に装着され、したがって第２部品から隔離される。したがって、基準目標の位置は、動作するステージ、空気圧力波またはその他などの第２部品に直接作用する妨害から影響を受けない。したがって、基準目標の位置の摂動は防止され、したがって基準目標は慣性基準点を提供する。

位置センサは、この慣性基準点に対する第２部品の位置の特性を感知し、位置の特定を表す位置信号を提供する。アクチュエータは、位置信号に応答して第２部品の位置を調節する。したがって、アクチュエータは、慣性基準点に対する位置の感知された特性に応答して作用する。したがって、第２部品を正確に位置決めし、第２部品に直接作用する妨害を抑制することができる。

本発明はさらに、請求項９に記載のリソグラフィ投影装置、および請求項１０に記載の器具製造方法を提供する。このような装置および方法は、模様付け手段の位置決めの正確さを改善する。

本発明は、請求項１１に記載の位置制御システムも提供する。このような位置制御システムは、支持器具の支持部品の位置決めを改善し、既に存在する支持器具に設置することができる。

本発明の特定の実施形態は従属請求項に記載される。本発明のさらなる詳細、態様および実施形態を、例示によってのみ添付図面に関して説明する。

図１および図２で示したリソグラフィ投影装置の例は、リソグラフィプロセスで集積半導体回路の製造での使用に適している。図１および図２で示すように、垂直方向Ｚで地面から見たリソグラフィ投影装置には、その順序で、基板ホルダ３を含む位置決め器具、集束ユニット５、マスクホルダ９を含むさらなる位置決め器具７、および放射線源１１を設ける。

リソグラフィ投影装置は、放射線源１１が光源１３、ダイアフラム１５、およびミラー１７および１９を備え、集束ユニット５が、光学レンズシステム２１を設けた描像または投影システムであり、その主光軸２３がＺ軸に平行に配向され、光減少率が例えば４または５である。しかし、リソグラフィ投影装置は、同様に例えば遠紫外線または超紫外線源、電子ビーム源またはその他などの異なる放射線源を備える異なるタイプでよい。

基板テーブルとも呼ぶことができる基板ホルダ３は、支持表面２５を備え、これはＺ方向に対して直角に延在し、その上に半導体基板２７を配置することができる。支持表面２５は、両方とも相互に対して、およびＺ方向に対して直角であるＸ方向およびＹ方向によって画定された面で、集束ユニット５に対して変位可能である。マスクホルダ９は支持表面２９を有し、これはＺ方向に対して直角に延在し、その上にマスク３１を配置することができ、さらなる位置決め器具７によってＸ方向に平行に集束ユニット５に対して変位可能である。

半導体基板２７は、同一の半導体回路を設けるべき多数のフィールド３３を備え、マスク３１は、１つの集積半導体回路の模様または部分模様を備える。動作中、半導体基板２７の個々のフィールド３３は、マスク３１を通して連続的に露光する。光源１３から発する光線３５は、露光ステップ中にマスク３１を通してダイアフラム１５およびミラー１７、１９を介して案内され、収束ユニット５によって半導体基板２７の個々のフィールド３３に集束され、したがってマスク３１上に存在する模様が、縮小された半導体基板２７の前記フィールド３３に描像される。

いわゆる「走査ステップ」原理に従う描像方法を、図示のリソグラフィ投影装置に使用する。この描像方法では、半導体基板２７およびマスク３１を、露光ステップ中、それぞれ位置決め器具１およびさらなる位置決め器具７によってＸ方向に平行に集束ユニット５に対して同期変位させる。個々のフィールド３３を露光した後、半導体基板２７の次のフィールド３３を、集束ユニット５に対して、基板ホルダ３が位置決め器具１によってＸ方向に平行および／またはＹ軸に平行に階段状に変位する位置になる。

マスク３１上に存在する模様は、このようにＸ方向に平行に走査され、半導体基板２７の連続するフィールド３３に描像される。このプロセスを複数回、その都度異なる模様または部分模様を備える異なるマスクで繰り返し、したがって複雑な層状構造を有する集積半導体回路を製造することができる。

このような構造は、ミクロン未満の範囲にある詳細寸法を有する。したがって、マスク上に存在する模様または部分模様は、これもミクロン未満の範囲にある正確さで半導体基板に描像しなければならず、したがってそれぞれ位置決め器具およびさらなる位置決め器具によって基板ホルダおよびマスクホルダを集束ユニットに対して位置決めできる正確さに、非常に高い要件が与えられる。

