JP4157511B2 - リソグラフィ機器及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射投影ビームを提供する放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化する働きをするパターン化手段を支持する第１支持構造と、基板を支持する第２支持構造と、基板の目標部分上にパターン化されたビームを投影する投影システムとを備えるリソグラフィ投影機器であって、前記第１及び第２支持構造の少なくとも一方が、平面ベース（基台）と、前記パターン化手段又は前記基板を支持し、前記平面ベースの上を移動することができる移動可能なステージ（試料台）と、前記ステージの前記動きを与えるアクチュエータとを備え、前記リソグラフィ投影機器が、前記ステージの位置計測を実施する非接触位置計測装置と、前記計測装置と前記ステージの間のボリュームの調整されたガス流を生成して前記位置計測を改善する第１ポンプとをさらに備える機器に関する。

リソグラフィ機器は、基板の目標部分上に所望のパターンを投影する機械である。リソグラフィ機器は、例えばＩＣ（集積回路）の製造に使用し得る。この状況では、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成するのに、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・ウエハ）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）目標部分上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網目状の目標部分を含む。周知のリソグラフィ機器の例には、１回で目標部分上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）に投影ビームを通過してパターンを走査し、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照射される、いわゆるスキャナが含まれる。光源は、ＵＶ光、ＤＵＶ光、ＥＵＶ光、又は電子ビームとし得る。

上記で説明したリソグラフィ機器における共通の問題は、ベースに対して相対的にステージを位置決定し位置決めするのに用いる位置計測装置用の調整された安定な環境を作り出す方法である。一般に、このような非接触計測装置は干渉計であるが、光学式又は容量性ルーラ（エンコーダ）など他の装置を用いることもできる。ここで、ステージは、例えば、その上にターゲット基板を保持するのに用いられる。このターゲット基板を移動可能なパターン化手段と同期して照明するために、走査方向に基板を移動させ、ステージの位置が、干渉計測によって計測され、前記計測に応答して適合されるように、一般に閉ループ制御でパターン手段に対して精確に位置決め及び位置合わせを行う。しばしば、位置計測が行われる媒質の変動に極めて影響を受けやすい位置計測装置が用いられる。例えば、干渉計の場合、前記媒質中の屈折率の変動は直接、ステージの計測位置の変動に変換される。したがって、この媒質の中でも、特に計測装置と移動可能なステージの間に存在するボリュームの媒質を常に安定に保つことが極めて重要である。特に、干渉計の場合には、ガスの組成、圧力及び温度の変動の影響を受けやすいことが知られている屈折率の変動が、安定且つ予測可能な状態で媒質を保つことが重要である。一般にこの変動は、ほぼゼロ・レベルに保つことが好ましい。

計測ビームを通過させる安定な媒質環境を提供するために知られている考え方は、いわゆる「エア・シャワー」である。これは、調整されたガスの流れであり、特に、温度調整され、圧力調節され、且つ／又は浄化されたガス（混合物）からなる。このガスの流れは、計測装置内で計測ビームが伝播する経路に放出される。以下、「エア」という用語は、ベース及びステージの環境中で用いるガス媒質を示すのに用いられる。このガス媒質は周囲の空気とすることができるが、できる限り調整され浄化されたものとする。ただし、この用語には、純粋窒素など他のガス媒質も含めることができ、本発明は、周囲の空気によるエア・シャワーに限定されるものではない。

従来型構成の移動ステージでは、このようなエア・シャワーが乱されることがわかっており、より具体的には、前記計測装置と前記ステージの間の容積の媒質環境状態をさらに改善して、より高い精度が継続して求められる状況に適合することが求められている。

本発明の目的の１つは、これらの媒質環境状態がさらに改善され、それによって、より信頼性が高い位置決め計測を実施することができるリソグラフィ機器を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の特徴によるリソグラフィ機器が提供される。

具体的には、前記ベース内に複数のガス・チャネルを設けて、前記ベース内の前記ガス・チャネルを通るガス流用のガス流路を形成することによって、ガスの流れの跳返り、すなわちガス流がベース上で跳ね返ることがなくなる。通常は、この跳返りにより、乱流が生じて、調整されたガスからなるガス流が周囲のガスと混じり合う。この周囲のガスは、この機器の移動部分から生じる微細粒子により、且つ／又は、ステージを駆動するモータ構成など様々な部分からの加熱により汚染されていることがある。特に、ステージは動作中に移動するので、これらのガスの流れをできるだけ層流にすることが極めて重要である。というのは、ステージの移動により、ガスの流れがさらに乱されるからである。

