JP4669833B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

Description

本発明はリソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は基板上、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。このような場合には、ＩＣの個々の層に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスが使用される場合がある。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つまたはいくつかのダイの一部を含む）に転写できる。パターンの転写は、通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層への像形成による。一般に、１つの基板は、複数のターゲット部分が近接しているネットワークを含み、これらのターゲット部分に順次パターン形成が施される。従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を１度に１つのターゲット部分に露光することで各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパと、投影ビームによりパターンを所定の方向（「スキャン」方向）へスキャンすると同時に、その方向と実質的に平行または逆平行な方向へ基板を同期スキャンすることで各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナなどがある。パターンを基板上にインプリントすることによってパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

公知のリソグラフィ装置では、ロードステーション、インスペクションステーション、クリーニングステーションまたはライブラリなどの固定式パターニングデバイスステーションと、基板上にパターニングデバイスのパターンを投影する間、パターニングデバイスを支持するパターニングデバイス支持体との間でパターニングデバイスを交換するために、パターニングデバイス交換デバイスが使用されている。公知のパターニングデバイス交換デバイスは、１つの装着位置を有するロボットと、２つの保持位置を有するタレットとを備えている。ロボットは、ロードステーションとタレットの保持位置の一つとの間で、またはその逆で、パターニングデバイスを交換するように構成されている。タレットは、パターニングデバイス支持体を用いてパターニングデバイスを交換するように構成されている。パターニングデバイス支持体上のパターニングデバイスを交換するのに必要な時間として、タレットがパターニングデバイス支持体からパターニングデバイスを取り出せるように、投影段階中パターニングデバイスを支持するポッドホールからパターニングデバイス支持体上のパターニングデバイスを持ち上げる時間が少なくとも必要である。その後、タレットの別の保持位置に既にセットされていた新しいパターニングデバイスが、パターニングデバイス支持体によって交換できる位置に運ばれるよう、タレットを１８０度回転させる必要がある。次に、この新しいパターニングデバイスはパターニングデバイス支持体のリフトピン上に置かれ、ポッドホール内に降ろされる。パターニングデバイスがポッドホール内に配置されると、パターニングデバイス支持体はレンズコラムの上方の位置に戻ることができ、投影段階を開始できる。

公知のリソグラフィ装置におけるパターニングデバイスの交換にはかなり長時間を要する場合がある。この長い交換時間はリソグラフィ装置のスループット性能に直接影響を及ぼすものである。

パターニングデバイスをより早く交換できるようにするために、２つより多い保持位置を有するタレットを使用することが提案されてきた。また、必要時間を短縮するためにパターニングデバイス交換デバイスの他の実施形態が提案されてきた。しかし、パターニングデバイス交換デバイスの別の実施形態では、いずれもパターニングデバイスを交換するのに要する交換時間を満足なレベルまで十分に下げることが証明されていない。

また、パターンを速やかに投影されることが要求される複数の異なるパターニングデバイスを要するような、４つまたはそれより多いパターニングデバイスによるスティッチング（stitching）や、マルチ（二重）露光などの新しい投影技術では、リソグラフィ装置のスループット性能の増加に関連して、パターニングデバイスの交換時間の短縮化が一層重要なものとなる。

パターニングデバイス支持体内のパターニングデバイスの交換に要する交換時間を大幅に短縮できるリソグラフィ装置およびデバイス製造方法を提供することが望まれている。

本発明の一実施形態によれば、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与できるパターン化された放射ビームを形成するように構成されているパターニングデバイスを投影面に支持するように構成されたパターニングデバイス支持体と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、を備え、交換可能オブジェクト支持体を用いて交換可能オブジェクトを交換するように構成され交換デバイスであって、交換可能オブジェクト支持体はパターン化された放射ビームの投影中に交換可能オブジェクトを保持するように構成され、交換デバイスはロードユニットおよびアンロードユニットを備え、ロードユニットおよびアンロードユニットはそれぞれが交換可能オブジェクト支持体を保持するための保持デバイスを有し、ロードユニットおよびアンロードユニットの保持デバイスは互いにほぼ近接して配置され、パターン化された放射ビームの投影中に交換可能オブジェクトを交換可能オブジェクト支持体内に保持する平面と略平行な平面に交換可能オブジェクトを保持するように構成された、交換デバイスと、を備え、交換可能オブジェクト支持体が各保持デバイスを用いて交換可能オブジェクトを交換できるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一実施形態によれば、パターニングデバイスのパターンを基板に転写する工程を含み、交換可能オブジェクトを交換するために交換デバイスが使用され、この交換可能オブジェクトは投影段階中のパターンの投影中に支持体上に支持され、交換段階中に、この交換可能オブジェクトの主面と略垂直な方向にアンロードユニットを移動させることによって交換可能オブジェクトがアンロードユニットの保持位置に配置され、その後、支持体に装着される交換可能オブジェクトを保持するロードステーション上方に支持体が配置され、ロードユニットがアンロードユニットとほぼ近接して配置され、ロードユニットと支持体との間の交換を可能にするために、ロードユニットが支持体に向かって、支持体の主面とほぼ垂直な方向に移動される、デバイス製造方法が提供される。