図１がさらに示すように、リソグラフィ投影装置は、水平の床に配置できるベース３７を備える。リソグラフィ投影装置はさらにフレーム３９を備え、これは支持構造とも呼ぶことができ、基板ホルダ３、集束ユニット５およびマスクホルダ９を、Ｚ軸に平行に延在する垂直支持方向で支持する。フレーム３９には、三角形で比較的剛性の金属主要プレート４１を設け、これは集束ユニット５の主光軸２３に対して横方向に延在し、図１では見えない中心光透過開口が設けられる。ベース３７は、３つの支持器具５３によって垂直支持方向でフレーム３９を支持し、支持器具は、相互に対して三角形に配置構成され、それぞれが、支持方向に平行に配向されたフレーム３９の主要プレート４１に支持力を加える。この目的の主要プレート４１は、３つの隅部分５５を有し、これによって主要プレート４１は３つの支持器具５３に載る。主要プレート４１の３つの隅部分５５、および３つの支持器具５３のうち２つが図１で見られることに留意されたい。

基板ホルダ３は、フレーム３９のキャリア４３上で変位自在に案内され、これはＺ軸に直角に延在し、３つの垂直懸垂プレート４５によって主要プレート４１の下側から懸垂される。３つの懸垂プレート４５のうち２つのみが図１で部分的に見られることに留意されたい。集束ユニット５は、集束ユニット５の下部分で集束ユニット５に締め付けた装着リング４７によって主要プレート４１に締め付けられる。

マスクホルダ９は、Ｘ方向に平行に延在するフレーム３９のさらなるキャリア４９上で変位自在に案内される。さらなるキャリア４９は、主要プレート４１に締め付けられたフレーム３９の垂直で比較的剛性の金属柱５１に締め付けられる。

図１および図２が示すように、位置決め器具１は第１部品５７および第２部品５９を備え、さらなる位置決め器具７は第１部品６１および第２部品６３を備える。第１部品５７および６１は、それぞれ基板ホルダ３およびマスクホルダ９に締め付けられ、第２部品５９および６３はベース３７に締め付けられる。第２部品５９および６３は、動作中、個々の第１部品５７および６１に駆動力を加え、これにより第１部品５７および６１は個々の第２部品５９および６３に反力を加える。

図１で見られるように、位置決め器具１の第２部品５９は、比較的剛性の金属アーム６５に締め付けられて、これはベース３７に締め付けられ、位置決め器具７の第２部品６３は比較的剛性のさらなる金属柱６７に締め付けられ、これもベース３７に締め付けられる。このように、位置決め器具１およびさらなる位置決め器具７の反力がベース３７に伝達される。前記反力の影響を受け、ベース３７内で振動が引き起こされることがある。ベース３７は床に配置するので、床に存在する振動の影響で、ベース３７に振動が生じることもある。

ベース３７からフレーム３９への振動の伝達は望ましくない。というのは、位置決め器具１およびさらなる位置決め器具７それぞれによって集束ユニット５に対して基板ホルダ３およびマスクホルダ９を位置決めすることができる正確さに対して、非常に厳格な要件が与えられるからである。フレーム３９は、垂直支持方向に平行に基板ホルダ３、マスクホルダ９、および集束ユニット５を支持し、したがって振動によるフレームの動作は、リソグラフィ投影装置の前記部品の相互に対する位置決めの正確さを失わせることになる。ベース３７に存在する振動が動作中に支持器具５３を通してフレーム３９に伝達することを防止するために、支持器具５３には、ベース３７からフレーム３９への振動の伝達を防止し、以下でさらに詳細に説明する手段を設ける。

図３が示すように、図１のリソグラフィ投影装置の例で使用する支持器具５３は、リソグラフィ投影装置のベース３７に締め付け可能な第１部品６９、リソグラフィ投影装置のフレーム３９に締め付け可能な第２部品７１、および垂直支持方向に平行に配向された支持力によって第１部品６９に対して第２部品７１を支持する気体ばね７３を備える。支持器具５３はさらに、以下でさらに詳細に説明するように第２部品７１の位置を制御するため、本発明による位置制御システムの例を備える。

気体ばね７３は、圧力室７３を備え、その中には動作中に比較的高い気体圧力が存在する。圧力室７５は、支持器具５３のビーカ形中間部品７９の円筒形内壁７７と、支持方向に平行に中間部品７９内で変位可能であるピストン８１とによって境界を区切られている。

ピストン３１はスリーブ８３を備え、これは中間部品７９の円筒形内壁７７とスリーブ８３の円筒形外壁８７との間に存在する静止気体支承部８５によって支持方向に直角で中間部品７９に対して支持される。

静止気体支承部８５は、一般的でありそれ自体が知られ、気体供給ライン８９が設けられた円錐形気体支承部であり、気体供給ラインはスリーブ８３内に設けられ、圧力室７５と連絡する。

スリーブ８３の下側９１に隣接して、中間部品７９の内壁７７とスリーブ８３の外壁８７との間に密封ギャップデバイス９３が存在し、気体が圧力室７５からピストン８１に沿って漏出するのを防止する。密封ギャップ９３に沿って漏出する気体、および静止気体支承部８５から流れる気体の捕捉溝９５が、密封ギャップ９３３とスリーブ８３の外壁８７の静止気体支承部８５との間に設けられる。捕捉溝９５は、捕捉溝９５内にある気体を周囲へと除去するために、中間部品７９に設けた幾つかの排気通路９７と連絡する。捕捉溝９５および排気通路９７は、静止気体支承部８５の動作が、密封ギャップ９３に沿って漏出する気体から影響を受けることを防止する。支持器具５３によって垂直支持方向に供給された支持力は、したがって圧力室７５内の気体がスリーブ８３の環状下側９１および支持方向に対して横方向に延在するピストン８１の内壁９９に加えられる気体圧力である。