好ましい実施例では、前記ガス・チャネルは、前記チャネルからガスを除去する第２ポンプに連結される。前記ステージは、前記ステージと前記ベースの間からガスを除去する第３ポンプをさらに含み得る。このような構成は、前記ステージと前記ベースの間で、前記ベース上のステージの最大速度よりも大きいガス流速度が得られるように前記ポンプのいずれかが配置される場合、特に有用である。このため、ステージが、支持構造のベースを横切って移動するときでさえ、ステージと前記ベースの間で、例えば駆動モータが生成した熱により暖められたガスが前記ステージの下に閉じ込められ取り出されて、計測ビームが伝播する媒質環境の温度の状態に影響を及ぼす恐れがなくなる。

さらに、前記ベース内の前記ガス・チャネルは、前記第３ポンプの吸気により閉じるように構成されたバルブを備えることが好ましい。このような配置は、例えば、後で説明するいわゆる「エア・フット」構成において、ステージとベースの間で真空圧を形成するのに好都合である。

さらに、前記ガス・チャネルは、平面ベースのほぼ全体にわたって規則的なパターンで設けられることが好ましい。このような規則的なパターンは、微細なピッチを有することが好ましい。このように、エア・シャワーの流路が、前記ベース上でのステージの相対位置に無関係になると最適である。

特に好ましい別の実施例では、閉ループのエア・シャワーが得られるように前記ポンプのいずれかを連結することができる。この実施例により、空気が使用前にすでにあらかじめ調整されるという利益が得られ、それによって、冷却・浄化装置の負荷が軽減される。ここで、好ましい形態では、前記ベース及び前記ステージは閉じた環境内に収容され、冷却及び／又は浄化装置が前記ポンプのいずれかの間に連結される。

ガス流は、前記ベースに直交する向きであることが好ましい。好ましくは、前記計測装置は、前記ベースに平行な計測ビームを提供する干渉計である。このように、エア・シャワーがステージの移動によって影響を受けないと最適である。

本発明は、前記アクチュエータが、平面電磁モータを含む構成において特に有益である。このような構成では、ステージの平面移動制御の位置精度が改善されるという利点が得られ、特に、ステージを最大６自由度で移動できる可能性がある。しかし、欠点として、このようなアクチュエータ構成では、電気配線中で生じるエネルギーのためにかなりの量の熱が生じる。この熱は、ステージの位置情報を得るのに用いられる計測装置の信頼性に影響を及ぼす恐れがあり、それによって、画像分解能が損なわれることがある。磁気モータの特定の構成の細部については、欧州特許第ＥＰ−Ａ−１２４３９７２号を参照されたい。この内容を参照により本明細書に援用する。

一実施例では、前記平面磁気モータは、前記ベースに連結された固定子と、前記固定子に対して相対的に移動可能であり、且つ電磁力によりステージを移動させるために前記ステージに連結された可動子とを備える。前記固定子及び前記可動子の少なくとも１つが、グリッド状の磁石及び／又は電気配線を備え、前記ガス・チャネルが前記グリッドのあらかじめ選択されたコーナに設けられる。

好ましい別の実施例では、前記ステージは、前記ステージと前記ベースの間にエア・ベアリングを設けるために別のポンプを含み得る。このような構成は、「エア・フット」としても知られており、それによって、３ＤｏＦ（３自由度）の面内ベアリングが得られる。このようなベアリングは、本明細書で前に説明した平面磁石モータ構成を伴ってもよいし、伴わなくてもよい。

本明細書では、ＩＣ製造におけるリソグラフィ機器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機器は、例えば、集積光学系、磁気ドメイン・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の状況では、本明細書で用いる「ウエハ」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ツール）内、或いは計測又は検査ツール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、上記その他の基板処理ツール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ある。そのため、本明細書で用いる基板という用語は、複数の処理済み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、あらゆるタイプ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の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、基板の目標部分内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、例えば集積回路中の特定の機能層に相当する。