単なる例として添付概略図を参照しながら以下に本発明の実施例を説明する。図中、同じ符号は同じ部分を示している。

図１は本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示している。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ（紫外）線またはいずれか他の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持し、特定のパラメータにしたがってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに連結されたマスク支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを備えている。この装置は、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータにしたがって基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決め装置ＰＷに連結されている基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴすなわち「基板支持体」も備えている。この装置は、また、パターンニングデバイスＭＡにより投影ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つまたはそれより多いダイを含む）へ投影させるように構成された投影システム（例えば、屈折式投影レンズシステム）ＰＳも備えている。

照明システムは、放射線の方向決め、成形または制御を行う屈折、反射、磁気、電磁気、静電気または他のタイプの光学コンポーネントなど、さまざまなタイプの光学コンポーネントを包含していてよい。

支持構造はパターニングデバイスを支持する。すなわちパターニングデバイスの重さを支える。支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されるかどうかといった他の諸条件に応じた態様でパターニングデバイスを保持する。マスク支持構造はパターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電または他のクランプ技術を用いることができる。マスク支持構造は、例えば必要に応じて固定式であっても可動式であってもよいフレームまたはテーブルとすることができる。マスク支持構造は、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して、確実に所望の位置にあるようにしてもよい。本願明細書で使用する「レチクル」または「マスク」という用語は、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同意語と考えることができる。

本願明細書で使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを形成するように放射ビームの断面にパターンを付与するために使用できるあらゆる装置を示すものと広く解釈される必要がある。例えば、パターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を備えていない場合には、放射ビームに付与されるパターンが、基板のターゲット部分に望まれるパターンと厳密に同じではない場合もあることに注意すべきである。一般に放射ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に形成される集積回路などのデバイスの特定機能層に対応する。

パターニングデバイスは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例として、マスク、プログラマブルミラーアレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、バイナリ式、Alternating位相シフト式、減衰型位相シフト式、ならびに各種のハイブリッドマスクタイプをはじめとするマスクタイプがある。プログラマブルミラーアレイの例は小さなミラーのマトリックス配列を使用しており、個々のミラーは入射する放射ビームを異なる方向へ反射するように個別に傾動可能である。傾動されたミラーが、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。

本願明細書で使用する「投影システム」という用語は、使用される露光用放射や、他の因子、例えば液浸液の使用や真空の使用に適当とされる屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型および静電型光学システムを含む各種投影システムまたはそれらの任意の組合せを包含するものと広く解釈される必要がある。本願明細書で使用する「投影レンズ」という用語は、より一般的な「投影システム」という用語と同意語と考えることができる。

本願明細書に記載するように、この装置は透過型（すなわち透過式マスクを使用する）のものである。あるいは、この装置は反射型（例えば、上述で説明したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用または反射マスクを使用）のものとすることもできる。

本リソグラフ装置は２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル若しくは「基板支持体」（および／または、２つ以上のマスクテーブル若しくは「マスク支持体」）を有するタイプのものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、付加的なテーブルすなわち支持体を並行して使用でき、１つまたはそれより多いテーブルすなわち支持体が露光に使用されている間に、他の１つまたはそれより多いテーブルすなわち支持体で準備工程を遂行してもよい。

このリソグラフィ装置はまた、基板の少なくとも一部分が、比較的大きな屈折率を有する液体、例えば水に覆われて、投影システムと基板との間の空間が満たされるタイプのものであってもよい。液浸液はリソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの間に与えることもできる。投影システムの口径値を増大させるために液浸技術を使用できる。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に沈めなくてはならないことを意味するのではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体があることを意味するものに過ぎない。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源およびリソグラフ装置は、例えば放射源がエキシマレーザである場合、別個のものとすることができる。そのような場合、放射源はリソグラフ装置の一部を形成するとは考えず、放射ビームは放射源ＳＯから、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤによってイルミネータＩＬへ送られる。他の例では、例えば放射源が水銀灯であるときは、放射源をリソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼んでもよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含むこともできる。一般に、イルミネータの瞳面の強度分布における少なくとも外側および（または）内側半径方向範囲（一般にそれぞれσ−outerおよびσ−innerと称される）を調整することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、他のさまざまな構成部材を備えることができる。イルミネータは、断面において所望の均一性および強度分布を有するように放射ビームを調整するために使用できる。

放射ビームＢは、マスク支持構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターンニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターンニングデバイスによってパターン付与される。マスクＭＡを横断すると、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳはビームの焦点を基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に結ぶ。基板テーブルＷＴは、第２の位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を使用して正確に移動でき、それにより、例えば放射ビームＢの光路内に異なるターゲット部分Ｃを配置できる。同様に、例えばマスクライブラリからマスクが機械的に取り出された後またはスキャン中に、第１の位置決めデバイスＰＭおよび（図１に明確に示されていない）他の位置センサを用いて、放射ビームＢの光路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの動きは、第１の位置決めデバイスＰＭの一部を形成しているロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）によって実現され得る。同様に、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の動きは、第２の位置決め装置ＰＷの一部を構成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを用いて実現され得る。ステッパの場合（スキャナとは異なって）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータのみに連結するかまたは固定できる。マスクＭＡおよび基板ＷはマスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせされる。示されているように、基板アライメントマークは専用のターゲット部分に設けられているが、ターゲット部分とターゲット部分の間に配置することもできる（これらは、けがき線（scribe-lane）アライメントマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイが設けられている場合には、ダイとダイの間にマスクアライメントマークがあってもよい。

図示装置は、下記モードのうちの少なくとも１つで使用できる。

１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」および基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」は基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静止露光）。その後、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」がＸおよび／またはＹ方向に動かされ、よって異なるターゲット部分Ｃが露光され得る。ステップモードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