図３が示すように、ピストン８１は接続部材１０１を介して第２部品に締め付けられ、ビーカ形中間部品７９は、さらなる静止気体支承部１０３によって垂直支持方向で第１部品６９に対して支持される。さらなる静止気体支承部１０３も、一般的でありそれ自体が知られている円錐形ギャップ支承部である。さらなる静止気体支承部１０３は、垂直支持方向に直角に延在する第１部品６９の支持表面１０５と中間部品７９の底壁１０７との間に存在する。底壁は、圧力室７５の境界を区切り、同様に垂直支持方向に直角に延在する。ビーカ形中間部品７９は、さらなる静止気体支承部１９３によって第１部品６９の支持表面１０５上で摩擦のない状態で案内され、したがって垂直支持方向に直角の方向で第１部品６９に対してほぼ摩擦のない状態で変位可能である。

気体ばね７３の通路１０９を、中間部品７９の底壁１０７の中心に設ける。通路１０９は、気体ばね７３のさらなる通路１１１に沿って存在する。さらなる通路１１１は、第１部品６９の支持表面１０５に設けられ、第１部品６９内に配置構成された気体ばね７３の主室１１３と連絡する。したがって、中間部品７９に設けた気体ばね７３の圧力室７５は、第１部品６９に設けた気体ばね７３の主室１１３と通路１０９およびさらなる通路１１１を介して連絡する。

図３が示すように、さらなる静止気体支承部１１３の円錐形支承ギャップが、中間部品７９の底壁１０７に設けた通路１０９へと直接合流し、したがって通路１０９は同時に、さらなる静止気体支承部１０３の圧力室７５と連絡する気体供給ラインを形成する。中間部品７９の底壁１０７にある通路１０９がこのように二重の機能を有するので、さらなる静止気体支承部１０３およびその中で使用する気体供給部との特に単純かつ実際的な構造が獲得される。

リソグラフィ投影装置で使用する支持器具の気体ばね７３は、フレーム３９およびフレーム３９によって支持されるリソグラフィ投影装置の構成要素とともに、質量ばねシステムを構成し、ここでフレーム３９は垂直支持方向で、かつ垂直支持方向に直角に、ベース３７に対して変位可能である。さらに、フレームは、垂直回転軸線の周囲でベース３７に対して回転可能であり、垂直支持方向に対して直角である２本の相互に直角な旋回軸線の周囲で旋回可能である。垂直支持方向でフレーム３９がベース３７に対して変位することは、支持器具５３のピストン８１が、支持方向に平行に中間部品７９内で変位可能である点で可能である一方、支持方向に対して直角でベース３７に対してフレーム３９が変位することは、支持器具５３の中間部品７９が、支持方向に直角で第１部品６９に対して変位可能である点で可能である。支持方向に平行に配向された垂直回転軸線を中心とするフレーム３９の回転は、支持器具５３の中間部品７９が、さらなる静止気体支承部１０３を使用することによって支持方向に平行な回転軸線の周囲で第１部品６９に対して回転可能である点で可能である。支持方向に直角である旋回軸線を中心とするフレーム３９の旋回運動は、支持器具５３のピストン８１が上述した接続部材１０１を介して第２部品７１に締め付けられるという点で可能である。

図３が示すように、接続部材１０１はそれぞれゴムリング１１５を備える。ゴムリング１１５の機能は、例えば支持システムの輸送中など、ピストンに圧力がかかっていない場合にピストンを底プレート６９に締め付けることである。図３が示すように、ゴムリング１１５の内側にピン１１６が存在する。使用中、つまり気体ばねを加圧している場合、ピンが第２部品７１と接触し、気体ばねに対して第２部品７１の回転を分離するまで、ゴムリングは圧縮される。

リソグラフィ投影装置のベース３７からフレーム３９へ、および支持器具５３の第１部品６９から第２部品７１への振動伝達を可能な限り防止するため、前記質量ばねシステムは、支持方向に平行、支持方向に直角、支持方向に兵区である回転軸の周囲、および支持方向に直角である前記旋回軸線の周囲で可能な限り低い固有周波数を有する。したがって支持器具５３は、支持方向に、支持方向に直角に、支持方向に平行な回転軸を中心に、および支持方向に直角な旋回軸を中心に可能な限り低い剛性を有する。物理の法則から知られるように、質量ばねシステムの固有周波数は、ばね定数と質量の比率に比例する。ばね定数とは、ばねの端部を１メートル変位させるのに必要な力の量を示す係数である。したがって、ばね定数を、したがって剛性を可能な限り低くすると、固有周波数が可能な限り低くなる。

