JP4112263B2 - リソグラフィ投影装置、位置決めシステムおよびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成するように使用されるパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターン形成されたビームを基板の目標部分に投影するための投影システムとを備えたリソグラフィ投影装置で使用される平面モータを位置合わせする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ここで使用されるような「パターン形成手段」という用語は、基板の目標部分に作成すべきパターンに対応するパターン形成された断面を、入射放射ビームに与えるために使用することができる手段を称するものとして、広く解釈すべきである。また、用語「光弁」は、この文脈で使用することができる。一般に、前記のパターンは、集積回路または他のデバイスのような、目標部分に作成されるデバイスの特定の機能層に対応する（下を参照されたい）。そのようなパターン形成手段の例は、次のものを含む。
マスク。マスクの概念は、リソグラフィではよく知られており、２進位相シフト、交番位相シフト、および減衰位相シフト、ならびに様々な混成マスクの種類のようなマスクの種類を含む。そのようなマスクを放射ビーム内に配置することで、マスクのパターンに応じて、マスクに当る放射の選択的な透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスクの場合、支持構造は一般にマスク・テーブルであり、このマスク・テーブルによって、マスクは、確実に入射放射ビーム内の所望の位置に保持することができるようになり、さらに、望むならば、マスクをビームに対して移動させることができるようになる。
プログラム可能ミラー・アレイ。そのようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有するマトリック・アドレス指定可能表面である。そのような装置の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されていない領域は入射光を非回折光として反射する。適切なフィルタを使用して、前記の非回折光を、反射ビームからフィルタ除去して、後に回折光だけを残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従って、ビームはパターン形成される。プログラム可能ミラー・アレイの他の実施形態では、小さなミラーのマトリックス配列が使用される。この小さなミラーの各々は、適当な局部電界を加えることで、または圧電作動手段を使用することで、軸のまわりに個々に傾斜させることができる。やはり、アドレス指定されたミラーが、アドレス指定されていないミラーに対して異なる方向に入射放射ビームを反射するように、ミラーはアドレス指定可能なマトリックである。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに応じてパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的な手段を使用して行うことができる。上記の両方の状況で、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを含むことができる。そのようなミラー・アレイについて、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号からより多くの情報を収集することができる。詳細はこれらの特許を参照されたい。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、それは、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構造の一例は、米国特許第５，２２９，８７２号に与えられている。詳細は、この特許を参照されたい。上記のように、この場合の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、それは、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
簡単にするために、本明細書の残りは、特定の配置による、具体的には、マスクおよびマスク・テーブルを含む例を対象とする。しかし、そのような例で述べる一般的な原理は、上で述べたようなパターン形成手段を広義に解釈すべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、パターン形成手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンの像が、感放射線材料（レジスト）の層で覆われた基板（シリコン・ウェーハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のチップで構成される）に形成される。一般に、単一のウェーハは全体として網の目状の隣接する目標部分を含み、この隣接する目標部分が、投影システムにより、一度に１つずつ、連続的に照射される。マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成が使用される現在の装置では、２つの異なる種類の機械を区別することができる。一方の種類のリソグラフィ投影装置では、全マスク・パターンを一括して目標部分に露出させることで、各目標部分が照射される。そのような装置は、通常、ウェーハ・ステッパと呼ばれる。