２．スキャンモードでは、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間、マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」および基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が同期してスキャンされる（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」に対する基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」の速度および方向は、投影システムＰＳの倍率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向の幅）が制限され、また、スキャン動作の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。

３．その他のモードでは、プログラマブルパターンニングデバイスを保持するためにマスクテーブルＭＴすなわち「マスク支持体」が基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルＷＴすなわち「基板支持体」が移動する毎に、または連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上記で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用しているマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーションあるいはまったく異なる使用モードを採用してもよい。

図２は、参照符号１で全般的に示される、本発明の一実施形態によるパターニングデバイス交換デバイスを示す。パターニングデバイス交換デバイス１は、パターニングデバイスをこのパターニングデバイスのパターン投影中に支持するパターニングデバイス支持体２と１つまたはそれより多いパターニングデバイスステーション４との間でパターニングデバイスを交換するように構成されている。これらのパターニングデバイスステーション４は、投影プロセス中、パターニングデバイスが実際に使用されていないときにパターニングデバイスを保持するために使用されるステーションを含む。そのようなパターニングデバイスステーション４は、例えば、（固定式の）ロードステーション、パターニングデバイスライブラリ、パターニングデバイスインスペクションステーション／クリーニングステーション、および／またはパターニングデバイス保持のためのその他の固定式または半固定式のステーションであってもよい。

パターニングデバイス交換デバイス１は、ロボット５、リニア型トランスポートユニット６、ロードユニット７、およびアンロードユニット８を備えている。パターニングデバイス交換デバイスのこれらの部品は、パターニングデバイスをパターニングデバイスステーション４からパターニングデバイス支持体２へ移動し、およびパターニングデバイス支持体２からパターニングデバイスステーション４へ戻すために、後で使用される。

ロボット５は、１つまたはそれより多いパターニングデバイスステーション４およびリニア型トランスポートユニット６を用いて、パターニングデバイスを交換するように構成されている。このロボット５は、ロードステーション４とリニア型トランスポートユニット６の間でパターニングデバイスをそのように交換できるようにするのに適したマニピュレータタイプのものであれば、どのようなものであってもよい。そのようなロボット／マニピュレータは当業者には公知である。

リニア型トランスポートユニット６は、ロボット５、ロードユニット７およびアンロードユニット８を用いてパターニングデバイス３を交換するように構成されている。そのような交換を可能にするために、リニア型トランスポートユニット６は、ロボット５を用いてパターニングデバイス３を交換できる位置、ロードユニット７を用いてパターニングデバイス３を交換できる位置、およびアンロードユニット８を用いてパターニングデバイス３を交換できる位置の間をリニアに動くことができるキャリアデバイス１１を備えている。図２に示されている実施形態では、このリニア型トランスポートユニット６は輸送レールとして設計されており、それによってキャリアデバイスがこの輸送レール上に支えられている。しかし、リニアライン（linear line）に沿ってパターニングデバイスを輸送するのに適したデバイスであれば、他のどのようなものでも適用することができる。

リニア型トランスポートユニットを使用することにより、パターニングデバイスは１本のリニアラインに沿って動くだけなので、比較的シンプルなモータおよび位置決め測定システムを使用することが可能となる。キャリアデバイス１１がそれに沿って移動できるリニアラインは直線であることが好ましいが、当該リニアラインが湾曲部を備えていてもよい。

パターニングデバイス３をパターニングデバイス支持体２およびパターニングデバイスステーション４に対して適正に位置決めさせるために、パターニングデバイスを約１８０°回転させることが望ましい場合がある。このため、ロボット５はパターニングデバイスを回転させるように構成してもよい。例えば、ロボット５のクランプデバイスを回転可能としてもよい。しかし、好適実施形態では、リニア型トランスポートユニット６がパターニングデバイスを回転させることができる。このため、キャリアデバイス１１は、互いに相対的に回転可能な２つの部品を有することもでき、その場合、第１の部品は支持レール上に支持され、第２の部品はパターニングデバイスを移送するように構成される。

ロードユニット７は、リニア型トランスポートユニット６およびパターニングデバイス支持体２によりパターニングデバイス３を交換するように構成されている。リニア型トランスポートユニット６によるパターニングデバイスの交換を可能にするために、ロードユニット７はリニア型トランスポートユニット６のトランスポート方向に対して垂直な方向に移動できるようにしてもよい。別の実施形態では、リニア型トランスポートユニット６のキャリアデバイス１１は、ロードユニット７に向かう方向に移動可能であってもよい。アンロードユニット８は、リニア型トランスポートユニット６のトランスポート方向、ロードユニット７の隣側に配置されている。リニア型トランスポートユニット６とアンロードユニット８との間の交換を可能にするために、アンロードユニット８がリニア型トランスポートユニット６のトランスポート方向に対して垂直な方向に移動可能であってもよいし、あるいは、リニア型トランスポートユニット６のキャリアデバイス１１がアンロードユニット８に向かう方向に移動可能であってもよい。キャリアデバイス１１とアンロードユニット８の移動が組み合わせられることも可能である。