支持方向に平行な支持器具５３の可能な限り低い剛性は、気体ばね７３に可能な限り大きい質量を与えるという点で達成される。気体ばね７３には、この目的のために圧力室７５に加えて上述の主室１１３が設けられ、この主室は圧力室７５と連絡する。主室１１３を使用することにより、圧力室７５の容積を減少させることが可能になり、したがって変位可能な中間部品７９の寸法および重量を適切な限界内に維持することができる。

さらに、気体ばね７３内の一定の平均気体圧力を維持する気体ばね７３の気体供給通路（図示せず）を、主室１１３に接続することができる。圧力室７５は、静止気体支承部８５によって中間部品７９内で変位自在に案内されるピストン８１によって境界を区切られているので、支持方区での支持器具５３の剛性は、気体ばね７３の剛性によって決定される有意な程度にまでなる。静止気体支承部８５および密封ギャップ９３は、実際に支持方向で見てピストン８１に摩擦力をほぼ加えない。支持方向での支持器具５３の剛性も、支持方向に平行にほぼ変形不能である接続部材１０１の存在から、またはこれも支持方向で見て非常に高い剛性を有するさらなる静止気体支承部１０３の存在から、影響をほぼ受けない。支持方向に平行な支持器具５３の剛性は、ほぼ完全に気体ばね７３の剛性によって決定されるので、圧力室７５および主室１１３を適切に設定すると、気体ばね７３の十分に低い剛性が達成され、したがって支持方向に支持器具５３の第１部品６９から第２部品７１へと向かう振動の伝達が、可能な限り防止される。

支持器具５３の中間部品７９は、さらなる静止気体支承部１０３によって第１部品６９の支持表面１０５上でほぼ摩擦なしの状態にて変位可能であることは、支持器具５３が支持方向に直角の方向にほぼゼロの剛性を有する一方、上述したリソグラフィ投影装置の質量ばねシステムは、これも支持方向に直角にほぼゼロである固有周波数を有することを示唆する。支持方向に直角に向けられたベース３７および第１部品６９からフレーム３９および第２部品７１への振動伝達は、これによりほぼ完全に防止される。

支持器具５３は、支持器具５３の中間部品７９が、さらなる静止気体支承部１０３の使用により、第１部品６９の支持表面１０５上でほぼ摩擦のない状態で回転可能であるので、支持方向に平行に延在する回転軸の周囲でこれもほぼゼロである剛性を有し、したがって支持部品に平行に延在する回転軸を中心とした第１部品の回転振動が支持器具５３の第２部品７１に伝達されることも、ほぼ完全に防止される。

上記で検討したように、支持器具５３の第２部品７１は、支持方向に平行かつ支持方向に直角の方向で第１部品６９に対して変位可能であり、支持方向に延在する回転軸の周囲で回転可能であり、支持方向に直角であり相互に直角の２本の旋回軸を中心に旋回可能である。支持器具５３またはリソグラフィ投影装置には、このような変位、回転および旋回運動を防止するか制限する手段を設けてよいことが分かる。例えば、第１部品６９と第２部品７１の間に動作抑制器のシステムを設けることができる。このような動作抑制器のシステムは、例えば図３で参照番号２０３に関して示すように、第１部品６９と第２部品７１の間にあり、普通の本質的に知られているローレンツ力アクチュエータのシステムでよい。図１から図２のリソグラフィ投影装置の支持器具５３にはそれぞれ、例えば１つまたは複数のローレンツ力アクチュエータを設けることができ、この場合、支持器具５３のローレンツ力アクチュエータを組み合わせて、ベース３７に対するフレーム３９の前記変位、回転および旋回運動を防止または制限する働きをさせる。図３では、参照番号１１９が、第２部品７１の振動を測定するためにローレンツ力アクチュエータ２０３と協働する振動または動作センサを示す。

図３はさらに、第１部品６９に対して移動可能であり、基準支持構造２０１を介して第１部品６９によって支持された基準物体２００を備える位置制御システムを示す。位置制御システムはさらに、第２部品７１に装着された位置センサ２０２を有する。位置センサ２０２は、位置センサ２０２に対する、したがって第２部品７１に対する基準物体２００の位置特性を感知することができる。位置特性とは、例えば基準物体２００と位置センサ２０２との間の距離、またはその変化（速度または加速度など）でよい。位置センサは、基準物体２００と位置センサ２０２間の距離の変化など、１つまたは複数の感知された位置特性を表す位置信号を出力する。

位置センサ２０２は、連絡する状態でアクチュエータ２０３と接続する。アクチュエータ２０３は、位置センサ２０２によって提供された位置信号に応答して、支持器具５３の第１部品６９に対する第２部品７１の位置を調節することができる。このように、位置制御システムは、基準物体２００に対する第２部品７１の位置を制御する。この例では、アクチュエータ２０３は、第１部品６９と第２部品７１の間に一般的で本質的に知られているローレンツ力アクチュエータのシステムを備える。ローレンツ力アクチュエータは非接触式であるので、ローレンツ力アクチュエータは第１部品６９から第２部品７１へと振動をいっさい伝達しない。