走査ステップ式装置と通常呼ばれる他方の装置では、投影ビームの当るマスク・パターンを所与の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、同時に、同期して、この方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを走査することで、各目標部分が照射される。一般に、投影システムは、拡大率Ｍ（一般に、Ｍ＜１）を持つので、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスク・テーブルが走査される速度の因数Ｍ倍となる。ここで説明したようなリソグラフィ装置に関して、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から、もっと多くの情報を収集することができる。詳細はこの特許を参照されたい。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、感放射線材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆われた基板に、パターン（例えば、マスク内の）の像が作られる。この像形成ステップの前に、基板は、下塗り、レジスト被覆、およびソフト・ベークのような様々な手順を経ることができる。露出後に、基板は、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、および形成された像の特徴の測定／検査のような他の手順を受けることができる。この手順の配列は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用される。次に、そのようなパターン形成層は、エッチング、イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などのような、全て個々の層を仕上げるために意図された、様々なプロセスを経ることができる。いくつかの層が必要な場合には、この全手順またはこれに類似の手順を、新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェーハ）上に存在するようになる。次に、ダイシングまたは鋸引きのような方法で、これらのデバイスを互いに分離し、それから、個々のデバイスを、ピンなどに接続されたキャリアに取り付けることができる。そのようなプロセスに関するより多くの情報は、例えば、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（マイクロチップの製造：半導体処理への実用的入門書）」、Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ、ｂｙ Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４の本から得ることができる。詳細はこの本を参照されたい。
【０００５】
簡単にするために、投影システムを以下で「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、この用語は、例えば、屈折光学システム、反射光学システム、およびカタディオプトリック・システムなどの様々な種類の投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。また、放射システムは、これらの設計方式のいずれかに従って動作して放射の投影ビームを方向付け、整形し、または制御する構成部品を含むことができる。さらに、そのような構成部品もまた、下で一括してまたは単独で、「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類のものであることがある。そのような「マルチ・ステージ」の装置では、追加のテーブルは、並列に使用されることがあり、または、他の１つまたは複数の他のテーブルを露出に使用しながら、１つまたは複数のテーブルで準備ステップが行われることがある。双子ステージ・リソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１に記載されている。詳細はこれら文献を参照されたい。
【０００６】
リソグラフィ装置において、物体テーブル、特に基板テーブルの位置決めシステムで使用するための平面モータが提案されている。基板テーブルを位置決めするための適当な平面モータは磁石のいわゆる「チェッカー盤」を備え、コイル・ユニット（時には、電機子または並進機構と呼ばれることもある）は、コイルが付勢されるときにコイル・ユニットに働く力に応答して、この磁石の「チェッカー盤」の上を動く。チェッカー盤は、モータの固定子を形成し、正方形のアレイを形成する横列および縦列の磁石を備える。各磁石は、垂直方向の磁界を生成するが、その方向は交互になっている。チェッカー盤に類似していることに関連して、たとえば、黒の正方形は一番上にＮ極がある磁石であり、白の正方形は一番上にＳ極がある磁石である。固定子は、その盤の面内で磁界を生成し、横列および縦列の主磁石の間に配列された他の磁石を含むこともできる。これらの他の磁石は、主磁石で生成される磁界を強めるように、さらに浮上力を生成してコイル・ユニットのベアリングを形成するようにも配列することができる。
【０００７】