ロードユニット７およびアンロードユニット８のそれぞれは、保持デバイス９および１０をそれぞれ備えている（図３参照）。これらの保持デバイス９、１０は、パターニングデバイスをほぼ同一平面に保持するように構成されている。また、保持デバイス９および１０は互いに近接して配されているので、ロードユニット７およびアンロードユニット８がそれぞれパターニングデバイス３を保持する場合、これらのパターニングデバイスはほぼ近接する位置に配列される。本願で言う近接とは、保持デバイス９および１０の間の距離が短いこと、好ましくは可能な限り短いこと、したがって、交換中にパターニングデバイス支持体２がパターニングデバイス３をアンロードユニット８で交換できる取外し位置から、パターニングデバイス支持体２がパターニングデバイス３をロードユニット７で交換できる装着位置まで動かすために移動させなくてはならない距離が短い、好ましくは可能な限り短いことを意味する。この距離は、実際には、例えば約１５０〜２００ｍｍとすることができるが、これは主としてパターニングデバイス３の移動方向の寸法によって変化する。

本実施形態では、ロードユニット７およびアンロードユニット８は別個のユニットである。しかし、別の実施形態では、ロードユニット７およびアンロードユニット８を単一のロード／アンロードユニットに組み合わせてもよい。また、本実施形態ではロードユニットはパターニングデバイス支持体２上にパターニングデバイスを装着するためだけに専用化され、アンロードユニットはパターニングデバイス支持体２からパターニングデバイスを取り外すためだけに専用化されている。しかし、パターニングデバイスをパターニングデバイス支持体２から取り外すためにロードユニット７を使用することも可能であるし、一方、パターニングデバイスをパターニングデバイス支持体２上に装着するためにアンロードユニット８を使用することも可能である。このように、本願では、明瞭にするという理由から、ロードユニットおよびアンロードユニットという用語が使用されているが、ロードユニット７およびアンロードユニット８の両方をロード／アンロードユニットと考えることも可能である。

保持デバイス９および保持デバイス１０の配列は図３にさらに明確に示されている。図中、ロードユニット７は、パターニングデバイス支持体２に支持されたパターニングデバイス３のパターンの投影段階後にパターニングデバイス支持体２上に装着されるべきパターニングデバイス３を保持している。しかし、ロードユニット７上のパターニングデバイス３がパターニングデバイス支持体２上に装着可能となる前に、パターニングデバイス支持体２上に支持されているパターニングデバイス３をアンロードユニット８へ取り外す必要がある。ここで、パターニングデバイス支持体上のパターニングデバイス３をロードユニット７上のパターニングデバイス３と交換する工程を実施形態として説明する。

投影段階が完了すると、パターニングデバイス支持体２はアンロードユニット８の上方位置に動かされる。その後、アンロードユニット８の保持デバイス１０がパターニングデバイス支持体２に向かって上方に動かされ、それにより、保持デバイス１０がパターニングデバイス支持体２からパターニングデバイス３を受け取ることができる。その後、パターニングデバイス支持体２がロードユニット７に向かって移動できるように保持デバイス１０は再び下方に動く。パターニングデバイス支持体２がロードユニット７の上方の位置にあるとき、ロードユニット７の保持デバイス９はパターニングデバイス支持体２に向かって上方に動かされ、パターニングデバイス支持体２上にパターニングデバイス３を装着する。新しいパターニングデバイス３がパターニングデバイス支持体２上に装着され、その後、保持デバイス９が下方に動かされると、パターニングデバイス支持体２は投影領域（点線で示されている）に戻り、新しいパターンを用いた投影が開始できる。その後、アンロードユニット８上のパターニングデバイス３は、リニア型トランスポートユニット６およびロボット５を介してパターニングデバイステーション４に移送できる。また、この投影段階終了後に新しいパターニングデバイス３をパターニングデバイス支持体上にすぐに装着できるように、新しいパターニングデバイス３をロードユニット７に移送してもよい。

別の実施形態において、パターニングデバイス３は、アンロードユニット８上でパターニングデバイス支持体２から取り外された後、パターニングデバイスステーション４へ戻されるのではなく、このアンロードユニット８上に保持されてもよい。パターニングデバイス支持体２上に支持されたパターニングデバイス３を、新しい投影段階後、ロードユニット７へ取り外し、その後、アンロードユニット８上のパターニングデバイス３を再びパターニングデバイス支持体２上に装着してもよい。このように、２つのパターニングデバイス３をパターニングデバイス支持体２上で何回も速やかに交換できる。

これから明らかとなるように、パターニングデバイス支持体２が保持デバイス１０から保持デバイス９まで移動しなければならない距離は比較的小さい（パターニングデバイス３の寸法とほぼ一致する）。その結果、この移動に要する時間も小さい。この移動は、交換の重要時間経路の一部を構成するので、パターニングデバイスの総交換時間が減少し、それにともなって、リソグラフィ装置全体のスループットを増加させることができる。

上記交換プロセスでは、パターニングデバイス支持体２をアンロードユニット８の上方位置からロードユニット７の上方位置へ移動させた。パターニングデバイス支持体２は高速かつ高加速度で移動できるので、パターニングデバイス支持体２はこれらの移動に非常に適している。しかしながら、別の実施形態では、パターニングデバイス支持体２が同一位置に留まり、ロードユニット７とアンロードユニット８がパターニングデバイス支持体２の下方を移動し、パターニングデバイスがアンロードユニット８上へ取り外された後にパターニングデバイス支持体２の下へロードユニット７を動かすことも可能である。しかしながら、そのような実施形態では、パターニングデバイス支持体２を移動させる実施形態と同じ交換時間を達成するためにロードユニット７用の高速および高加速度のモータを設けることが望ましい。パターニングデバイス支持体２とロードユニット７とアンロードユニット８との移動を組み合わせることも可能である。