パターン化手段は、透過性又は反射性とすることができる。パターン化手段の例には、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ及びプログラム可能な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などのマスク・タイプだけでなく、様々なハイブリッド型マスク・タイプの例が含まれる。プログラム可能なミラー・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マトリックス配置の小ミラーを利用する。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、支持構造は、例えばフレーム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、例えば投影システムに対してパターン化手段が所望の位置にくるようにすることができる。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「投影システム」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ファクタに応じて適宜、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折型光学系を含めて様々なタイプの投影システム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、「投影システム」というより一般的な用語と同義とみなし得る。

照明システムも、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コンポーネントを含めて様々なタイプの光学コンポーネントを含み得る。このようなコンポーネントも、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。

リソグラフィ機器は、２つ（複式ステージ）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）を有するタイプ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。

リソグラフィ機器は、水などの比較的高屈折率の液体中に基板を浸して、投影システムの最終要素と基板の間のスペースを満たすタイプのものとすることもできる。浸漬液は、マスクと投影システムの第１要素の間など、リソグラフィ機器内の他のスペースに用いることもできる。投影システム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。

図中、同様の部品は同様の参照番号で示すものとする。

図１に、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ機器を概略的に示す。この機器は、
放射投影ビーム（例えば、ＵＶ放射）ＰＢを提供する照明システム（照明器）ＩＬと、
パターン化手段（例えばマスク）ＭＡを支持し、要素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支持構造（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エハ）Ｗを保持し、要素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（例えばウエハ・テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの（例えば、１つ又は複数のダイを含む）目標部分Ｃ上に、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システム（例えば屈折型投影レンズ）ＰＬとを備える。

ここで示すように、この機器は、（例えば、透過性マスクを用いる）透過タイプのものである。或いは、この機器は、（例えば、上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイを用いる）反射タイプ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機器は、例えば放射源がエキシマ・レーザのときは別々の要素となり得る。このような場合には、放射源はリソグラフィ機器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システム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システムＢＤとともに、放射システム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手段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ｓ及び内側ｓと称する）を調節することができる。一般に、照明器ＩＬは、統合器ＩＮ及びコンデンサＣＯなど他の様々なコンポーネントをさらに備える。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上に保持されたマスクＭＡに当たる。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上に結像する。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を正確に移動させて、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（１〜６ＤｏＦ（自由度）の粗い位置決め用の）長ストローク・モジュール及び（例えば６ＤｏＦの精密位置決め用の）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、或いは固定とすることができる。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上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上に投影される（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、投影システム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上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、プログラム可能なパターン化手段が必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン化手段を利用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。

上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、例えば（図示しない）ウエハを支持する支持構造１の概略正面図を示す。構造１は、平面ベース２及び該平面ベース２の上を少なくとも３ＤｏＦで移動することができる移動可能なステージ３を備える。点で描いた区域４で、（図示しない）計測装置から移動可能なステージ３までの距離を計測する計測ビームを概略的に示す。図に示す実施例では、移動可能なステージ３は、下側部分５及び上側部分６を備える。通常、これらの部分５及び６は、異なるアクチュエータによって駆動される。具体的には、下側部分５は（図示しない）粗い位置決め装置によって駆動され、上側部分６は（図示しない）精密な位置決め装置によって駆動される。この計測装置は、干渉計測ビーム４を上側部分に投影して、ステージ３の上側部分６の精確な位置決め情報を、一般に（サブ）ナノメートルの分解能で得ることができる干渉計である。ウエハとステージ３のこの上側部分６の位置関係は固定されているので、リソグラフィによる画像形成を極めて高い分解能で実施することができる。図２及び図３にそれぞれ、従来型エア・シャワー構成及び本発明によるエア・シャワー構成を示す。具体的には、図２に、計測ビーム４の方向に沿って見た、ポンプ８から放出されるガスからなるガス流７を概略的に示す。ポンプ８は、計測ビーム４の経路にガス流を放出する。（全体的に「エア・シャワー」を示す）ガス流７は計測ビーム４を直角に横切り、それによって、計測ビームが通過する安定した媒質環境が生成される。ここで、この媒質は、比較的一定の組成、圧力、及び温度に保たれ、それによって、ほぼ一定の屈折率が得られる。媒質の屈折率がほぼ一定なので、信頼性の高い位置指示値を得ることができるが、屈折率が変動すると、計測位置に直接影響を及ぼすことになる。