単純な回転式モータと違って、特定の付勢電流に応答して平面モータが加える力の大きさおよび方向は、固定子内の周期的な磁石構造に対する並進機構コイルの物理的な位置に依存する。この並進機構の物理的な位置は並進機構の位相位置と呼ばれることもある。このようにして、コイルに流すべき付勢電流を決定して所望の力を生成するために、並進機構位相位置を知ることが必要である。リソグラフィ装置において、テーブル、例えば基板テーブルの位置は、従来、干渉式変位測定手段を使用して測定されている。この干渉式測定手段は非常に高精度で、大きな動作範囲を有し、さらに応答時間が非常に速い。しかし、大抵の位置決めシステムは、高精度の位置決めユニットと精度の粗い位置決めユニットを有し、干渉計は投影レンズを基準として高精度ステージの位置を測定するために使用される。この干渉計は、装置の他の部分および特に位置決めシステムから分離された基準フレームに取付けられている。したがって、干渉計で測定されるようなステージ位置は、精度の粗い位置決めユニットで使用される平面モータの並進機構の位置を、装置の主フレームに取付けられた固定子に対して測定するのに余り役に立たない。
【０００８】
したがって、並進機構と固定子の相対的な位置を決定するために、追加の位置センサを設けることが必要である。並進機構の移動は光エンコーダで好都合に測定することができるが、そのようなデバイスは変位のみを測定し、さらに初期化する必要がある。初期位置を決定するために、テーブルの絶対的な位置を直接に測定することができる位置測定システムを追加して設けることができる。（そのようなシステムは、測定範囲が限られているために、または応答速度が遅いために、テーブルの移動範囲の全範囲にわたってそのテーブル位置を測定するのに適していない可能性がある。）もしくは、テーブルの移動範囲の極端に、物理的な停止装置を設けることができる。そのとき、テーブルは、その知られていない初期位置から駆動されて、その停止装置に衝突する。テーブルの移動が止まった時に、停止装置にしっかりと接触して、その位置を画定することが知られている。絶対的な位置測定システムを追加して設けることで、費用の追加をまねくことになり、また、リソグラフィ装置内の非常に少くなくて貴重な空間を占有することになる。テーブルを物理的な停止装置に繰り返し衝突させることで、テーブルに汚染、望ましくない摩耗および衝撃が起こる。
【０００９】
ＥＰ−０２９７６４３−Ａ１には、同期型のリニア・モータまたは回転モータの位置合せの方法が記載されている。その方法では、モータの駆動力と位相巻線の付勢電流の間の関係が、回転子または並進機構の位置の周期関数であり、さらに、その方法は、回転子または並進機構の変位を測定するための増分エンコーダを備えている。その方法は、異なる位相巻線に順に測定電流を生成して回転子または固定子に振動を生成することを含み、さらに誘起された振動の振幅から回転子または並進機構の位置を決定する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、リソグラフィ投影装置の平面モータの可動部分の初期位置を決定する改良された方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的および他の目的は、冒頭の段落に明記したようなリソグラフィ装置で、
前記周期的な磁石構造の周期よりも小さな振幅を有する前記並進機構の振動を引き起こすのに十分な振動信号で、複数の前記付勢可能なコイルを順に付勢するための第１の制御手段と、
前記並進機構の前記振動を測定するための振動測定手段と、
前記測定された振動に基づいて、前記並進機構と前記固定子の間の位相関係を決定するための第２の制御手段とを特徴とする本発明に従って達成される。
【００１２】
比較的小さな振幅で短い周期の信号で平面信号のコイルを付勢することで、並進機構は、実際に並進を行わないで、その初期位置のまわりで振動するようになる。コイルに加えられた既知の試験信号で生じた振動の振幅および方向は、初期位置、したがってそのコイルと周期的な磁石構造の間の位相関係でのそのコイルに対するモータの応答を示す。複数のコイルに試験信号を加えることで複数の測定値が与えられ、既知のモータ応答／位相関係および異なるコイルの既知の物理的位置を使用して、その複数の測定値を関係付けて、固定子に対する並進機構の位置を決定することができる。本発明では、制御電子回路またはソフトウェアを追加することだけが必要であり、これは、位置決めシステムの近くのスペースを占有する必要がなく、さらに物体テーブルに対する衝撃または摩耗を生じさせることがない。
【００１３】
また、本発明は、物体を位置決めするための位置決めシステムを提供する。この位置決めシステムは、固定子と並進機構を有する平面モータを備え、前記固定子と前記並進機構の一方が周期的な磁石構造を備え、前記固定子と前記並進機構の他方が複数の付勢可能コイルを備え、
前記の周期的な磁石構造の周期よりも小さな振幅を有する前記並進機構の振動を引き起こすのに十分な振動信号で、複数の前記付勢可能コイルを順に付勢するための第１の制御手段と、
前記並進機構の前記振動を測定するための振動測定手段と、
前記の測定された振動に基づいて、前記並進機構と前記固定子の間の位相関係を決定するための第２の制御手段とを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明は、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成するように使用されるパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記支持構造と前記基板テーブルの少なくとも１つを位置決めするための位置決めシステムにおいて、固定子と並進機構を有する平面モータを備え、前記固定子と前記並進機構の一方が周期的な磁石構造を備え、前記固定子と前記並進機構の他方が複数の付勢可能なコイルを備える位置決めシステムと、