上述の交換プロセスでは、パターニングデバイス３の交換を可能とするためにパターニングデバイス支持体２に対して上下方向に保持デバイス９および１０を近づけたり離したりする。一方でパターニングデバイスの交換を可能にし、他方でパターニングデバイスの平面と略平行な方向へのロードユニット７およびアンロードユニット８に対するパターニングデバイス支持体２の動きを安全なものにするために、このような上下移動が望ましい。より高い位置とより低い位置との間の距離は、一般に、実用上約１〜５ｍｍであり、例えば、約２ｍｍである。より高い位置またはより低い位置に保持されているパターニングデバイス３は、いずれも、本願で使用される略同一平面に保持されていると見なされる。

上述の実施形態では、保持デバイス９および保持デバイス１０を上下方向に移動させてパターニングデバイス支持体２による交換を可能にする。しかし、パターニングデバイス支持体２を上下方向に移動させて、パターニングデバイスの交換およびパターニングデバイスと略平行な方向への安全移動の両方を可能にすることも可能である。また、ロードユニット７とアンロードユニット８とパターニングデバイス支持体の組合せ移動も可能である。

図２および３の実施形態では、パターニングデバイス３はパターニングデバイス支持体２の下方に保持されている。その結果、パターニングデバイス支持体２とロードユニット７とアンロードユニット８との間の交換を可能にするために、ロードユニット７およびアンロードユニット８をパターニングデバイス支持体２の下方に配置する必要がある。別の実施形態において、パターニングデバイス３はパターニングデバイス支持体２の側方または上部に保持してもよい。そのような場合、パターニングデバイス支持体２の、パターニングデバイス３を支持する側と対向する側にロードユニット７およびアンロードユニット８を配置しなくてはならないことが明らかであろう。例えば、上述の実施形態では、それぞれパターニングデバイス支持体の側部および上方である。

図２から明らかなように、ロードユニット７は投影領域の隣に配置され、既述の通り、アンロードユニット８はロードユニット７の隣に配置される。その結果、交換段階中にパターニングデバイス３を交換するのにロードユニット７およびアンロードユニット８に達するためにパターニングデバイス支持体２が移動しなくてはらなない距離が最小となる。これらの移動は、パターニングデバイス交換の重要な時間経路（time path）の一部でもあるので、ロードユニット７への移動およびアンロードユニット８からの移動に要する時間は比較的少ない。

また、保持デバイス９および１０がパターニングデバイスを保持する平面は、投影中にパターニングデバイスが保持される平面（すなわち、投影面）とほぼ一致する。すなわち、パターニングデバイス３の交換のためにアンロードユニット８およびロードユニット７へ移動するときに、パターニングデバイス支持体２を（交換を可能とするための上述の小さな移動以外の）上下方向に移動したり回転させる必要がない。これにより、パターニングデバイス支持体２上のパターニングデバイス３の迅速かつ効率的に交換できるようになる。一般に、上述の特徴によってパターニングデバイス支持体２上のパターニングデバイス３の交換に要する時間が減少するので、リソグラフィ装置のスループットは実質的に増加する。

図２および他の図面に示されるシステムは、レンズ瞳フィルタおよび／またはレンズエレメントなど、投影システムの交換可能部品を交換するための交換システムとしても使用できることに注目されたい。交換デバイス１が図面に示されているようにデザインされることにより、パターニングデバイス３は投影システムの交換可能部品となり、パターニングデバイス支持体２は投影システムの交換可能部品を保持する支持体となろう。また、同一の交換デバイス１をパターニングデバイス３の交換および投影システムの交換可能部品の交換の両方に使用することが可能である。

図４は、２つのパターニングデバイス支持体２および２ａを有するリソグラフィ装置に特に適したパターニングデバイス交換デバイス１の別の実施形態を示す。２つ（またはそれより多い）パターニングデバイス支持体を有するリソグラフィ装置は、例えば、基板が連続して２種類（またはそれより多い種類）のパターニングデバイスを用いて露光を行なう二重露光またはスティッチングなど、異なるパターニングデバイスの使用が意図される投影プロセスに特に適している。パターニングデバイス支持体２および２ａを用いた効率的なパターニングデバイス３の交換を可能にするために、図４のパターニングデバイス交換デバイス１は、本願において図２および３について既述の部品の隣に、第２のロードユニット７ａおよび第２のアンロードユニット８ａを備える。第２のロードユニット７ａおよび第２のアンロードユニット８ａは、リニア型トランスポートユニット６および第２のパターニングデバイス支持体２ａによりパターニングデバイス３を交換するように構成されている。

第２のロードユニット７ａおよび第２のアンロードユニット８ａは、投影領域（点線でしめされる）を挟んでロードユニット７およびアンロードユニット８の反対側に配されている。このように、第１および第２のパターニングデバイス支持体２および２ａの両方について、リニア型トランスポートユニット６による交換が可能であると同時に、投影領域からロードユニットおよびアンロードユニットから投影領域までの最短距離が維持される。したがって、パターニングデバイス交換プロセスおいてスピードが重視される移動が小さく維持され（できる限り小さく維持されることが好ましい）、よってパターニングデバイスの交換中にこれらの移動に要する時間は最小限である。

