JP4368238B2 - リソグラフィ装置、デバイス製造方法、及びそれによって製造されたデバイス - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ投影装置に関し、この装置は、
放射の投影ビームを供給するための放射システム、
望ましいパターンにしたがって投影ビームをパターン形成する役割を果たすパターン形成手段を支持するための支持構造、
基板を保持するための基板テーブル、
パターン形成されたビームを基板の標的部分上に投影するための投影システム、及び
この装置の第１部分がこの装置の第２部分に対して可動式であるように、第１部分を第２部分に対して第１方向に支持する軸受を備える。

本明細書で使用する「パターン形成手段」という用語は、基板の標的部分の中に作成すべきパターンに対応して、入射する放射ビームにパターン形成した断面を与えるために使用可能な手段を指すものと広義に解釈すべきであり、「光弁」という用語もこのような文脈で使用することができる。一般には、前記パターンは、集積回路又は他のデバイス（下記参照）など、標的部分中に作成されるデバイス中の特定の機能層に対応することになる。このようなパターン形成手段の実施例には次のものが含まれる。
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、それにはバイナリ・マスク、レベンソン型位相シフト・マスク、及びハーフトーン型位相シフト・マスクなどのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスクのタイプが含まれる。このようなマスクを放射ビーム中に配置すると、マスク上のパターンにしたがって、マスク上に当たる放射を選択的に透過（透過マスクの場合）又は反射（反射マスクの場合）させる。マスクの場合は、その支持構造が一般にマスク・テーブルであり、それによって入射する放射ビーム中の望ましい位置に確実にマスクを保持でき、またそのように望まれる場合はビームに対して確実にマスクを移動することができる。
プログラマブル・ミラー・アレイ。このような装置の一実施例は、粘弾性制御層及び反射表面を有するマトリックス駆動表面である。このような装置の背後にある基本原理は、（例えば、）反射表面のアドレス指定領域が、入射光を回折光として反射するのに対して、非アドレス指定領域は入射光を非回折光として反射するというものである。適切なフィルタを使用すると、前記の非回折光を反射ビームから取り除き、回折光のみを残すことが可能であり、このような方式で、ビームがマトリックス駆動表面のアドレス指定パターンにしたがってパターン形成される。プログラマブル・ミラー・アレイの別法による一実施例は微小ミラーのマトリックス配置を用いるものであり、それぞれの微小ミラーを、適切な局在電界の印加によって又は圧電駆動手段の使用によって、軸回りに個々に傾斜させることができる。この場合も、アドレス指定ミラーが入射する放射ビームを非アドレス指定ミラーとは異なる方向に反射するように、ミラーをマトリックス駆動可能であり、このような方式で、反射ビームをマトリックス駆動ミラーのアドレス指定パターンにしたがってパターン形成する。必要なマトリックス駆動は適切な電子手段を使用して実行可能である。以上に説明した両状況では、パターン形成手段が、１つ又は複数のプログラマブル・ミラー・アレイを備えることができる。ここで言及したミラー・アレイに関するさらなる情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，２９６，８９１号明細書及び第５，５２３，１９３号明細書、並びにＰＣＴ特許出願国際公開第９８／３８５９７号パンフレット及び第９８／３３０９６号パンフレットから収集可能である。プログラマブル・ミラー・アレイの場合では、前記支持構造を、例えば、必要に応じて固定式又は可動式でもよい架台又はテーブルとして実施することができる。
プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の一実施例が、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第５，２２９，８７２号明細書に見られる。上記と同様に、この場合も支持構造を、例えば、必要に応じて固定式又は可動式でもよい架台又はテーブルとして実施することができる。

簡略化のために、本明細書の他の部分が、幾つかの箇所でマスク及びマスク・テーブルを含む実施例に具体的に関する場合があるが、そのような場合に論じる一般的な原理は、上述のパターン形成手段のより広義の文脈において理解されるべきである。

リソグラフィ投影装置を、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で用いることができる。このような場合に、パターン形成手段によって、ＩＣの個別層に対応する回路パターンが作成可能であり、さらにこのようなパターンを放射感応性材料（レジスト）の層を被覆した基板（シリコン・ウェーハ）上の標的部分（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上に描画することができる。一般には、単一のウェーハが、投影装置によって１度に１個ずつ連続的に照射される隣接標的部分の回路網全体を含む。現在の装置では、マスク・テーブル上のマスクによるパターン形成を用いるが、２つの異なる種類の機械を区別することができる。リソグラフィ投影装置の一方の種類では、マスク・パターン全体を１回の試みで標的部分上に露光することによって、それぞれの標的部分を照射する。このような装置を一般にウェーハ・ステッパ又はステップ・アンド・リピート装置と呼ぶ。別法の装置では、一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶが、投影ビーム下のマスク・パターンを所与の基準方向（「走査方向」）に漸進的に走査することによって各標的部分を照射しながら、同期してこの走査方向に対して平行又は逆平行に基板テーブルを走査する。一般に、投影システムは倍率Ｍ（一般には１よりも小さい）を有するので、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度の倍率Ｍ倍になる。ここで説明したリソグラフィ装置に関するさらなる情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれている米国特許第６，０４６，７９２号明細書から収集可能である。