例として、５００×４０×６０ｍｍのボリュームでは、１２×１０^−６ワットの熱負荷により、ステージ３の位置計測値の位置誤差はすでに１．０ｎｍになることが示されている。重要な別の要因は媒質の圧力である。位置誤差を１．０ｎｍにするには、圧力は１．５Ｐａ以内に安定に保つことが好ましい。或いは、２．３ｍＫの媒質の温度変動により、計測値の位置誤差はやはりすでに１．０ｎｍになる。以上のことは、ステージ３の位置計測値を高い信頼性で得るためには、環境を安定に保つことが極めて妥当であることを示している。

しかし、図２に示すように、ポンプ８によって生成されたエア・シャワー７では、計測ビーム４用の安定した媒質環境を作り出すことができない。というのは、ステージ３の動きに加えてベース２の存在により、エア・シャワー７のガス流が（矢印９の近傍に示すように）乱されるからである。この乱流９は、計測ビーム４が通過するのに安定な媒質環境が必要であることに反するものであり、それによって、リソグラフィ・プロセスの画像分解能が悪くなる。

図３に、本発明による改善されたエア・シャワー７の構成を示す。ここで、ベース２は、ガス・チャネル１０を備える（見やすいように、図にはそれらの一部だけを示す）。これらのガス・チャネルにより、エア・シャワー７がベース２を通る流路が得られる。ガス・チャネル１０はエア・ポンプ１１に連結される。エア・ポンプ１１は、エア・シャワー７の流路がガス・チャネル１０を通るように案内する吸引力を生成する。ガス・チャネル１０により、ベース２を通るエア・シャワー７の流路が得られ、それによって、空気の流れの跳返り、すなわち空気流がベース２で「跳ね返る」ことによる乱流が最小限に抑えられる。

図３に示す有利な実施例に、閉ループ・エア・シャワー構成を示す。この実施例では、エア・ポンプ１１が、ポンプ１１とポンプ８の間の冷却及び／又は浄化装置１２を介して連結される。こうすると、この空気は使用前にすでにあらかじめ調整されるので、冷却・浄化装置１２の負荷が軽減される。

本発明は、計測ビームの近傍で大量の熱が発生するアクチュエータを備える実施例の状況において特に有用である。というのは、支持構造１のベース２内に設けられたガス・チャネル１０を通してこの熱が取り出されると有用になり得るからである。一方、本発明を用いて、ステージ３に連結されたチューブ及び配線からの熱源など他の熱源から熱を除去することもできる。このようなアクチュエータの例として、図４に、磁気平面モータ１３の概略図を示す。このようなモータ１３は、ステージ３が上を移動する平面ベース２に全体的に平行な面内で（３ＤｏＦ又は６ＤｏＦで）ステージ３を駆動することができる。平面磁気モータ１３の一実施例によれば、ベース２は、マトリックス状の磁石要素１４によって覆われる。これらは、電磁コイルか、或いは図４に示すように、市松模様が得られるように磁極の向きが交互に並んだ永久磁石とすることができる。（文字Ｂで示す矢印及び曲線の矢印で示す）磁石１４の磁束線により磁界が得られ、電流導体が電磁力を感知する。図に示す実施例では、磁石１４のコア間距離に等しい間隔で離間して配置された（図に示す電流が、紙面に垂直な方向に読者に向かって流れる）２つの電流導線１５により、（矢印Ｐで示す）第１方向の面内力及びベース２からステージ３を持ち上げる（矢印Ｑで示す）揚力が得られる様子が示されている。平面モータの場合、図に示す導線１５は、（図示しない）交差する向きの導線を有し、それによって、前記第１方向に直交する方向の追加の力及び追加の揚力が得られる。このように、これらの導線１５及びそれらに交差する導線を十分な数だけ組み合わせることによって、ステージ３内に、電磁力により前記ステージ３を（３ＤｏＦから６ＤｏＦまでの）移動させる配線構成が得られる。