第２のロードユニット７ａおよび第２のアンロードユニット８ａは隣り合わせに配置されるので、第２のロードユニット７ａおよび第２のアンロードユニット８ａの保持デバイスは、パターニングデバイスをほぼ近接してほぼ同一平面（好ましくは投影面）に保持するように構成される。パターニングデバイス支持体２ａ上のパターニングデバイスの装着および取外しは、図２および３の実施形態について本願明細書に既述されたように実行することができ、これによってパターニングデバイス３は第２のロードユニット７ａおよび第２のアンロードユニット８ａを介して交換される。

本実施形態では、リニア型トランスポートユニット６は１つのキャリアデバイス１１を備えている。別の実施形態では、パターニングデバイスの交換にさらに柔軟性を与えるために、リニア型トランスポートユニット６上に２つまたはそれより多いデバイスを配置することができる。そのような柔軟性は、二重露光またはスティッチング作業の場合に特に適したものとなり得る。

２つのパターニングデバイス支持体２、２ａが存在するので、一般的に、２種類の交換コンセプトが可能となる。第１のコンセプトでは、第１のパターニングデバイス支持体２上のパターニングデバイス３のパターンが基板上に投影されるときに第２のパターニングデバイス支持体２ａ上のパターニングデバイスの交換が行なわれ、逆の場合も同様である。他方のコンセプトでは、例えば二重露光作業中に、第１および第２のパターニングデバイス支持体内のパターニングデバイスがほぼ同時に交換され、したがって、両方のパターニングデバイスの交換後、両方のパターニングデバイスをパターン露光に速やかに相互使用できる。

図５に、２つのパターニングデバイス支持体２および２ａを有するリソグラフィ装置内のパターニングデバイス３交換用のパターニングデバイス交換デバイス１の別の代替実施形態が示されている。この実施形態では、パターニングデバイス交換デバイス１は、ロボット５、第１および第２のリニア型トランスポートユニット６および６ａ、第１および第２のロードユニット７および７ａ、ならびに第１および第２のアンロードユニット８および８ａを備えている。

ロボット５は、パターニングデバイスステーション４ならびに第１および第２のリニア型トランスポートユニット６および６ａを用いてパターニングデバイス３を交換するように構成されている。好適な実施形態において、第１のリニア型トランスポートユニット６はパターニングデバイス３をロードユニット７および７ａに輸送するために使用され、他方、第２のリニア型トランスポートユニット６ａはパターニングデバイス３をアンロードユニット８および８ａからパターニングデバイスステーション４へ輸送するために使用される。このように、きわめて実用的で好適に構成されたロジスティックシステムが得られる。しかし、前述したように、ロードユニットおよびアンロードユニットを、それぞれアンロードユニットおよびロードユニットとして使用することもでき、これによってリニア型トランスポートユニット６および６ａの機能を変化させることができる。

図５に配されているように２つのリニア型トランスポートユニット６および６ａを使用することは有利である。というのは、ロードユニット７および７ａならびにアンロードユニット８および８ａは投影領域（点線で示されている）のすぐ隣に配置することができるので、パターニングデバイス支持体２、２ａによって両方向に動かされる距離が小さく保たれ、また、リニア型トランスポートユニット６および６ａの隣に配置されるので、ロードおよびアンロードユニットとリニア型トランスポートユニット６および６ａとの間の交換も可能となるからである。このように、第２のリニア型トランスポートユニット６ａにより、パターニングデバイス３の交換に要する時間をさらに短縮できる。ロードユニット７および７ａならびにアンロードユニット８および８ａは、また、図２、３および４の実施形態について記載したように作ることもできる。ロードユニット７、７ａおよびアンロードユニット８、８ａの保持デバイスは、それぞれのロード／アンロードユニットに近接してパターニングデバイスを保持するように構成され、ほぼ同一平面（好ましくは投影面）に保持されるので、パターニングデバイス支持体２上のパターニングデバイスを取り外し、その後に装着するのに要する時間が、公知のリソグラフィ装置と比較して大幅に短縮される。

図６は、２つのパターニングデバイス支持体２および２ａを有するリソグラフィ装置内のパターニングデバイス３交換用のパターニングデバイス交換デバイス１のさらに別の実施形態を示す。この実施形態では、パターニングデバイス交換デバイス１は、ロボット５、リニア型トランスポートユニット６、第１および第２のロードユニット７および７ａ、ならびに第１および第２のアンロードユニット８および８ａを備えている。第１のロードユニット７および第１のアンロードユニット８ならびに第２のロードユニット７ａおよび第２のアンロードユニット８ａは、それぞれ単一のロード／アンロードユニット７／８および７ａ／８ａとして一体化されている。

ロボット５は、パターニングデバイスステーション４ならびにリニア型トランスポートユニット６を用いてパターニングデバイス３を交換するように構成されている。交換デバイスは１つのリニア型トランスポートユニット６しか備えていないが、ロードユニット７および７ａならびにアンロードユニット８および８ａの両方が投影領域（点線で示されている）のすぐ隣に配置されているので、パターニングデバイス支持体２、２ａによって両方向に動かされる距離が小さく保たれる。それぞれのパターニングデバイス支持体２，２ａおよびキャリアデバイス１１を用いて、ロード／アンロードユニット７／８、７ａ／８ａの一方の保持デバイス内のパターニングデバイスを交換できるようにするために、ロード／アンロードユニット７／８、７ａ／８ａは、図７について以下に詳述される４つの位置の間で輸送デバイス６の輸送方向と垂直な方向に移動可能となっている。