リソグラフィ投影装置を使用する製造工程では、放射感応性材料（レジスト）の層によって少なくとも一部が被覆されている基板上に（例えば、マスク中の）パターンを描画する。この描画工程の前に、基板に下塗り、レジスト塗布、及び軟焼などの様々な処理を施すことができる。露光後に、基板に露光後焼成（ＰＥＢ）、現像、硬焼、及び描画特徴の測定／検査などの他の処理を施すことができる。このような数多くの処理を基本として行い、デバイス、例えば、ＩＣの個別層をパターン形成する。次いで、このようなパターン形成された層に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属被覆、酸化、化学機械的研磨など、すべて個別層を仕上げるための様々な処理を施すことができる。幾つかの層が必要であれば、それぞれの新たな層ごとに、このような処理全体又は別の処理を反復しなければならない。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェーハ）上に現出することになる。次いで、これらのデバイスをダイシング又はソーイングなどの技法によって相互に分離し、個別層をキャリヤ上に装着してピンなどに接続することができる。このような工程に関するさらなる情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」、第３版、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４、から入手可能である。

簡略化のために、以降では投影システムを「レンズ」と呼ぶが、この用語は、例えば、屈折光学素子、反射光学素子、及び反射屈折系を含めて、様々な種類の投影システムを包含するものと広義に解釈されるべきである。放射システムも、放射の投影ビームを誘導、成形、又は制御するために、このような設計上の任意の種類にしたがって動作する構成要素を含むことが可能であり、以下では、このような構成要素も集合的又は単独に「レンズ」と呼ぶことができる。さらには、リソグラフィ装置は、２つ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）を有する種類であり得る。このような「多ステージ」装置では、追加的なテーブルを並行して使用可能であり、即ち、１つ又は複数のテーブル上で予備工程を実行しながら、他方で１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することができる。例えば、２連ステージ式リソグラフィ装置が、参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第５，９６９，４４１号明細書及び国際公開第９８／４０７９１号パンフレットに説明されている。

リソグラフィ装置の内部には、この装置の部品間において、これらの部品を支持すると共に相互に移動可能にする軸受がしばしば必要である。このような可動式の支持を実現するためのよく知られた方策が空気軸受である。この空気軸受は、適切な軸受力を生成することによって、これらの部品を規定の間隔に維持する。強磁性の磁心を有するリニア・モータを使用して両部品を相互に駆動する場合、モータの移動子と固定子の間の垂直力を空気軸受のための予圧力として利用することができる。空気軸受の使用に対する別法は、リニア・モータによって又はローレンツ形アクチュエータを用いて、必要な支持力を生成するものである。空気軸受による支持の欠点は、このようなシステムを真空条件下で設けることが困難なことであり、リニア・モータ又はアクチュエータによる支持の欠点は、必要な軸受力を生成すると、リニア・モータ又はアクチュエータの通電構成要素中に一定の追加的な熱放散が生じることである。

本発明の１つの目的は、真空中で使用するのに適切であり、しかも、軸受力を生成するためにリニア・モータ又はアクチュエータを使用する軸受よりも実質的に熱放散を少なくすることが可能な軸受を提供することである。

この目的及び他の目的は、
軸受が受動的な磁気軸受を含むことを特徴とする、冒頭段落で特定したリソグラフィ装置において本発明にしたがって実現される。

導電コイルではなく受動的な磁気軸受によって実質的に備わる軸受力が、リニア・モータ又はアクチュエータ型の軸受に較べて、より効率的な支持を提供し、本装置のための電力供給の低減及び本装置内部の熱放散の減少をもたらす。後者は、リソグラフィ装置の熱安定性が決定的に重要であるので実質的な利点である。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例では、このリソグラフィ装置の第１部分が第２部分によって第１方向に支持され、この第１方向に実質的に直交する第２方向に、第１部分が第２部分に対して移動可能である。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項３に記載されている。この実施例では、前記支持方向に低い剛性を有する支持体が、磁石組立体の特定の配置によって設けられる。低い剛性の軸受は、より高い剛性の軸受に較べて、軸受の一方の部分から他方の部分への振動の伝達が減少するという利点を有する。「永久磁石」とは、相互に隣接して配置された、同じ磁気分極を有する個々の永久磁石のアレイに均等であると見なされるべきであることが当業者には明らかである。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項４に記載されている。このような磁石構成によって、軸受力を実質的に少しも変化させずに、第１及び第２部分を相互に変位させることが可能な比較的に大きな行程が第２方向に沿って備わる。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項５に記載されている。このような配置は、前記第１方向により低い剛性が備わる利点も有する。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項６に記載されている。このような磁石構成は、軸受が、第１方向と、第２方向と、第１及び第２方向に直交する第３方向とに沿って低い剛性を有するようになっている。３つの方向の低い剛性によって、磁気軸受の制御（即ち、第１部分と第２部分の間の相対位置を前記第１及び第３方向に維持すること）が、例えば、ローレンツ型アクチュエータ又はリニア・モータによって最少の力で実行可能になる。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項７に記載されている。このような特定の配置は、３つの方向のすべてに低い剛性が備わる利点も有する。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項８に記載されている。このような実施例では、磁石の数が増加することにより、より増大した軸受力が得られ、必要な軸受力のより均一な分布も可能である。磁石組立体を前記第３方向に延長すると、前記第２方向回りの傾斜に対してより安定した軸受が得られる。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項９に記載されている。このような配置によって、軸受力が、この軸受力に対する異なる磁石の寄与分の和として生じるので、前記第３方向回りの傾斜に対してより安定した軸受が得られる。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項１０に記載されている。前記磁石組立体の少なくとも一方の少なくとも２個以上の永久磁石の相対位置の調整可能性は、軸受を適宜に使用するために（即ち、異なる負荷に対して）実現されるばかりでなく、磁石組立体の機械的又は磁気的許容差を補償するためにも利用可能である。相対位置が調整可能な磁石は、大きさが等しくても又は異なっていてもよい。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項１１に記載されている。異なる磁石組立体の配置は、第１及び第２磁石組立体が、直線的に変位可能ではなく、相互に回転可能である。