前記基板の目標部分にパターン形成されたビームを投影するための投影システムとを備えるリソグラフィ投影装置を使用するデバイス製造方法を提供する。この製造方法は、
感放射線材料の層で少なくとも部分的に覆われている基板を供給するステップと、
放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
投影ビームの断面にパターンを与えるパターン形成手段を使用するステップと、
パターン形成された放射のビームを感放射線材料の層の目標部分に投影するステップとを含む方法において、
前記の周期的な磁石構造の周期よりも小さな振幅を有する前記並進機構の振動を引き起こすのに十分な振動信号で、複数の前記の付勢可能なコイルを順に付勢するステップと、
前記並進機構の前記振動を測定するステップと、
前記の測定された振動に基づいて、前記並進機構と前記固定子の間の位相関係を決定するステップとを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の実施形態に従って、リソグラフィ投影装置が提供され、このリソグラフィ投影装置は、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成するように使用されるパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記支持構造と前記基板テーブルの少なくとも１つを位置決めするための位置決めシステムにおいて、固定子と並進機構を有する平面モータを備え、前記固定子と前記並進機構の一方が周期的な磁石構造を備え、前記固定子と前記並進機構の他方が複数の付勢可能なコイルを備える位置決めシステムと、
前記基板の目標部分にパターン形成されたビームを投影するための投影システムとを備え、
磁石構造上の光学的に検出可能なマークのアレイと、
明確に異なる光学的マークのアレイを検出するための光学的検出手段と、
検出された明確に異なる光学的マークに基づいて、固定子と並進機構の相対的な位置を決定するための制御手段とを特徴とする。
【００１６】
光学的に検出可能なマークは明確に異なるものなので、光学的検出手段で検出されたマークで、固定子および並進機構の相対的な位置が識別される。本発明は、ほとんどスペースを必要とせず、またデバイスを初期化する必要もなくする。
【００１７】
この明細書では、ＩＣの製造で本発明に従った装置を使用することを特に参照するかもしれないが、そのような装置は他の多くの可能な用途を有することは明確に理解すべきである。例えば、集積光システム、磁気ドメイン・メモリの誘導および検出、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッド、その他の製造で使用することができる。当業者は理解するであろうが、そのような他の用途の環境では、この明細書での用語「レチクル」、「ウェーハ」または「チップ」の使用は、より一般的な用語「マスク」、「基板」および「目標部分」でそれぞれ置き換えられるものとして考えるべきである。
【００１８】
本文献において、用語「放射」および「ビーム」は、紫外線放射（波長が、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍである）およびＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、波長が５〜２０ｎｍの範囲にある）、並びにイオン・ビームまたは電子ビームのような粒子ビームを含んだ、全ての種類の電磁放射を包含するように使用される。
【００１９】
以下の説明において、直交するＸ、Ｙ、Ｚ座標系を参照し、そのＺ方向を垂直方向と呼ぶ。しかし、これは、装置の特定の方向付けを必要とするものと解釈すべきでない。記号Ｒｉは、Ｉ方向に平行な軸のまわりの回転を指すように使用される。
【００２０】
本発明およびその付随的な利点は、例示的な実施形態および添付の概略図面を参照して、以下でさらに説明する。この図面で、同様な部分は同様な参照数字で識別する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態に従ったリソグラフィ投影装置を模式的に示す。本装置は、
放射（例えば、波長が１５７または１２６ｎｍの紫外線放射）の投影ビームＰＢを供給するための、この特定の場合には放射源ＬＡを備える、放射システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えば、レジスト被覆シリコン・ウェーハ）を保持するための基板ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
マスクＭＡの放射照射部分の像を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のチップで構成される）に形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、屈折レンズ・システム）とを備える。
【００２２】
ここに示すように、本装置は、透過型（すなわち、透過マスクを有する）である。しかし、一般に、本装置は、例えば、反射型（反射マスクを有する）であることもある。もしくは、本装置は、上で言及したような種類のプログラム可能ミラー・アレイのような、他の種類のパターン形成手段を使用することができる。
【００２３】