図３の例では、基準支持構造２０１は基準ばねを備え、この上に基準物体が懸垂される。基準物体２００および基準支持体２０１はともに基準質量ばねシステムを形成する。基準支持構造２０１が、第１部品６９と基準物体２００間に装着される。基準質量ばねシステムは、特定の剛性および質量を有し、したがって特定の固定周波数を有する（および全ての質量ばねシステムと同様に、特定の固有減衰も有する。しかし、別個の減衰器を基準質量ばねシステムに設けてもよい）。基準質量ばねシステムの固有周波数より高い周波数で第１部品に作用する有害振動は、基準質量ばねシステムによって抑制される。したがって、基準物体は、図１および図２のリソグラフィ投影装置のベースに関連して説明したように、例えば第１部品６９が装着された床の振動、または反力など、第１部品６９に作用する妨害から保護される。さらに、基準質量ばねシステムを第１部品に設ける。したがって、空気圧の変化または音響効果など、第２部品に直接作用する妨害は、基準物体２００の位置に影響を与えない。このように、基準物体２００に対して第２部品７１の位置を制御した結果、第２部品７１の位置の正確さが向上する。

図３の例では、位置制御システムによる第２部品７１の位置制御の正確さは、基準ばねシステムが別個のばねシステムであり、気体ばね７３の部品でないことから、さらに改善される。基準ばねシステムが気体ばね７３とは別個であるので、基準物体２００の位置は、気体ばね７３への気体供給による圧力変動など、支持器具５３の気体ばね７３によって引き起こされる妨害の影響を受けない。

第２部品の位置決めの正確さは、基準質量ばねシステムの共振周波数を支持システムの固有周波数（通常は０．５Ｈｚ）より低くすることができれば、さらに改善することができる。というのは、基準質量は一定で、比較的低い（所望に応じて１ｋｇ以下など）が、支持システムの共振周波数は通常は０．５Ｈｚであり、これは支持システムにかかる負荷が高いので、低くすることが非常に困難だからである。このように、基準物体の位置は、支持された部品の位置より、ベースを介して作用する妨害に対して、さらに正確に保護することができる。

基準質量ばねシステムおよび気体ばねシステム７３の固有周波数は、例えばほぼゼロなど、可能な限り低くすることが好ましい。両方のばねシステムの固有周波数は同様であっても、異なってもよい。発生する妨害の大部分を抑制し、例えば特許権所有者が製造した既知のリソグラフィ投影装置で使用できる基準質量ばねシステムの固有周波数の適切な値は、０．３Ｈｚと０．６Ｈｚの間、例えば０．５Ｈｚである。０．５Ｈｚのシステムの質量およびばね剛性の適切な値は、１ｋｇおよび１０Ｎ／ｍである。しかし、特定の実施例に応じて、値の異なる質量および／またはばね剛性も同様に使用してよい。

当技術分野では、第１部品６９に対する第２部品７１の位置（またはその変化）を感知し、測定された位置または変化に応答して図３のローレンツ力アクチュエータのようにアクチュエータとして働く振動または運動センサを有する制御ループを備えたリソグラフィ投影装置が知られている。しかし、先行技術の装置では、アクチュエータは、支持システムの固有周波数以下の周波数でしか起動することができない。アクチュエータの周波数が支持システムの固有周波数を上回ると、支持システムの振動絶縁が低下する。というのは、この場合、支持システムによって除去される妨害がなお制御ループを介して第１部品６９から第２部品７１へと伝達されるからである。

図３の例では、基準物体に対する第２部品の位置を測定する。これにより、（基準物体に対する）アクチュエータ周波数などの位置制御システムの帯域幅は、支持システムの振動絶縁に影響を及ぼすことなく、支持質量ばねシステムの固有周波数よりはるかに高くすることができる（例えば最高２０Ｈｚ、またはそれ以上）。これにより、位置制御システムは、例えば２Ｈｚのステージ動作など、支持システムの固有周波数より高い妨害も補正することができる。しかし、既知の制御ループなど、第１部品６９に対して第２部品７１の位置を測定する制御システムに、図３の例で示すように振動または運動センサ１１９も設けることができる。

図３の例では、基準支持構造２０１は、支持器具の気体ばねとは異なるタイプのばねを備える。つまり、基準支持構造２０１は、機械的ばね、静電ばねまたは磁気ばねなど、非気体ばねを備える。したがって、基準物体の位置は、気体供給による振動など、気体ばねシステムによって引き起こされる妨害のタイプの影響下になく、基準物体の位置はより安定する。しかし、基準支持器具は同様に、気体ばねなど、支持質量ばねシステムと同様のタイプのばねを備えてもよい。