本発明によるリソグラフィ装置の一実施例が請求項１２に記載されている。前記磁石組立体の少なくとも一方の少なくとも２個以上の永久磁石の相対位置の調整可能性は、軸受を適宜に使用するために（即ち、異なる負荷に対して）実現されるばかりでなく、磁石組立体の機械的又は磁気的許容差を補償するためにも利用可能である。相対位置が調整可能な磁石は、大きさが等しくても又は異なっていてもよい。

本明細書では、ＩＣ製造における本発明による装置の使用に特定して言及する場合があるが、このような装置には他に数多くの可能な応用例があることを明確に理解されたい。この装置は、例えば、集積光学系、磁気ドメイン・メモリ用の誘導及び検出パターン、液晶表示板、薄膜磁気ヘッドなどの製造に使用可能である。このような別法による応用例の文脈では、本明細書における「レチクル」、「ウェーハ」、又は「ダイ」という用語の使用はいずれも、それぞれ、より一般的な用語「マスク」、「基板」、及び「標的部分」に置き換えられるものと考えるべきであることを当業者なら理解しよう。

本明細書では、「放射」及び「ビーム」という用語を使用して、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ナノメートルの波長を有する）及び極紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５から２０ナノメートルまでの範囲内の波長を有する）ばかりでなく、イオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子ビームも含めて、すべての電磁放射の種類を包含する。

ここで添付の模式的な図面を参照して、例示によってのみ本発明の実施例を説明するが、図面では対応する参照符号が対応する部分を示す。

図１は、本発明の特定の一実施例によるリソグラフィ投影装置１を模式的に示す。本装置は、
放射（例えば、ＵＶ又はＥＵＶ放射）の投影ビームＰＢを供給するための、この特定の場合では放射源ＬＡも含む、放射システムＥｘ、ＩＬ；
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク保持器が備わり、かつ要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めする第１位置決め手段ＰＭに連結されている第１物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴ；
基板Ｗ（例えば、レジストが塗布されているシリコン・ウェーハ）を保持するための基板保持器が備わり、かつ要素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に連結されている第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；及び
マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）の上に描画するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、屈折系又は反射屈折系、ミラー集合、又はフィールド偏向器のアレイ）を備える。

この図に示すように、この装置は透過型である（即ち、透過マスクを有する）。しかし、一般には、例えば、それが反射型であってもよい（反射マスクを有する）。別法として、この装置は、上で参照した種類のプログラマブル・ミラー・アレイなど、別の種類のパターン形成手段を用いることもできる。

放射源ＬＡ（例えば、エキシマ・レーザ、ストレージ・リング若しくはシンクロトロン中の電子ビームの経路回りに設けられたアンジュレータ若しくはウィグラ、レーザ生成プラズマ源、放電源、又は電子若しくはイオン・ビーム源）は放射のビームを発生する。このビームは、直接又は、例えば、ビーム拡大器Ｅｘなどの調節手段を横切った後で、照射システム（照射器）ＩＬ中に送出される。照射器ＩＬは、ビーム中の強度分布の外半径範囲及び／又は内半径範囲（通常、それぞれσ外半径及びσ内半径と呼ぶ）を設定する調整手段ＡＭを備えることができる。この照射器は、積分器ＩＮ及び集光器ＣＯなどの他の様々な構成要素をさらに備えるのが一般である。このように、マスクＭＡの上に当たるビームＰＢは、その断面中に望ましい均一性と強度分布を有する。

図１に関して、放射源ＬＡは、（例えば、放射源ＬＡが水銀ランプである場合にしばしばそうであるように）リソグラフィ投影装置の箱体内部にあってもよいが、リソグラフィ投影装置から遠隔にあってもよく、（例えば、適切な誘導ミラーの助けによって）それが発生する放射ビームをこの装置の中に導入することに留意されたい。後者のシナリオは、放射源ＬＡがエキシマ・レーザの場合にしばしばそうである。本発明及び特許請求の範囲は、これらのシナリオの両方を包含する。

次いで、ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡと交差する。マスクＭＡを横切ってから、ビームＰＢは、基板Ｗの標的部分Ｃ上にビームＰＢを合焦するレンズＰＬを通過する。第２位置決め手段ＰＷ（及び干渉型測定手段ＩＦ）の助けによって、例えば、異なる標的部分ＣをビームＰＢの経路中に位置決めするために、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、第１位置決め手段ＰＭを使用して、例えば、マスクＭＡをマスク・ライブラリーから機械的に取り出した後に又は走査時に、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）及び短行程モジュール（微細な位置決め）の助けによって実現するが、これらは図１に明示されていない。しかし、ウェーハ・ステッパ（ステップ・アンド・スキャン装置とは異なり）の場合は、マスク・テーブルＭＴを単に短行程アクチュエータに連結するか又は取り付けることができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせ標識Ｍ１、Ｍ２及び基板位置合わせ標識Ｐ１、Ｐ２を使用して位置合わせ可能である。