図５に、図４を参照して説明した磁気平面モータ用のベース２の部分平面図を示す。ベース２は、（選択された位置で、Ｎ極は「Ｎ」、Ｓ極は「Ｓ」で概略的に示す）磁極が交互に並んだ斜めの向きの市松模様の磁石１４で覆われる。磁石１４のコーナに、直径約２〜５ｍｍのガス・チャネル１０が設けられる。図５でステージ３を概略的に示すところでは、ベース２には全部で約１００〜１０００個のガス・チャネルが存在する。ステージ３で覆われたガス・チャネル１０をグレーで示す。好ましい実施例では、ガス・チャネル１０の流れ抵抗及びポンプ１１の吸引圧は、ステージ３とベース２の間のガスの流速が、前記ベース上でのステージの最大速度よりも大きくなるように設定される。この走査速度は通常、０．１ｍ／ｓから最大で２ｍ／ｓ程度である。しかし、この最大速度は、流速が速いために生じる乱流（ホイッスル）を防止するために２０ｍ／ｓよりも大きくならないことが好ましい。ガスの流速を走査速度よりも速く、例えば、４ｍ／ｓの値に保つことによって、ステージ３とベース２の間で加熱された空気が「閉じ込められ」、取り出されるので、漏れ出ることがなく、そのため、計測ビーム４の近傍の温度制御された媒質環境が汚染されない。（取出し方式に応じて、約１００〜２０００（ｍ^３／時間）の）十分な空気流量を取り出すために、低真空圧（１００〜５０００（Ｐａ））を加えることができる。本発明によるエア・シャワーでは、すべての供給空気のうち約９０％を、ベース２内のガス・チャネルを介して、１０００（ｍ^３／時間）の取出し流量で除去することができる。本発明のエア・シャワーは、加熱空気の衝突、乱流、及び剪断の影響を受けることが極めて少ない。上から下への空気の流れでは、床と衝突し跳ね返ることがないので、その層流の特徴がよりよく維持されることになる。

図６に、平面磁気モータを備えるリソグラフィ機器の本発明による第１実施例を概略的に示す。この実施例では、移動可能なステージ３は、ステージ３内に設けられたコイル１６によって駆動される。コイル１６は、図４を参照して論じた配線構成を含み、それによって、ベース２に平行な面内で移動可能なステージが提供される。複数のコイル１６を互いに独立して制御することができるので、面内外の動きとは別に、ステージ３が傾くようにも動かすことができ、そのため６自由度の動きが得られる。これらのコイル１６により数ｋＷ程度の熱負荷が生じ、そのため、ステージ３内に設けられた水冷ダクト１７のチャネル・システムによって冷却した後でさえ、計測ビームの媒質環境の目標温度よりも数十度高い温度になる。例として、このように生成される熱は、１〜４ｋＷ程度になることがあり、それによって、ベース２に面するステージ３の表面１８近くでステージの温度が５０℃になる。その結果、空気は、目標温度の２２℃よりもかなり高く加熱され得る。ベース内のガス・チャネル１０を通してガス流を供給することによって、この加熱された空気は、表面１８とベース２の間に閉じ込められ、（図示しない）投影光学系のフレームの一部である干渉計１９から発し、それに向かって反射する干渉計測ビーム４の安定な媒質環境を汚染することはない。

図７に、（図示しない）マトリックス配置の磁石を備えた平面ベース２と、該ベース２に対して移動可能なステージ３とを有する平面磁気モータ構成の代替実施例を示す。ステージ３には、電磁力によって前記ステージ３を移動させる電気コイル１６が配置される。本発明によれば、ステージ３は、前記ステージと前記ベースの間から加熱された空気を除去するポンプ２０を備える。ポンプ２０は、ステージ３上に配置されたポンプ、又はステージから離れた位置に配置され、（図示しない）可撓性ハウジングを通して連結することができるポンプを含み得る。図７は、磁気プレート内に存在するガス・チャネルを含めずに示すが、当業者には、図に示すステージの排気に加えて、これらのガス・チャネルが存在する実施例が、同様に本発明の範囲に含まれることが理解されよう。図６を参照して説明したのと同じように、加熱された空気をステージ３とベース２の間に閉じ込めるように排気の流速を選択し、それによって、干渉計測ビーム４の媒質環境が安定な温度に保たれる。