図４から図８では、図３の例の位置制御システムに使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例が図示されている。しかし、他のタイプの質量ばねシステムを同様に使用してよく、本発明は特定の質量ばねシステムに制限されない。図４の例は、静電ばねシステムである。静電ばねシステムは、静電帯電可能な部材２１３、２１４を有する。静電帯電可能な部材２１３、２１４はそれぞれ、板形で帯電可能な表面を有し、帯電可能な表面が相互に面する状態で相互に平行に配置される。第１静電帯電可能部材２１４は第１部品６９の近傍に配置され、第２静電帯電可能部材２１３は第１静電帯電可能部材２１４および第１部品６９からある距離に配置される。第１帯電可能部材２１４は所定の位置に固定される。第２静電帯電可能部材２１３は、帯電可能表面に対して横方向に第１静電帯電可能部材に対して案内手段２１５、２１２６に沿って移動可能である。この例では、案内手段２１５、２１６は、本発明による支持器具の第１部品６９上に直立姿勢で配置された細長い極である。細長い極は、静電帯電可能部材２１３、２１４の穴を通して延在する。

静電帯電可能部材２１３、２１４の帯電可能表面は、プラスの出力接点が静電帯電可能部材２１３、２１４に接続された電圧源２１７によって、同じ記号の静電気で帯電可能である。図４の例では、静電帯電可能部材２１３、２１４の帯電可能表面は、プラスの静電荷で帯電するが、帯電可能表面は同様にマイナスの静電荷で帯電してもよい。静電荷のため、静電帯電可能部材２１３、２１４のそれぞれに斥力が加えられる。斥力は、静電帯電可能部材２１３、２１４間の距離に比例し、したがってプレートは、静電帯電可能部材２１３、２１４における静電荷によって決定される剛性を有するばねとして作用する。静電ばねシステムの剛性は、源２１７を設けた帯電可能プレート上の電解を介して調節可能である。基準物体２００は、第２帯電可能プレート２１３の第２帯電可能プレート２１４から逸れた側に配置される。したがって、基準物体２００の質量によって生じる重力は、静電力とは反対の方向で第２静電帯電可能部材２１３に作用する。静電帯電可能部材２１３、２１４および基準物体はともに、静電質量ばねシステムを形成する。

図５は、磁気ばねシステムを備える基準支持体２０１によって支持された基準物体２００を示す。磁気ばねシステムは、第１部品６９上に直立姿勢で配置された空心コイル２１１を有する。空心コイル２１１の空心は、空心コイル２１１の頂部に開口を有する通路を形成する。磁石２１２を、空心コイル２１１内に配置する。磁石２１２は、開口を通して通路の外側へと一部が延在する。基準物体２００を磁石２１２の頂部に配置する。空心コイル２１１は、コイルを通って流れる電流を提供する電流源（図示せず）に接続され、したがってコイルの空心など、コイルに囲まれたスペースに磁界が存在し、これは第１部品６９から開口に向かう方向に、つまり基準物体２００が磁石２１２に加える重力とは反対の方向で磁石２０２に磁力を加える。磁気ばねは、空心コイル内の磁界を変化させることにより、つまりコイルを通って流れる電流を調節することによって調節できる剛性を有する。

図６は、機械的ばね２１０を備える基準支持体２０１によって支持された基準物体２００を示す。機械的ばね２１０を、第１部品６９上に直立姿勢で配置する。基準物体２００は、機械的ばね２１０の頂部にある。図４から図６の例では、基準物体２００は、第２部品に対して垂直方向で１つのばねによって支持される。しかし、他の方向でも基準物体２００を支持する基準支持構造を使用することが、同様に可能である。

図７で示す例は、基準物体２００を支持する幾つかの機械的ばね２１０を有する。ばね２１０の１つは垂直方向で基準物体２００を支持する一方、他の２つのばねは水平方向で基準物体を支持する。これにより、基準物体は、垂直ばねの固有周波数を上回る垂直振動に対して保護されるばかりでなく、水平方向の振動も抑制される。この例では、基準質量ばねシステムに機械的ばねのみを使用するが、例えば垂直方向で基準物体を支持する静電ばねと、水平方向で基準物体を支持する機械的ばねまたはその他など、ばねタイプの組合せを同様に使用してもよい。

図３の例では、位置制御システムは、基準物体２００と位置センサ２０２の間の距離を測定する１つの位置センサ２０２を有する。図８では、第２部品７１上に複数の、例えば３つの位置センサ２０２があり、第１部品６９上に対応する数の基準質量ばねシステムがある例を示す。位置センサ２０２はプロセッサ２０４に接続され、これは第２部品の位置を調節するために１つまたは複数のアクチュエータ（図８には図示せず）に接続される。