図示の装置は２つの異なる方式で使用することができる。即ち、
１．ステップ方式では、マスク・テーブルＭＴを基本的に静止状態に維持し、マスク像全体を１回の試み（即ち、単一「閃光」）で標的部分Ｃ上に投影する。次いでビームＰＢが異なる標的部分Ｃを照射できるように、基板テーブルＷＴをｘ及び／又はｙ方向に移動する。
２．スキャン方式では、所与の標的部分Ｃを単一「閃光」で露光しないこと以外は、基本的に同じシナリオが該当する。ただし、投影ビームＰＢにマスク像全体にわたって走査させるように、マスク・テーブルＭＴが所与の方向（いわゆる「走査方向」であり、例えば、ｙ方向）に移動可能であり、並行して、基板テーブルＷＴを速度Ｖ＝Ｍｖで同方向又は逆方向に同期移動する。前式でＭはレンズＰＬの倍率（典型的にはＭ＝１／４又は１／５）である。このようにして、分解能を損なわずに済むように、相対的に大きな標的部分Ｃを露光することができる。

図２ａ及び２ｂは、本発明による軸受の一実施例にしたがう永久磁石構成を示す。図２ａは正面図を示し、図２ｂは側面図を示す。この構成では、第１磁石組立体２がリソグラフィ装置の第１部分２．３０上に配置された磁石２．１を備え、かつ第２磁石組立体４がリソグラフィ装置の第２部分４．３０上に配置された磁石４．１を備える。これらの第１及び第２部分は、全体として矢印６で示すように、相互に移動可能である。これは、例えば、前記第１部分と前記第２部分の間に位置決めされた電磁モータによって実施可能である。

磁石２．１及び４．１の内側の矢印は、磁石の磁気分極を示す。このような特定の磁石配置が、前記第１部分と前記第２部分の間でＺ方向に誘導される磁気反発力を生成する。この側面図から分かるように、両方の磁石組立体は、Ｙ方向に相互に変位可能である。第１磁石組立体は第２磁石組立体よりもＹ方向に実質的に長いので、両磁石組立体の間に働く磁気力は第２磁石組立体のＹ位置に実質的に左右されない、即ち、Ｙ方向に低い剛性が生じる。しかし、このような特定の磁石構成ではＸ方向及びＺ方向の剛性がかなり高い。したがって、第１及び第２部分が、Ｘ方向又はＺ方向に相互に変位するとき、かなりの力の変化が生じる。第１部分２．３０を第２部分４．３０に対して適切な位置に（例えば、Ｚ方向、Ｘ方向、又は両方向に）維持するために、１つ又は複数のアクチュエータ（ローレンツ・アクチュエータなど）を部分２．３０と４．３０の間に位置決めできることに留意されたい。このようなアクチュエータは、部分（例えば、部分２．３０）がＸ、Ｙ、又はＺ軸回りに傾斜するのを防止するために備えることもできる。

図２ｃは、このような特定の永久磁石配置に関して計算された磁場線を示す。図２ｃから分かるように、磁場線はそれぞれに、磁石組立体の一方の内部に留まり、磁界の向き線はどれも、第１組立体の磁石の１つを第２組立体の磁石の１つに連結していない。

図３ａ及び３ｂは、本発明の一実施例にしたがう別の永久磁石構成を示す。図３ａは正面図を示し、図３ｂは底面図を示す。このような構成では、第１磁石組立体２がリソグラフィ装置の第１部分上に配置された２個の磁石２．２、２．３を備え、かつ第２磁石組立体がリソグラフィ装置の第２部分上に配置された１個の磁石４．２を備える。第１及び第２部分は、全体として矢印６で示すように、相互に移動可能である。このような構成では、図２に示した構成に比較して、より低い剛性がＺ方向に得られる。このようなより低い剛性は、反発力が両磁石組立体の間に生成されるように両組立体を配置することによって得られるが、その場合、図２ｃに示した状態とは異なり、両組立体の磁場線の実質的な部分が、第１組立体２の両方の磁石２．２及び２．３を第２組立体４の磁石４．２に連結する。このような状態が、図３ａに示した構成に関して計算された磁場線を示す図３ｃに示してある。これは、次の方策、即ち、
支持方向に相互に反発し合うように磁石組立体を配置すること、
磁場線の実質的な部分が第１組立体の磁石を第２組立体の磁石に連結すること、
によって支持方向に低い剛性が得られることを示す広範な模擬実験によって裏付けられている。

低い剛性が生じる比較的小さい動作域を得るために、磁場線の少なくとも２０％が、第１組立体の磁石を第２組立体の磁石に連結するべきである。実用的な実施例では、低い剛性が生じるより大きな動作域を得るために、磁場線の少なくとも５０％が第１組立体の磁石を第２組立体の磁石に連結するべきであることが推奨される。第１組立体の磁石を第２組立体の磁石に連結する磁場線の割合が増大することによって、軸受の剛性の低下がより大きくなる。この実施例では、両部分の間に１つ又は複数のアクチュエータ（ローレンツ・アクチュエータなど）を適用することによって、第１部分を第２部分に対して適切な位置に維持することもできる。別法として、第１部分を第２部分に対してＹ方向に変位するための電磁モータを装備して、両部分の間に１つ又は複数の追加的な自由度で、即ち、Ｙ方向に生成される力に加えて、力を生成することもできる。１つの実施例として、この電磁モータは、両部分を相互に６自由度のすべてにおいて変位可能な平面モータであり得る。このような配置では、平面モータは、両部分を相互にＹ方向に駆動すると共に、その他の５自由度で両部分を相互に規定の位置に維持することができる。受動的な磁気軸受を平面モータと組み合わせると、可動部分の重量が永久磁石軸受によって打ち消されるので、平面モータの効率が向上することになる。