放射源ＬＡ（例えば、水銀ランプまたはエキシマ・レーザ）は、放射のビームを生成する。このビームは、直接か、または、例えばビーム拡大器Ｅｘなどのコンディショニング手段を通り抜けた後かいずれかで、照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビーム内の強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（通常、それぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ、σ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、一般に、積分器ＩＮ、集光器ＣＯなどの様々な他の部品を備える。このようにして、マスクＭＡに当っているビームＰＢは、その断面内に所望の一様強度分布を持つ。
【００２４】
図１に関して留意すべきことであるが、放射源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内にあることがあるが（例えば、放射源ＬＡが水銀ランプの場合、そうであることが多い）、また、放射源ＬＡがリソグラフィ投影装置から遠く離れており、それの生成する放射ビームが装置の中に導かれることがある（例えば、適当な方向付けミラーを使用して）。この後者のシナリオは、放射源ＬＡがエキシマ・レーザである場合に多い。本発明および特許請求の範囲は、これらのシナリオの両方を含む。
【００２５】
ビームＰＢは、その後、マスク・テーブルＭＴに保持されているマスクＭＡと交差する。マスクＭＡを通り抜けたビームＰＢは、レンズＰＬを通り抜ける。このレンズＰＬは、基板Ｗの目標部分ＣにビームＰＢを収束させる。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴは、例えば、ビームＰＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め手段を使用して、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、または走査中に、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、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、長行程モジュール（粗い位置決め）と短行程モジュール（精密位置決め）を使って行われる。これらのモジュールは、図１に明示していない。しかし、ウェーハ・ステッパ（走査ステップ式装置に対して）の場合は、マスク・テーブルＭＴは、短行程用アクチュエータに接続されるだけでよく、または、固定されることもある。
【００２６】
図示の装置は、２つの異なる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は基本的に静止したままであり、全マスク像が一括して（すなわち、単一「フラッシュ」で）目標部分Ｃに投影される。次に、異なる目標部分ＣがビームＰＢで照射されるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向に移動される。
２．走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、ただ、特定の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」で露出されないことが異なる。代わりに、マスク・テーブルＭＴが、特定の方向（いわゆる「走査方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、その結果、投影ビームＰＢはマスク像全体を走査することができるようになる。これと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝ｍｖで、同じ方向または反対方向に同時に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬの拡大率である（一般に、Ｍ＝１／４または１／５）。このようにして、分解能で妥協する必要なく、比較的大きな目標部分Ｃを露出させることができる。
【００２７】
基板テーブルＷＴを位置決めする第２の位置決め手段では、図２に示すような平面モータ２が使用される。平面モータ２は、リソグラフィ装置の基礎フレームＢＦまたは基礎板ＢＰで支持された固定子１０、および基板テーブルＷＴに機械的に結合された並進機構２０を備える。固定子１０は、Ｘ、Ｙ方向の移動を可能にし、かつ固定子１０と基板テーブルＷＴの間のはずみを最小にするように、可撓性支持体で支えられている。基板テーブルＷＴは、並進機構２０に直接に取り付けることができるし、または、１つまたは複数の平面モータに接続されている部材、例えば梁に取り付けることができる。基板テーブルが真空チャンバー内に保たれ、この梁を使用して真空チャンバーの外の平面モータからテーブルに駆動力が伝えられる場合に、そのような配列が有用であることがある。平面モータと基板テーブルの間の間接的な接続によって、基板テーブルに、例えば、それ自体の重量を支えるエア・フットを設けることができるようになり、基板テーブル全体を支持するために平面モータで十分な浮上力を生成する必要がなくなる。
【００２８】
図２で理解することができるように、固定子１０は、正方形（平面図で）の主磁石１３、１４の横列１１および縦列１２で形成される正方形のアレイを備える。主磁石１３、１４は、固定子１０の直ぐ上の空間に垂直方向の磁界（Ｚ方向に平行）を生成するもので、２つの組からなる。１３で参照した一組の主磁石は、正のＺ方向の磁界Ｉを生成し、１４で参照した第２の組の主磁石は、負のＺ方向の磁界を生成する。第１の組の磁石１３は、頂上にＮ極（Ｎ）を有するものと見なすことができ、第２の組の磁石１４は、頂上にＳ極（Ｓ）を有するものと見なすことができる。２組の磁石１３、１４は横列１１および縦列１２に沿って交互になり、チェッカー盤型パターンを形成する。