図８の例の位置センサ２０２はそれぞれ、線Ｘ、ＹおよびＺで示すように、基準物体２００に対する第２部品７１の位置を１つの方向で測定する。したがって、線Ｚを介して基準物体に接続された位置センサ２０２は、垂直方向で個々の基準物体２００に対する第２部品７１の位置を測定し、線ＸおよびＹを介して接続された位置センサ２０２は、それぞれＸまたはＹ方向で個々の基準物体に対する第２部品の位置を測定する。このように、位置センサ２０２は、３自由度で第２部品の位置を測定する。個々の実施例に応じて、位置制御システムは、同様に別の数の自由度で第２部品の位置を測定してよい。例えば、フレームをＸ、ＹおよびＺ方向に平行移動させ、さらにＸ、ＹおよびＺ方向を中心に回転させることができる場合、フレームは６自由度を有する。正確に制御するため、位置制御システムは、これで６自由度の全てでフレームの位置を測定し、制御することができる。

図８の例では、位置センサ２０２は個々の方向で第２部品７１の位置を測定し、個々の基準物体２００と第２部品７１間の距離の絶対値、個々の基準物体２００と第２部品７１間の距離の変化、またはその他などの測定した位置の特性に比例する位置信号を出力する。位置センサ２０２からの位置信号はプロセッサ２０４に供給され、これは位置信号からアクチュエータ２０３が第２部品７１の位置を調節する方法を導き出す。

図８で示した例では、プロセッサ２０４は省略してもよく、位置センサ２０２をそれぞれ別個のアクチュエータに接続し、これが例えばＸ、ＹまたはＺ方向でのみ第２部品を平行移動または回転させるなど、個々の自由度で第２部品７２の位置を調節することができる。このような場合、基準質量ばねシステム、位置センサおよびアクチュエータの各組合せが、個々の自由度の位置制御システムを形成する。

図９ａで示す例では、質量ばねシステムは磁気支持システムおよび機械的ばねを備える。磁気支持システムは３つの磁石、垂直方向に磁化された２つの円筒形の内部磁石３０６、３０７、および半径方向に磁化された１つの円筒形の外部磁石３１０を備える。磁気支持システムは、垂直方向と水平方向の両方で剛性が低いことを特徴とする。質量３０８を内部磁石アセンブリに追加して、磁気支持システムが生成した力を補償することができる。この方法で、剛性が低い機械的ばねの選択または設計が、さらに容易になる。ばねは補償すべき重量が小さいからである。機械的ばねはさらに、内部磁石アセンブリを外部磁石に対して適切な水平位置に維持する働きもすることができる。外部磁石は、リソグラフィ装置の第２部品６９に装着した小型真空室３０４に取り付けてよい。こうすることにより、内部磁石アセンブリは空気の振動に妨害されない。内部磁石システムは、機械的ばね３００で真空室に接続する。ばねと磁気支持システムとの剛性の組合せは、質量ばねシステムに非常に低い固有周波数（＜１Ｈｚ）を提供する。内部磁石アセンブリはさらに、リソグラフィ器具の第２部品（図示せず）に装着した位置センサに対する内部磁石システムの位置を測定するため、ミラーなどの光学要素３０２を備える。図９ａで記載した質量ばねシステムの傾斜剛性のさらなる減少は、図９ｂで示すように、内部磁石アセンブリに倒立振り子を追加することにより獲得することができる。倒立振り子３１２のマイナスの傾斜剛性は、外部磁石に対する内部磁石アセンブリのプラスの傾斜剛性を補償することができる。図９ａおよび図９ｂで記載したような実施形態は、これを囲む真空室がなくても適用できることが、当業者には理解される。また、内部磁石アセンブリは、ばねから懸垂するのではなく、機械的ばねに装着してもよい。

上述した実施形態は、本発明を制限するのではなく、例示するものであり、当業者なら請求の範囲から逸脱することなく、代替品を設計できることに留意されたい。例えば図１から図２の例では、フレーム３９は集束ユニット５ばかりでなく基板ホルダ３およびマスクホルダ９も支持する。しかし、基板ホルダおよびマスクホルダは、同様にリソグラフィ投影装置の他の支持部品で支持してもよい。さらに、本発明による支持器具は、リソグラフィ投影装置ばかりでなく、例えば仕上げ加工機、工作機械、および支持器具によって支持された特定の構成要素への振動伝達を可能な限り防止または抑制すべき他の機械または器具にも使用することができる。さらに、例えば基準質量ばねシステムは、ハウジング内に配置して、例えば音などの空気圧力波またはその他によって引き起こされる妨害から基準質量ばねシステムを保護することができる。また、図１および図２の例は、いわゆる「走査ステップ」原理に従う描像方法に使用する。しかし、本発明はそれに制限されず、例えば半導体基板の露光中にマスクおよび半導体基板を集束ユニットに対して一定の位置に保持する「ステップアンドリピート」原理に従う描像方法を使用するリソグラフィ投影装置の実施形態に使用してもよい。

また、本文ではリソグラフィ投影装置をＩＣの製造について特に言及しているが、こうした装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、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模様、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当業者にとって明らかである。

請求の範囲では、カッコとカッコの間に配置した参照記号は、その請求項を制限するものとして想定されていない。「備える」という言葉は、請求項で上げた以外の要素またはステップの存在を排除するものではない。相互に異なる請求項で特定の措置に言及しているという単なる事実は、それらの措置の組合せを有利に使用できないことを示すものではない。