図４ａ及び４ｂは、本発明の一実施例にしたがう別の永久磁石構成を示す。図４ａは正面図を示し、図４ｂは底面図を示す。このような構成では、第１磁石組立体２がリソグラフィ装置の第１部分上に配置された２個の磁石２．４、２．５を備え、かつ第２磁石組立体がリソグラフィ装置の第２部分上に配置された１個の磁石４．３を備える。これらの第１及び第２部分は、全体的に矢印６で示すように相互に移動可能である。このような配置では、Ｚ方向に得られる剛性が、図２に示した構成に較べてさらに一段と低下する。両磁石組立体の間に生成される軸受力は、Ｚ方向の反発力である。この反発力は、異なる極性の磁極間（２．４ｂと４．３ａの間、及び２．５ａと４．３ｂの間）の引力、及び同じ極性の磁極間（２．４ａと４．３ａの間、及び２．５ｂと４．３ｂの間）の反発力を考慮することによって理解可能である。このような状態では、リソグラフィ装置の第１及び第２部分が相互にＺ方向に変位するとき、前記引力又は反発力の一方が増大すると共に他方が減少することによって、得られる力の比較的小さい変化が生じる。図４ｃは、図４ａに示した磁石構成に関して計算された磁場線を示す。この図に示すように、このような磁石構成の磁場線の実質的な部分が、第１組立体の磁石を第２組立体の磁石に連結する。

図５ａ及び５ｂは、本発明の一実施例にしたがう別の永久磁石構成を示す。図５ａは正面図を示し、図５ｂはこの構成の上面図を示す。このような構成では、第１磁石組立体がリソグラフィ装置の第１部分上に配置された２個の磁石２．６、２．７を備え、かつ第２磁石組立体がリソグラフィ装置の第２部分上に配置された２個の磁石４．４、４．５を備える。図５ｃは、図５ａの磁石組立体の部分に関して計算された磁場線（磁石２．６と４．４の磁界が計算されている）を示す。図５ｃに示す磁場線は、第１組立体の磁石２．６を第２組立体の磁石４．４に連結するので、このような構成においても、両組立体間の低い剛性が得られる。図５ｄは、どのようにして物体テーブル５（例えば、マスク・テーブル）を軸受配置の磁石組立体４に連結可能であるかを模式的に示す。このような連結は、１つの実施例として、板ばね６によって実現可能である。物体テーブル５を磁石組立体４に直接連結することもできる。物体テーブルの位置決め精度を高めるために、物体テーブル５と軸受組立体の間にアクチュエータ・システムを設けることができる。このようなアクチュエータ・システムには、１つの実施例として、ローレンツ・アクチュエータ、反作用アクチュエータ、又は圧電アクチュエータなどの電磁アクチュエータが含まれる。物体テーブルを軸受組立体に連結したり又は物体テーブルを位置決めしたりするために、同様な配置が、図２から４まで及び図６から１０までに示す軸受配置と一緒に実施可能である。

図６ａ及び６ｂは、本発明の一実施例にしたがう別の永久磁石構成の正面図を示す。このような構成では、第１磁石組立体がリソグラフィ装置の第１部分上に配置された２個の磁石２．８、２．９を備え、かつ第２磁石組立体がリソグラフィ装置の第２部分上に配置された２個の磁石４．６、４．７を備える。このような特定の構成では、すべての磁石が、相互に平行又は反平行にそれらの磁化を有する。このような構成でも低い剛性が得られる。計算された磁場線を示す図６ｂから分かるように、この場合も、磁場線の実質的な部分が第１組立体の磁石の表面を第２組立体の磁石に連結する。

図７は本発明の別の実施例を示すが、ここでは図３にしたがう磁石構成の２つを組み合わせる。

図８は、先の実施例に示した磁石構成の組合せによって構成可能な本発明の別の実施例を示す。図示の磁石組立体は、必要に応じてＸ方向にさらに延長することも可能であることが当業者には明らかである。図７及び８に示す磁石組立体は、Ｙ軸回りの傾斜に対するより安定した構成を設ける。より大きな軸受力を得るために、又は、図９ａ及び９ｂに示す、より均一に分布された軸受力が備わるように、複数の構成をＹ方向に組み合わせることも可能である。図９ａ及び９ｂは、図４にしたがう構成の２つを組み合わせて１つの組立体にする。この場合では、必要な軸受力が４個の磁石４．１３、４．１４、４．１５、及び４．１６に対して作用するＺ方向の力の和として備わる。このような組立体は、Ｘ軸回りの第２磁石組立体の傾斜に対するより安定した構成を設ける。図９ｃでは、軸受配置がアクチュエータ配置と組み合わされている。このアクチュエータ配置を要素４．１７及び４．１８によって模式的に示す。要素４．１７は、１つの実施例として、コイル組立体４．１８と協働する磁石アレイを含むことができる。このアクチュエータ配置によって、磁石組立体４を１つ又は複数の自由度で磁石組立体２に対して変位することができる。一般には、アクチュエータ組立体は、両組立体２及び４を相互に比較的大きな間隔にわたって変位させるために、リニア・モータ又は平面モータを備えることが可能であり、その他の自由度では、両組立体を相互に比較的小さな距離にわたって位置決めするために、ローレンツ・アクチュエータ又は反作用アクチュエータなどの電磁アクチュエータをさらに備えることが可能である。同様のアクチュエータ配置を図２から１０までの軸受配置と組み合わせることができる。正確な位置決めが必要なマスク・テーブル、即ち、一般には物体テーブルを、直接に又は、例えば、板ばねを使うことによって、磁石組立体４に結合することもできる。軸受組立体とアクチュエータ組立体の位置決め精度が十分ではない場合には、追加的なアクチュエータ配置（いわゆる短行程アクチュエータ・システム）を物体テーブル５と軸受配置の間に適用することができる。このような配置を図９ｄに模式的に示す。図９ｄは、物体テーブル５と磁気軸受の磁石組立体４の間に配置した短行程アクチュエータ・システムを模式的に示す。このような配置では、磁石組立体４の粗い位置決めをアクチュエータ・システム４．１７、４．１８によって行い、他方で短行程アクチュエータ・システム４．１９、４．２０を利用して物体テーブルの厳密な位置決めを行う。短行程アクチュエータ・システムは、１つの実施例として、複数のローレンツ・アクチュエータを含み、それぞれが磁石システム４．１９及びコイル・システム４．２０を備える。