図８に、前に示した磁気平面モータの実施例とは異なるタイプのアクチュエータに関する本発明の実施例を示す。図８の実施例に示すアクチュエータは、３ＤｏＦの面内（Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ）方向ベアリングを備え、且つ３ＤｏＦ（Ｘ、Ｙ、Ｒｚ方向）で動作する「従来型」エア・フット構造を利用する。この構造は、上記で説明したようにベース２内に設けた有利なガス・チャネル１０を備える。ただし、ステージ３に安定な支持構造を提供するための「エア・フット」は、前記ステージと前記ベースの間からガスを除去する第２ポンプ２１を用いる。図８の実施例では、これにより、ステージをベースにクランプする局所的な真空圧が生成され、それによって、ステージが前記ベースにほぼ平行な面内に保持される。「逆側（wrong side）」からガス・チャネル１０に入る空気によって局所的な真空圧が形成されないように、ガス・チャネル１０は、ガス流を１方向にしか循環させないボール・バルブなどのバルブ２２を備える。これらのバルブは、吸引ポンプ１１などのポンプに至る流路に連結される。

さらに、このエア・フット構成は、ステージ３とベース２の間にエア・ベアリングを形成するためにポンプ２３を備える。ここで、第２ポンプ２１の吸引圧、ポンプ１１の吸引圧、ポンプ２３によって生成される空気圧、並びに開口ガス・チャネル及びステージ３とベース２の間のスペースの流れ抵抗が釣り合って、ポンプ２３により形成されるエア・ベアリングによってエア・フットが生じ、このエア・フットが吸引ポンプ２１によってクランプされ、ステージ３がガス・チャネル１０の上にあるときに、これらのバルブが閉じる。図８の「閉」という用語でこれを概略的に示す。一方、ステージ３によって覆われないガス・チャネル１０では、空気の流路は、ベース内に設けられたガス・チャネル１０を通して案内される。図８の「開」という用語でこれを概略的に示す。

移動可能なステージが、リソグラフィ機器内で基板を保持するステージである実施例を参照して本発明を説明してきたが、当業者には、移動可能なステージがレチクルを保持するためのものである実施例、又はレチクル・ステージ及び基板ステージがともに本発明に従って設計される実施例においても本発明が適用可能であることが容易に理解されよう。さらに、この応用例では、干渉計測装置の形態で非接触計測装置が示されている。しかし、容量性センサ、光学式レベル・センサ、ステージ及びウエハ位置合わせセンサ、並びに光学式画像センサなど、他のタイプの非接触計測装置が本発明から利益を受けることができるはずであり、したがってこれらも添付の特許請求の範囲の範囲に含まれる。さらに、この応用例の状況では、「ポンプ」という用語は、ガス流を生成することができる任意の空気流生成構造に用いられる。この状況では、いずれのポンプも、所望の特定の流路に応じて、前記ガス流の噴射又は吸引に用いることができる。具体的には、図に示す流路は、特許請求の範囲の範囲から逸脱することなく、逆にしても同じように用いることができる。

以上、本発明の特定の実施例を説明してきたが、上記で説明した以外の形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投影機器を示す図である。 干渉計測装置用の従来型エア・シャワー構成を示す概略正面図である。 本発明によるエア・シャワー構成を備えるリソグラフィ機器を示す概略正面図である。 平面磁気モータ装置の力の要素を示す概略側面図である。 図４の平面磁気モータ装置用のガス・チャネル構成を示す概略平面図である。 平面磁気モータを備えるリソグラフィ機器の本発明による第１実施例を示す概略図である。 平面磁気モータを備えるリソグラフィ機器の本発明による第２実施例を示す概略図である。 本発明によるリソグラフィ機器の第３実施例を示す概略図である。