さらに、本発明は光学放射線を使用するリソグラフィ投影装置に制限されず、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含む電磁放射線など、他のタイプの放射線にも適用することができる。

リソグラフィ投影装置の例の斜視図を示したものである。図１のリソグラフィ投影装置を線図で示したものである。図１の例に使用するのに適切な支持器具の例の断面線図を示したものである。図３の例に使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例を示したものである。図３の例に使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例を示したものである。図３の例に使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例を示したものである。図３の例に使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例を示したものである。図３の例に使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例を示したものである。図３の例に使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例を示したものである。図３の例に使用するのに適切な基準質量ばねシステムの例を示したものである。

Claims

リソグラフィ投影装置内で、支持部品に対して被支持部品を支持する支持器具（５３）で、
リソグラフィ投影装置の支持部品上で係合する第１部品（６９）と、
リソグラフィ投影装置の被支持部品上で係合する第２部品（７１）と、
第１部品と第２部品間の支持ばねシステム（７３）と、
被支持部品の位置を制御する位置制御システムとを備え、
位置制御システムが、
支持部品に対して移動可能な少なくとも１つの支持ばねシステムより質量の小さな基準物体（２００）と、
基準支持器具（２０１）とを備え、基準支持器具が第１部品に対して基準物体を支持し、前記基準物体と基準支持器具とが支持ばねシステムより低い固有周波数を有する基準質量ばねシステムを形成し、
さらに、基準物体の少なくとも１つに対する第２部品の位置の少なくとも１つの特性を感知する少なくとも１つの位置センサ（２０２）を備え、
位置センサが、前記特性の少なくとも１つを表す位置信号を出力するセンサ出力を有し、
位置制御システムがさらに、位置信号に応答して、第１部品に対する第２部品の位置を調節するため、前記位置センサに連絡可能状態で接続するアクチュエータ（２０３）を備え支持器具。
基準質量ばねシステムが、支持ばねシステムとは異なるタイプである、請求項１に記載の支持器具（５３）。
支持ばねシステム（７３）が気体ばねを備え、基準支持器具が、機械的ばね（２１０）、静電ばね（２１３〜２１６）または磁気ばね（２１１）の少なくとも１つの非気体ばねを備える、請求項１または２に記載の支持器具（５３）。
位置制御システムが、
第２部品（７１）が第１部品（６９）に対して移動可能な異なる方向で、基準物体（２００）の少なくとも１つに対する第２部品の位置の少なくとも１つの特性をそれぞれが感知する少なくとも２つの位置センサ（２０２）を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の支持器具（５３）。
アクチュエータ（２０３）が少なくとも１つのローレンツ力アクチュエータを備える、請求項１から４のいずれか１項に記載の支持器具（５３）。
少なくとも２つの基準支持器具（２１０）を備え、少なくとも１つの第１基準支持器具が、第１方向で基準物体（２００）を支持し、少なくとも１つの第２基準支持器具が、第１方向とは異なる第２方向で基準物体を支持する、請求項１から５のいずれか１項に記載の支持器具（５３）。
位置制御システムが、支持ばねシステム（７３）の固有周波数より高い制御周波数で第２部品（７１）の位置を制御することができる、請求項１から６のいずれか１項に記載の支持器具（５３）。
リソグラフィ投影装置で、
基板（２７）を保持する基板テーブル（３）と、
所望の模様に従い模様付けされた放射線の模様付けしたビームを基板の目標部分に投影する投影システム（５）と、
少なくとも投影システムを支持する支持構造（３９）と、
請求項１から７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの支持器具（５３）によって支持構造を支持するベース（３７）とを備えるリソグラフィ投影装置。
デバイス製造方法で、
少なくとも部分的に放射線感光材料の層で覆われた基板（２７）を設けるステップと、
放射線システムを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
投影ビームの断面に模様を与えるため、模様付け手段を使用するステップと、
放射線感光材料の層の目標部分に模様付けした放射線ビームを投影するステップとを備え、
ベース（３７）に対して少なくとも模様付け手段を支持する支持構造（３９）の位置を制御するため、請求項１から９いずれか１項に記載の支持器具（５３）を使用することを特徴とするデバイス製造方法。
基準支持器具（２０１）によって支持器具に接続可能な少なくとも１つの基準物体（２００）を備え、
前記基準物体および基準支持器具が基準質量ばねシステムを形成し、さらに、
基準物体の少なくとも１つに対して被支持部品の位置の特性を感知する少なくとも１つの位置センサ（２０２）を備え、位置センサが、感知した位置の特性を表す位置信号を提供するためにセンサ出力を有し、さらに、
位置信号に応答して、被支持部品の位置を調節するため、センサ出力に通信可能な状態で接続されたアクチュエータ（２０３）を備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の支持器具（５３）に使用するよう配置構成された位置制御システム。