図１０は本発明の別の実施例を示すが、ここでは第１磁石組立体が４個の磁石２．２０、２．２１、２．２２、及び２．２３を備え、軸受力を調整するために、２．２０と２．２１の間及び２．２２と２．２３の間のＺ方向の間隔が調整可能である。図１０に示す実施例は、剛性に関して、図４に示した実施例と同じ性能を有する。図４に示した実施例の磁石２．４及び２．５のそれぞれを同じ分極を有する２個の磁石に細分化し、それらを相互にＺ方向に変位させることによって図１０に示す実施形態が得られる。軸受力を調整可能にするために、磁石組立体の一方又は両方の磁石の細分化は、すべての実施例に応用可能である。一般には、磁石組立体の少なくとも一方に少なくとも２個の磁石を設け、かつこれらの磁石間の間隔を調整するための手段を設ければ、軸受力を調整することができる。１つの実施例として、図３に示した実施例によって生成される軸受力は、磁石２．２及び２．３を相互にＸ方向に変位させることによって調整可能である。別の実施例として、両方のアレイ間の間隔を調整する手段が設けてあれば、図６に示した実施例の磁石４．６及び４．７を使用して軸受力を調整することもできる。

図２〜１０に示したすべての実施例では、Ｙ方向に、第１磁石組立体を第２磁石組立体よりも長くする代わりに、第２磁石組立体を第１磁石組立体よりも実質的に長くする場合も同様の性能を得ることができる。

図１１は本発明の一実施例にしたがう別の永久磁石組立体構成を示すが、ここでは磁石組立体が実質的な環状形を有する。図１１の上部分は正面図を示し、下部分は上面図を示す。図示の実施例では、第１磁石組立体が１個の磁石２．２４を備え、第２磁石組立体が１個の磁石４．２２を備える。両方の環状組立体は、同じ対称軸を有するように配置されている。これによって、軸受の両方の部分が前記対称軸回りに相互に回転可能になる。両永久磁石組立体の間の適切な相対位置を維持するために、図示の実施例には１つ又は複数のアクチュエータをさらに装備することができる。このようなアクチュエータには、回転式の電磁モータ、圧電モータ、リニア・アクチュエータなどが含まれ得る。受動的な磁気軸受を実質的な環状配置に設けるために、図２から１０までに示した実施例のそれぞれを変形できることに留意されたい。

受動的な磁気軸受は、可動式に支持することが必要な、リソグラフィ装置のすべての構成要素に応用可能である。幾つかの実施例は、基部架台と、支持構造又は基板テーブルなどの動的構成要素との間に又は平衡質量と基部架台の間に、受動的な磁気軸受を使用するものである。１つの実施例として、走査方向にマスク・テーブルを架台に対して比較的に大きな間隔にわたって位置決めするための位置決め装置に受動的な磁気軸受を応用することができる。このような配置では、位置決め装置が、マスク・テーブルと架台の間で動作するリニア・モータを備えることができる。このような配置では、マスク・テーブルと架台の間に受動的な磁気軸受を応用することもできる。一般に、位置決め装置には、マスク・テーブルを架台に対して適切な位置に維持するためのアクチュエータ（例えば、ローレンツ・アクチュエータ）をさらに装備することができる。マスク・テーブルの位置決め精度を高めるために、位置決め装置には、マスク・テーブルを、例えば、装置の投影システムに対して厳密に位置決めするための短行程アクチュエータ・システムをさらに装備することができる。受動的な磁気軸受は、レンズ又はミラーなどの光学要素を可動式に支持するために応用することも可能である。