符号の説明

１ 支持構造
２ 平面ベース
３ 移動可能ステージ
４ 計測ビーム
５ 下側部分
６ 上側部分
７ エア・シャワー
８ ポンプ
９ 乱流
１０ ガス・チャネル
１１ エア・ポンプ
１２ 冷却・浄化装置
１３ 磁気平面モータ
１４ 磁石要素
１５ 電流導線
１６ コイル
１７ 水冷ダクト
１８ ステージ表面
１９ 干渉計
２０ ポンプ
２１ 第２ポンプ
２２ バルブ
２３ ポンプ
ＡＭ 調節手段
ＢＤ ビーム送達システム
Ｃ 目標部分
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ 位置センサ
ＩＬ 照明システム
ＩＮ 統合器
ＭＡ パターン化手段
ＭＴ 第１支持構造
Ｍ１ マスク位置合わせマーク
Ｍ２ マスク位置合わせマーク
ＰＢ 放射投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＰＭ 第１位置決め手段
ＰＷ 第２位置決め手段
Ｐ１ 基板位置合わせマーク
Ｐ２ 基板位置合わせマーク
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (12)

1. リソグラフィ投影機器であって、
   放射投影ビームを提供する放射システムと、
   所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化する働きをするパターン化手段を支持する第１支持構造と、
   基板を支持する第２支持構造と、
   前記基板の目標部分上に前記パターン化されたビームを投影する投影システムとを備え、
   前記第１及び第２支持構造の少なくとも一方が、
   平面ベースと、
   前記パターン化手段又は前記基板を支持し、該平面ベースの上を移動することができる移動可能なステージと、
   該ステージの動きを与えるアクチュエータと、を備え、
   このリソグラフィ投影機器が、
   前記ステージの位置計測を実施する非接触位置計測装置と、
   前記計測装置と前記ステージとの間にガスを供給して前記位置計測を改善する第１ポンプと、
   前記ベース内に設けられた複数のガス・チャネルと、
   前記ガス・チャネルに連結され、該複数のガス・チャネルから前記ガスを吸引する第２ポンプと、をさらに備え、
   前記第１ポンプから供給される前記ガスが前記ガス・チャネルを介して前記第２ポンプに吸引されるよう前記ガスの容量が調整されており、
   それによって、該ベース内のガス・チャネルを通るガス流路が形成されることを特徴とする、機器。
2. 前記ステージが、該ステージと前記ベースの間からガスを除去する第３ポンプを備える、請求項１に記載のリソグラフィ投影機器。
3. 前記ステージと前記ベースの間で、該ベース上の該ステージの最大速度よりも大きいガス流速度を与えるように、前記ガス・チャネルの流れ抵抗および前記第２ポンプの吸引圧が設定される、請求項１または２に記載のリソグラフィ投影機器。
4. 前記ベース内のガス・チャネルが、前記第３ポンプの吸気により閉じるように構成されたバルブを備える、請求項２に記載のリソグラフィ投影機器。
5. 前記ガス・チャネルが、前記平面ベースのほぼ全体にわたって規則的なパターンで設けられる、請求項１から４までのいずれかに記載のリソグラフィ投影機器。
6. 閉ループのエア・シャワーが得られるように前記第１ポンプおよび前記第２ポンプを連結する、請求項１から５までのいずれかに記載のリソグラフィ投影機器。
7. 前記ベース及び前記ステージが閉じた環境内に収容され、冷却及び／又は浄化装置が、前記第１ポンプおよび前記第２ポンプの間に連結される、請求項６に記載のリソグラフィ投影機器。
8. 前記ガス流路が前記ベースに直交する向きである、請求項１から７までのいずれかに記載のリソグラフィ投影機器。
9. 前記計測装置が、前記ベースに平行な計測ビームを提供する干渉計である、請求項１から８までのいずれかに記載のリソグラフィ投影機器。
10. 前記アクチュエータが平面電磁モータを備える、請求項１から９までのいずれかに記載のリソグラフィ投影機器。
11. 前記平面磁気モータが、
    前記ベースに連結された固定子と、
    該固定子に対して相対的に移動可能であり、且つ電磁力により前記ステージを移動させるために該ステージに連結された可動子とを備え、
    前記固定子及び前記可動子の少なくとも１つが、グリッド状の磁石及び／又は電気配線を備え、前記ガス・チャネルが前記グリッドのあらかじめ選択されたコーナに設けられる、請求項１０に記載のリソグラフィ投影機器。
12. 前記ステージが、該ステージと前記ベースの間にエア・ベアリングを設けるために別のポンプを備える、請求項１から１１までのいずれかに記載のリソグラフィ投影機器。

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