この実施形態でも、ロードユニット７、７ａおよびアンロードユニット８、８ａの保持デバイスがパターニングデバイスをそれぞれのロード／アンロードユニットに近接して保持するように構成されているので、パターニングデバイス支持体２上のパターニングデバイスを取外し、その後に装着するのに要する時間が、公知のリソグラフィ装置と比較して大幅に短縮される。ロード／アンロードユニット７／８および７ａ／８ａは、図２、３および４の実施形態について記載したように作ることもできる。

図７は、図６のパターニングデバイス交換デバイス１の一部分の側面図を示す。この実施形態では、ロードユニット７およびアンロードユニット８が単一のロード／アンロードユニット７／８に一体化されていることが明らかである。しかし、保持デバイス９および１０は異なる高さに配置されている。図７には、リニア型トランスポートユニット６も示されている。キャリアデバイス１１とパターニングデバイス支持体の底側とが異なる高さに配置されていることも分かる。このように、ロード／アンロードユニット７／８とパターニングデバイス支持体とキャリアデバイス１１との間のすべての交換を可能にするために、ロード／アンロードユニット７／８は水平方向に４つの位置の間で移動する必要があり、よって保持デバイス９、１０も異なる高さに配置される必要がある。

そのようなわけで、ロード／アンロードユニット７／８は、キャリアデバイス１１とアンロード保持デバイス１０との間でパターニングデバイス３を交換する間、その最も低い位置となり得る。ロード／アンロードユニット７／８の２番目に低い位置は、キャリアデバイス１１とロード保持デバイス９との間でパターニングデバイス３を交換する間に取られ得る。さらに、ロード／アンロードユニット７／８は、パターニングデバイス支持体２と装着時保持デバイス９との間でパターニングデバイス３を交換する間、その最も高い位置を取る。ロード／アンロードユニット７／８の２番目に高い位置は、パターニングデバイス支持体２とアンロード保持デバイス１０との間でパターニングデバイス３を交換する間に取られる。したがって、ロード／アンロードユニット７／８の高さは、ロード／アンロードユニット７／８が図４の左側から右側に移動されるのにつれて高くなる。

パターニングデバイスが配置されうる種々の高さは、本願では、すべて略同一平面にあると見なされる。

以上、パターニングデバイス支持体上のパターニングデバイスを交換するためのパターニングデバイス交換デバイスについて説明した。このような交換デバイスを他の可動オブジェクトに使用することも可能であるが、その場合、交換に要する時間が重要となり、例えば、リソグラフィ装置における時間経路では重大となる。交換デバイスは、例えば、基板ステーションと基板支持体との間の基板の交換に使用できる。そのような実施形態は、本発明の範囲内にあると見なされる。

本願に記載した交換デバイスは、レンズの瞳フィルタおよび／またはレンズエレメントなどの投影システムの交換可能部品の交換にも特に適している。投影システムのこれら部品は、ビーム投影中にこの部品の支持体と、投影システムの他の特性を得るために交換してもよい他の交換可能部品を保持するステーションとの間で交換してもよい。本発明の交換デバイスは、リソグラフィ装置内の単一デバイスとして、パターニングデバイスの交換および投影システムの交換可能部品の交換の両方に使用することもできる。

ここではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用法を特に言及しているが、本明細書記載のリソグラフィ装置には、集積光学システム、磁気ドメインメモリのガイドおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の用途があることを理解すべきである。このような別の用途においては、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」の使用は、それぞれより一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」の同義語と考えられることが当業者に自明である。本願明細書で言及される基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（一般に基板に対してレジスト層を塗布する、また露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツールで処理される。適用できるならば、本願明細書の開示内容を上記およびその他の基板処理ツールに適用しても良い。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを製造するために１回より多く処理される場合があり、したがって、本願明細書で使用する基板という用語は、既に複数回の処理がなされた層を含む基板を表すこともできる。

以上、本発明の実施形態の使用法を光リソグラフィに関連させて詳しく言及したが、本発明は、例えばインプリントリソグラフィなど他の用途で用いることができ、場合によっては光学リソグラフィに限定されないことが分かるであろう。インプリントリソグラフィでは、基板上に形成されるパターンはパターニングデバイスのトポグラフィによって規定される。基板に積層されたレジスト層にパターニングデバイスのトポグラフィを圧入し、その後すぐに電磁放射線、熱、圧力またはそれらの組合せを印加することによってレジストを硬化させる。レジスト硬化後、レジストにパターンが残った状態でレジストからパターニングデバイスが外される。

本願明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長あるいはその近辺の波長を有する）紫外（ＵＶ）放射および（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する）極紫外（ＥＵＶ）放射ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームをはじめとする、あらゆる種類の電磁放射を包含する。

「レンズ」という用語は、状況に応じ、屈折、反射、磁気、電磁および静電光学コンポーネントなど、さまざまなタイプの光学コンポーネントのうちのいずれか１つまたはそれらの組合せをさしていてよい。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、記載した以外の方法で本発明を実施できることも分かるであろう。例えば、本発明は、上述の方法を記載する機械読取可能な命令のシーケンスを１つまたはそれより多く含むコンピュータプログラムの形態を取ってもよく、そのようなコンピュータプログラムを内部に格納したデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態を取ることもできる。

上記各実施形態は、説明に役立てることを目的とするものであり、限定的なものではない。したがって、当業者には、記載されている請求の範囲から逸脱することなく、記載されている発明に変更を施せることが明らかであろう。