以上に本発明の特定の実施例を説明してきたが、本発明は、説明した以外にも別様に実施可能であることが理解されよう。説明は本発明を限定しようとするものではない。

リソグラフィ投影装置を示す模式図である。 リソグラフィ装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第一実施例を模式的に示す正面図である。 図２ａの第一実施例を模式的に示す側面図である。 図２ａに示した受動的な磁気軸受に関して計算された磁場線を示す模式図である。 リソグラフ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第２実施例を模式的に示す正面図である。 図３ａにしたがう第２実施例を模式的に示す底面図である。 図３ａに示した受動的な磁気軸受に関して計算された磁場線を示す模式図である。 リソグラフィ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第３実施例を模式的に示す正面図である。 図４ａにしたがう第３実施例を模式的に示す底面図である。 図４ａに示した受動的な磁気軸受に関して計算された磁場線を示す模式図である。 リソグラフィ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第４実施例を模式的に示す正面図である。 図５ａにしたがう第４実施例を模式的に示す底面図である。 図５ａに示した受動的な磁気軸受の一部に関して計算された磁場線を示す模式図である。 本発明にしたがう第４実施例に物体テーブルを連結する可能な方法を示す模式図である。 リソグラフィ投影装置のために、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第５実施例を模式的に示す正面図である。 図６ａに示した受動的な磁気軸受に関して計算された磁場線を示す模式図である。 リソグラフィ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第６実施例を模式的に示す正面図である。 リソグラフィ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第７実施例を模式的に示す正面図である。 リソグラフィ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第８実施例を模式的に示す正面図である。 図９ａに示した受動的な磁気軸受の第８実施例を模式的に示す上面図である。 受動的な磁気軸受の第８実施例の両部分間に設けられたアクチュエータ配置を示す模式図である。 物体テーブルと受動的な磁気軸受の間に設けた短行程アクチュエータ・システムを示す模式図である。 リソグラフィ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第９実施例を模式的に示す正面図である。 リソグラフィ投影装置のための、本発明にしたがう受動的な磁気軸受の第１０実施例を模式的に示す正面図及び上面図である。

符号の説明

ＡＭ 調整手段
Ｃ 標的部分
ＣＯ 集光器
Ｅｘ 放射システム
ＩＦ 干渉型測定手段
ＩＬ 照射器
ＩＮ 積分器
ＬＡ 放射源
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合わせ標識
ＭＡ マスク
ＭＴ 物体テーブル
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合わせ標識
ＰＢ 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
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１ リソグラフィ投影装置
２ 第１磁石組立体
２．１、２．２、２．３、２．６、２．７、２．８、２．９ 第１部分上の磁石
２．３０ リソグラフィ装置の第１部分
４ 第２磁石組立体
４．１、４．２、４．４、４．５、４．６、４．７ 第２部分上の磁石
４．１７、４．１８ アクチュエータ・システム
４．１９、４．２０ 短行程アクチュエータ
４．３０ リソグラフィ装置の第２部分
５ 物体テーブル
６ 板ばね

Claims (12)