【００２９】
横列と縦列１２、１２の間で、二次磁石１５を設ける。二次磁石１５は平面図で長方形であり、この磁石の一番長い寸法は、隣接する主磁石の隣接する辺に長さが等しく、かつそれに平行である。小さい方の寸法は、主磁石の辺の長さの１／４から１／２の範囲である。二次磁石で生成される磁界は、水平であり、第１の組の主磁石１３のうちの最も近い磁石、すなわち、頂上にＮ極がある最も近い磁石の方に向いている。このことの意味することは、横列１１の間に位置し、したがって、その一番長い寸法がＸ軸に平行である二次磁石１５は、正または負のＹ方向の磁界を生成し、一方で、縦列１２の間の二次磁石は、正または負のＸ方向の磁界を生成するということである。二次磁石１５の各横列または縦列に沿って、二次磁石１５で生成された磁界の方向が交互になっている。
【００３０】
主磁石１３、１４で生成された磁界は、並進機構２０のコイルが付勢されたときに、起動力を与えないように振る舞うが、二次磁石１５は磁石の上の主磁石１３、１４で生成された磁界を強める。
【００３１】
並進機構２０は、その上に４つのコイル・ユニット２１、２２、２３、２４を取り付けている。２個のコイル・ユニット２１、２３は、Ｘ方向に対して＋４５゜に向けられており、２個２２、２４は−４５゜に向けられている。各コイル・ユニット２１、２２、２３、２４は、２組の３個のコイル３１、３２、３３、および３４、３５、３６を備える。各々のコイルは、２本の長い導体３１ａ、３１ｂなどを有し、それらの２本の導体は、平行で、主磁石の極ピッチの偶数倍に実質的に等しい長さである。（主磁石の極ピッチは、２種類の対角線方向で隣接する磁石の中心を接続する２本の平行線の間の距離として定義される。）以下で往き導体および戻り導体と呼ばれる、各コイルの２本の導体は、主磁石の極ピッチに実質的に等しい距離だけ間隔をあけて配置されている。一方で、１つの組の３つのコイルの３本の往き導体および３本の戻り導体は、極ピッチのほぼ３分の１だけ間隔をあけて配置されている。並進機構ユニットが固定子を横切って動くときに生成される力の変動を減らすように、各コイル・ユニットの２組のコイルは、極ピッチのほぼ２分の１だけ長さ方向にずらして配置されている。
【００３２】
起動力の生成を図３に示す。図３は、往き導体および戻り導体３１ａ、３１ｂなどに垂直な線に沿った、したがって、ＸおよびＹ方向に対して４５゜の、コイル・ユニット２１の断面である。
【００３３】
並進機構２０が図３に示す位置にある時、コイル３１の往き導体３１ａは第１の組の主磁石１３の上にあり、この主磁石１３は正のＺ方向に向いた磁界を生成する。往き導体３１ａが、図示のように、ページから流れ出る付勢電流を伝える場合、そのとき往き導体３１ａに対して結果として生じる力ｆ₁は、図示のように左向きである。往き導体３２ａは往き導体３１ａと同じ方向の電流を有し、かつ主磁石１３の磁界内にあるので、往き導体３２ａもまた左向きの力を経験する。しかし、往き導体３３ａは、主磁石１３および二次磁石１５で生成される磁界内にあり、往き導体３３ａのページから流れ出る電流のために、Ｚ方向の力ｆ_Lがその往き導体３３ａに加わるようになる。平面モータの固定子１０が水平であるとき、力ｆ_Lは垂直方向に作用し、並進機構を浮上させるように働く。したがって、それは浮上力と呼ばれ、固定子と並進機構の間にベアリングを実現するために使用することができる。
【００３４】
戻り導体３１ｂ、３２ｂ、３３ｂは、対応する往き導体３１ａ、３２ａ、３３ａから、実質的に主磁石ピッチ（上で定義した）だけ間隔をあけて配置されているので、反対方向の磁界内にある。戻り導体３１ｂ、３２ｂは主磁石１４で生成される磁界内にあり、一方で、戻り導体は、二次磁石１５に対して反対方向に向いた二次磁石１５´の磁界内にある。戻り導体３１ｂ、３２ｂ、３３ｂの電流は、往き導体３１ａ、３２ａ、３３ａの電流に比べて反対方向に向いているので、戻り導体に作用する力は、対応する往き導体に作用する力と同じである。
【００３５】
コイルの付勢電流が一定である場合、並進機構が図３に示す位置から左の方に動き、さらに戻り導体３１ｂが二次磁石１５で生成される磁場内に入って行くときに、並進機構に加わる力は下向きであることが理解されよう。したがって、浮上力を維持するために、固定子の磁石の上のコイルの移動と同期して、コイルの付勢電流の方向を逆にしなければならない。３個のコイルは、主コイルのピッチの３分の１に実質的に等しい距離だけ間隔をあけて配置されているので、３つのコイルの付勢電流を逆にしなければならない点は、１２０゜離れている。ここで、３６０゜の完全なサイクルは、縦列または横列の間隔の２倍に等しいＸまたはＹ方向の距離だけの並進機構の移動を表す。しかし、それを行うためには、固定子１０に対する並進機構２０の相対的な位置、または位相を知ることが必要である。
【００３６】
並進機構２０と固定子１０の相対的な位相を決定するために、次の手順を使用する。並進機構２０をその元の位置のまわりで小さく振動させるように選ばれた小さな振幅と短い周期を有する振動試験信号で、コイル・ユニット２１から２４のコイル３１から３６を順に付勢する。並進機構が、振動試験信号の結果としてコイルに加わる最大力の原動力を受けて、横列また縦列のピッチに等しい距離だけ動くのにかかる時間よりも、付勢試験信号の周期は短く、好ましくは実質的に短く、なければならない。
【００３７】
理解されるであろうように、特定のコイルに振動試験信号を加えた結果として並進機構２０に誘起される振動の振幅、位相および方向は、固定子１０の磁石に対するそのコイルの相対的な位置および向きに依存する。コイルが順に付勢されるときの振動応答を測定し比較することで、固定子１０に対する並進機構２０の位置を決定することができるようになる。