本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の第１の実施形態によるパターニングデバイス交換デバイスの平面図である。 図２の実施形態の側面図である。 本発明の第２の実施形態によるパターニングデバイス交換デバイスの平面図である。 本発明の第３の実施形態によるパターニングデバイス交換デバイスの平面図である。 本発明の第４の実施形態によるパターニングデバイス交換デバイスの平面図である。 図６の実施形態の側面図である。

Claims (11)

1. 放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
   放射ビームの断面にパターンを付与してパターン化された放射ビームを形成するように構成されているパターニングデバイスを投影面に支持するように構成されたパターニングデバイス支持体と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
   交換可能オブジェクト支持体を用いて交換可能オブジェクトを交換するように構成される交換デバイスであって、交換可能オブジェクト支持体はパターン化された放射ビームの投影中に交換可能オブジェクトを保持するように構成されており、交換デバイスはロードユニットおよびアンロードユニットを備えており、ロードユニットおよびアンロードユニットはそれぞれが交換可能オブジェクトを保持するための保持デバイスを有しており、ロードユニットの保持デバイスおよびアンロードユニットの保持デバイスは互いに概ね近接して配置され、かつパターン化された放射ビームの投影中に交換可能オブジェクトを交換可能オブジェクト支持体内に保持する平面と略平行な平面に交換可能オブジェクトを保持するように構成されている、交換デバイスと、
   を備えるリソグラフィ装置であって、
   交換可能オブジェクト支持体は保持デバイスのそれぞれを用いて交換可能オブジェクトを交換するように構成されており、
   交換デバイスは第２のロードユニットおよび第２のアンロードユニットを有する、リソグラフィ装置。
2. 放射ビームを調整するように構成された照明システムと、
   放射ビームの断面にパターンを付与してパターン化された放射ビームを形成するように構成されているパターニングデバイスを投影面に支持するように構成されたパターニングデバイス支持体と、
   基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   パターン化された放射ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
   交換可能オブジェクト支持体を用いて交換可能オブジェクトを交換するように構成される交換デバイスであって、交換可能オブジェクト支持体はパターン化された放射ビームの投影中に交換可能オブジェクトを保持するように構成されており、交換デバイスはロードユニットおよびアンロードユニットを備えており、ロードユニットおよびアンロードユニットはそれぞれが交換可能オブジェクトを保持するための保持デバイスを有しており、ロードユニットの保持デバイスおよびアンロードユニットの保持デバイスは互いに概ね近接して配置され、かつパターン化された放射ビームの投影中に交換可能オブジェクトを交換可能オブジェクト支持体内に保持する平面と略平行な平面に交換可能オブジェクトを保持するように構成されている、交換デバイスと、
   を備えるリソグラフィ装置であって、
   交換可能オブジェクト支持体は保持デバイスのそれぞれを用いて交換可能オブジェクトを交換するように構成されており、
   交換デバイスは第２のロードユニットおよび第２のアンロードユニットを備えており、
   交換デバイスがトランスポートユニットを有しており、トランスポートユニットは、１つまたはそれより多い交換可能オブジェクトを、少なくとも一つのロードユニットおよびアンロードユニットより、または、へ向かって移送するように構成され、かつ、少なくとも一つの第２のロードユニットおよび第２のアンロードユニットより、または、へ向かって移送するように構成されている、リソグラフィ装置。
3. 交換デバイスは第２のリニア型トランスポートユニットを備えており、第２のリニア型トランスポートユニットは１つまたはそれより多い交換可能オブジェクトを、少なくとも一つのロードユニットおよびアンロードユニットより、または、へ向かって移送するように構成され、かつ、少なくとも一つの第２のロードユニットおよび第２のアンロードユニットより、または、へ向かって移送するように構成されている、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 交換可能オブジェクトはパターニングデバイスであり、交換可能オブジェクト支持体はパターニングデバイス支持体である、請求項１乃至３の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
5. 交換可能オブジェクトは投影システムの交換可能部品であり、交換可能部品はレンズ瞳フィルタまたはレンズエレメントを含み、交換可能オブジェクト支持体は投影システムの部品用の支持体である、請求項１乃至４の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
6. ロードユニットの保持デバイスおよびアンロードユニットの保持デバイスは、交換可能オブジェクトを概ね同一平面に保持するように構成されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
7. 平面は投影面と概ね一致する、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 交換可能オブジェクト支持体はアンロードユニットの上方の位置からロードユニットの上方の位置へ移動するように構成されており、ロードユニットおよびアンロードユニットは、少なくとも保持デバイスを、交換される交換可能オブジェクトの主面に対し垂直な方向に移動させるようにそれぞれ構成されている、請求項１乃至７の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
9. 交換デバイスは、アンロードユニットが交換可能オブジェクト支持体の下方に配置される位置からロードユニットが交換可能オブジェクト支持体の下方に配置される位置へアンロードユニットおよびロードユニットを移動させるように構成されており、ロードユニットおよびアンロードユニットは、少なくとも保持デバイスを、交換される交換可能オブジェクトの主面と垂直な方向に移動させるようにそれぞれ構成されている、請求項１乃至７の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
10. 交換デバイスはリニア型トランスポートユニットを備え、リニア型トランスポートユニットは１つまたはそれより多いオブジェクトを、ロードユニットおよび／またはアンロードユニットより、または、へ向かって移送するように構成されている、請求項１乃至９の何れか一項に記載のリソグラフィ装置。
11. トランスポートユニットは、交換可能オブジェクトを所望の方向に回転させるように構成された回転ユニットを備える、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。

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