1. リソグラフィ投影装置において、
   放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
   望ましいパターンにしたがって前記投影ビームをパターン形成する役割を果たす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、
   前記パターン形成されたビームを前記基板の標的部分上に投影するための投影システムと、
   前記装置の第１部分が前記装置の第２部分に対して可動式であるように、前記第１部分を前記第２部分に対して第１方向に支持する受動的な磁気軸受とを備え、
   前記磁気軸受は、前記第１部分及び前記第２部分にそれぞれ配置された第１磁石組立体及び第２磁石組立体を備え、
   使用に際して、前記磁気軸受けによって、前記第１部分が前記第２部分によって第１方向に支持され、且つ、前記第１部分及び前記第２部分が前記第１方向に実質的に直交する第２方向に全体として相互に移動可能であり、
   前記第１磁石組立体が、前記第２磁石組立体よりも前記第２方向に実質的に長く、
   前記第１及び第２磁石組立体には永久磁石が設けられ、さらに、使用に際して反発力が両磁石組立体の間に生成され、前記両磁石組立体の前記磁石の磁場線の実質的な部分が、前記第１磁石組立体の前記磁石を前記磁石第２組立体の磁石に連結するような方式で、前記両磁石組立体が相互に協働するように配置され、
   前記第１磁石組立体が第２永久磁石を備え、前記第１磁石組立体の前記磁石がそれぞれ、それらの磁気分極を前記第１方向に平行又は反平行に有して、それらの間に前記第１及び第２方向に対して直交する第３方向に空間を画定し、前記第２磁石組立体の前記磁石が、その分極を前記第１磁石組立体の前記磁石の分極に対して実質的に反平行に有し、前記第２磁石組立体の前記磁石の少なくとも一部が前記空間の中に位置することを特徴とする、リソグラフィ投影装置。
2. リソグラフィ投影装置において、
   放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
   望ましいパターンにしたがって前記投影ビームをパターン形成する役割を果たす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、
   前記パターン形成されたビームを前記基板の標的部分上に投影するための投影システムと、
   前記装置の第１部分が前記装置の第２部分に対して可動式であるように、前記第１部分を前記第２部分に対して第１方向に支持する受動的な磁気軸受とを備え、
   前記磁気軸受は、前記第１部分及び前記第２部分にそれぞれ配置された第１磁石組立体及び第２磁石組立体を備え、
   使用に際して、前記磁気軸受けによって、前記第１部分が前記第２部分によって第１方向に支持され、且つ、前記第１部分及び前記第２部分が前記第１方向に実質的に直交する第２方向に全体として相互に移動可能であり、
   前記第１磁石組立体が、前記第２磁石組立体よりも前記第２方向に実質的に長く、
   前記第１及び第２磁石組立体には永久磁石が設けられ、さらに、使用に際して反発力が両磁石組立体の間に生成され、前記両磁石組立体の前記磁石の磁場線の実質的な部分が、前記第１磁石組立体の前記磁石を前記磁石第２組立体の磁石に連結するような方式で、前記両磁石組立体が相互に協働するように配置され、
   前記第１磁石組立体が第２永久磁石を備え、前記第１磁石組立体の前記磁石が、それらの磁気分極を前記第１方向に対して平行又は反平行に有して、それらの間に前記第１及び第２方向に対して直交する第３方向に空間を画定し、前記第２磁石組立体の前記磁石が、その分極を前記第１磁石組立体の前記磁石の分極に対して実質的に直交するように有し、前記第２磁石組立体の前記磁石の少なくとも一部が前記空間の中に位置することを特徴とする、リソグラフィ投影装置。
3. リソグラフィ投影装置において、
   放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
   望ましいパターンにしたがって前記投影ビームをパターン形成する役割を果たす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、
   前記パターン形成されたビームを前記基板の標的部分上に投影するための投影システムと、
   前記装置の第１部分が前記装置の第２部分に対して可動式であるように、前記第１部分を前記第２部分に対して第１方向に支持する受動的な磁気軸受とを備え、
   前記磁気軸受は、前記第１部分及び前記第２部分にそれぞれ配置された第１磁石組立体及び第２磁石組立体を備え、
   使用に際して、前記磁気軸受けによって、前記第１部分が前記第２部分によって第１方向に支持され、且つ、前記第１部分及び前記第２部分が前記第１方向に実質的に直交する第２方向に全体として相互に移動可能であり、
   前記第１磁石組立体が、前記第２磁石組立体よりも前記第２方向に実質的に長く、
   前記第１及び第２磁石組立体には永久磁石が設けられ、さらに、使用に際して反発力が両磁石組立体の間に生成され、前記両磁石組立体の前記磁石の磁場線の実質的な部分が、前記第１磁石組立体の前記磁石を前記磁石第２組立体の磁石に連結するような方式で、前記両磁石組立体が相互に協働するように配置され、
   前記第１磁石組立体が第２永久磁石を備え、前記第１組立体の前記磁石が、それらの磁気分極を相互に平行に有して、それらの間に前記第１及び第２方向に対して直交する第３方向に空間を画定し、前記第２磁石組立体が第２永久磁石を備え、前記第２組立体の１つの磁石が、その分極を前記第１磁石組立体の前記磁石の分極に対して実質的に平行に有し、かつ前記第２磁石組立体の１つの磁石が、その分極を前記第１磁石組立体の前記磁石の分極に対して実質的に反平行に有し、前記第２磁石組立体の前記磁石の少なくとも一部が前記空間の中に位置する、リソグラフィ投影装置。
4. リソグラフィ投影装置において、
   放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
   望ましいパターンにしたがって前記投影ビームをパターン形成する役割を果たす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、
   前記パターン形成されたビームを前記基板の標的部分上に投影するための投影システムと、
   前記装置の第１部分が前記装置の第２部分に対して可動式であるように、前記第１部分を前記第２部分に対して第１方向に支持する受動的な磁気軸受とを備え、
   前記磁気軸受は、前記第１部分及び前記第２部分にそれぞれ配置された第１磁石組立体及び第２磁石組立体を備え、
   使用に際して、前記磁気軸受けによって、前記第１部分が前記第２部分によって第１方向に支持され、且つ、前記第１部分及び前記第２部分が前記第１方向に実質的に直交する第２方向に全体として相互に移動可能であり、
   前記第１磁石組立体が、前記第２磁石組立体よりも前記第２方向に実質的に長く、
   前記第１及び第２磁石組立体には永久磁石が設けられ、さらに、使用に際して反発力が両磁石組立体の間に生成され、前記両磁石組立体の前記磁石の磁場線の実質的な部分が、前記第１磁石組立体の前記磁石を前記磁石第２組立体の磁石に連結するような方式で、前記両磁石組立体が相互に協働するように配置され、
   前記第１磁石組立体が前記第２方向に相互に平行に配置された複数の細長い永久磁石を備え、隣接する磁石のそれぞれの対が、それらの間に前記第１及び第２方向に対して実質的に直交する第３方向に空間を画定し、前記第２磁石組立体が第２永久磁石を備え、前記第２磁石組立体の前記磁石が前記第３方向に相互に隣接して配置され、それぞれの磁石の少なくとも一部が、前記第１磁石組立体の２個の隣接する磁石によって画定された前記空間の１つの中に位置し、さらに前記第１磁石組立体の前記磁石が、それらの磁気分極を相互に実質的に平行又は反平行に有し、前記第２磁石組立体の前記磁石が、それらの磁気分極を前記第１磁石組立体の前記磁石の磁気分極に対して実質的に直交するように有する、リソグラフィ投影装置。
5. 前記第２磁石組立体が、前記第２方向に相互に隣接して配置されている数個の磁石を備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記第１及び第２磁石組立体の少なくとも一方の少なくとも２個以上の永久磁石の相対位置が調整可能であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記第１磁石組立体が少なくとも１個の永久磁石を備え、かつ前記第２磁石組立体が少なくとも１個の永久磁石を備え、さらにそれぞれの磁石組立体が実質的に環状形を有する、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記第１及び第２磁石組立体の少なくとも一方が２個以上の永久磁石を備え、前記磁石の相対位置が調整可能である、請求項１又は６に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記第１部分を前記第２部分に対して前記第１方向に直交する方向に変位するように構成しかつ配置したリニア・モータをさらに備える、請求項１ないし６のいずれか一項に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記リニア・モータが、前記第２部分に装着した磁石アレイと前記第１部分に装着したコイル・ユニットとを備える、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記第１部分と前記第２部分の間で前記第１方向に力を生成するように構成しかつ配置したリニア・アクチュエータをさらに備える、請求項９又は１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記第１部分を前記第２部分に対して少なくとも１つの自由度で位置決めするように構成しかつ配置した複数のリニア・アクチュエータをさらに備える、請求項７又は１０に記載のリソグラフィ装置。

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