【００３８】
本方法は、順次にまたは連続的に、平面モータの各自由度に対して適用するのが好ましい。順次に行う場合は、本方法をＺ方向に適用することで始めるのが好都合である。
【００３９】
固定子と並進機構の間の位相関係がいったん決定されると、並進機構は、付勢されて、並進機構の位置をより正確に決定するために位置センサが設けられている所定の位置に移動することができる。
【００４０】
本発明のいくつかの用途では、位置決定の所望の精度に依存して、各コイル・ユニット２１から２４の各々のコイルに振動試験信号を加え、結果として生じる振動の全てのパラメータを測定することが望ましいかもしれない。しかし、他の用途では、各コイル・ユニット内の１つまたは２つのコイルだけに試験信号を加え、結果として生じる振動の測定をより少なくすることで十分であるかもしれない。
【００４１】
磁石（その強さと大きさ）の一様性および固定子の配置に依存して、並進機構の絶対的な位置または固定子に対する並進機構の位相関係を決定することができるかもしれない。固定子磁石システムが正確に周期的である場合、位相関係だけを決定することができる。しかし、固定子で生成される磁界の強さまたは周期性にばらつきがあり、さらにこのばらつきが前もって適切にマッピングされている場合、固定子に対して並進機構の正確な相対的位置を決定することができるかもしれない。リソグラフィ投影装置では、一般に、固定子磁石システムはできるだけ一様であり、並進機構の絶対的な位置の決定を他の手段を使用して行うことができるのが好ましい。
【００４２】
実施形態２
以下で説明することを除いて第１の実施形態と同じである本発明の第２の実施形態では、周期的な磁石構造１６に設けられた光学的に検出可能な標識４０の組に関連して、磁石アレイに対するコイル・ユニット３７の位置を決定するのに光検出器が使用される。光学的検出可能マークは、周期的で明確に異なるものであり、例えば、点または明確に区別できる線類である。光学的検出可能マーク４０の周期性は、周期的な磁石構造１６の周期性に関係づけることができる。
【００４３】
光検出器は、複数の付勢可能なコイル３７に取り付けられたカメラであり、そのカメラは、周期的な磁石構造１６がカメラの視線に対して垂直であるように配列されている。そのカメラは、光学的検出可能マーク４０の少なくともいくつかを妨害されることなく見ることができる。この実施例では、カメラは比較的小さな視野４２を有し、図４に示すように、ほんの小さな範囲の光学的検出可能マーク４０だけを見ることができる。カメラは、少なくとも１つの光学的検出マーク４０を常に包含するのに十分な視野を持たなければならない。カメラは、１つまたは複数の別個の光学的マークを見て、そのとき、制御手段が、磁石構造１６に対してコイル・ユニット３７の位置を決定することができる。１台より多いカメラを使用することができ、１台より多いカメラは、例えば、複数の付勢可能なコイル３７の反対の角に取り付けられるかもしれない。２台のカメラからの情報を使用して、制御手段は、複数の付勢可能なコイル３７の向きを正確に決定することができる。
【００４４】
もしくは、図５に示すように、カメラは、固定子１０および並進機構２０の上の固定フレームに取り付けることができる。並進機構２０がカメラの視野範囲の端にある時でも、周期的な磁石構造１６全体がカメラの視野４１の中にあるように、カメラは配列される。複数の付勢可能なコイル３７が光学的検出可能マーク４０のいくつかを覆うので、カメラはこれらの光学的マーク４０を検出することができない。この情報を使用して、制御手段は固定子１０に対する並進機構２０の位置を決定する。
【００４５】
光学的検出可能マーク４０は、周期的である必要はなく、または周期的な磁石構造１０に関係付られる必要はなく、さらに、光学的検出手段はカメラに確定されていない。
【００４６】
本発明の特定の実施形態について上で説明したが、説明したこと以外に本発明を実施できることは理解されるであろう。説明は、本発明を限定する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に従ったリソグラフィ投影装置を示す。
【図２】図１の装置の基板ステージ用の位置決めシステムで使用される平面モータの平面図である。
【図３】図２の平面モータの部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の他の実施例における平面モータおよび光学的マークの平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の一実施例におけるカメラの視野である。
【符号の説明】
ＬＡ 放射源
Ｅｘ ビーム拡大器
ＩＬ 照明装置
Ｅｘ，ＩＬ 放射システム
ＡＭ 調整手段
ＩＮ 積分器
ＣＯ 集光器
ＰＬ 投影システム
ＭＡ マスク（レチクル）
ＭＴ 第１の物体テーブル（マスク・テーブル）
Ｃ 目標部分
ＰＢ 投影ビーム
Ｗ 基板（ウェーハ）
ＷＴ 第２の物体テーブル（基板テーブル）
１０ 固定子
１１ 主磁石の横列
１２ 主磁石の縦列
１３、１４ 主磁石
１５ 二次磁石
１６ 周期的な磁石構造
２０ 並進機構
２１、２２、２３、２４、３７ コイル・ユニット
４０ 光学的検出可能マーク
４１ カメラの視野
４２ カメラの比較的小さな視野

Claims (8)

1. 放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
   所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン形成するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
   基板を保持するための基板テーブルと、
   前記支持構造と前記基板テーブルの少なくとも１つを位置決めするための位置決めシステムであって、固定子および並進機構を有する平面モータを備え、前記固定子が周期的な磁石構造を備え、前記並進機構が複数の付勢可能なコイルを備え、前記複数のコイルの少なくともいくつかが、前記周期的な磁石構造に対して傾斜した方向に向けられる、位置決めシステムと、
   を備えたリソグラフィ投影装置において、
   前記固定子は、主磁石の横列および縦列で形成される正方形のアレイを有しており、
   前記並進機構が前記コイルに加わる最大限の原動力を受けて横列または縦列のピッチに等しい距離だけ動くのにかかる時間よりも短い周期を有する振動試験信号で、複数の前記付勢可能コイルを順に付勢するための第１の制御手段と、
   前記付勢可能コイルに前記振動試験信号を加えた結果として前記並進機構に誘起される前記振動の振幅および方向を測定するための振動測定手段と、
   前記測定された振動の振幅および方向に基づいて、前記並進機構と前記固定子の間の位相関係を決定するための第２の制御手段と
   をさらに備えたことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 前記周期的な磁石構造が前記固定子に含まれ、さらに前記付勢コイルが前記並進機構に含まれる、請求項１に記載の装置。
3. 前記位置決めシステムが精度の粗い位置決めモジュールと高精度の位置決めモジュールを備え、前記平面モータが前記精度の粗い位置決めモジュールに含まれる、請求項１または請求項２に記載の装置。
4. 前記位置決めシステムが前記基板テーブルを位置決めするためのものである、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の装置。
5. 前記支持構造がマスクを保持するためのマスク・テーブルを備える、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の装置。
6. 前記放射システムが放射源を備える、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の装置。
7. 固定子と並進機構を有する平面モータを備え、前記固定子が周期的な磁石構造を備え、前記並進機構が複数の付勢可能なコイルを備え、前記複数のコイルの少なくともいくつかが、前記周期的な磁石構造に対して傾斜した方向に向けられる、物体を位置決めするための位置決めシステムであって、
   前記固定子は、主磁石の横列および縦列で形成される正方形のアレイを有しており、
   前記並進機構が前記コイルに加わる最大限の原動力を受けて横列または縦列のピッチに等しい距離だけ動くのにかかる時間よりも短い周期を有する振動試験信号で、複数の前記付勢可能コイルを順に付勢するための第１の制御手段と、
   前記付勢可能コイルに前記振動試験信号を加えた結果として前記並進機構に誘起される前記振動の振幅および方向を測定するための振動測定手段と、
   前記測定された振動の振幅および方向に基づいて、前記並進機構と前記固定子の間の位相関係を決定するための第２の制御手段と
   を備えたことを特徴とする位置決めシステム。
8. 放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
   所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン形成するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
   基板を保持するための基板テーブルと、
   前記支持構造と前記基板テーブルの少なくとも１つを位置決めするための位置決めシステムであって、固定子および並進機構を有する平面モータを備え、前記固定子が周期的な磁石構造を備え、前記並進機構が複数の付勢可能なコイルを備え、前記複数のコイルの少なくともいくつかが、前記周期的な磁石構造に対して傾斜した方向に向けられる、位置決めシステムと、
   前記基板の目標部分に前記パターン形成されたビームを投影するための投影システムとを備えたリソグラフィ投影装置を使用するデバイス製造方法にして、
   感放射線材料の層で少なくとも部分的に覆われている基板を供給するステップと、
   放射システムを使用して放射の投影ビームを供給するステップと、
   パターン形成手段を使用して前記投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、
   前記パターン形成された放射のビームを感放射線材料の前記層の目標部分に投影するステップとを含む製造方法において、
   前記固定子は、主磁石の横列および縦列で形成される正方形のアレイを有しており、
   前記並進機構が前記コイルに加わる最大限の原動力を受けて横列または縦列のピッチに等しい距離だけ動くのにかかる時間よりも短い周期を有する振動試験信号で、複数の前記付勢可能コイルを順に付勢するステップと、
   前記付勢可能コイルに前記振動試験信号を加えた結果として前記並進機構に誘起される前記振動の振幅および方向を測定するステップと、
   前記測定された振動の振幅および方向に基づいて、前記並進機構と前記固定子の間の位相関係を決定するステップと、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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