JP4976483B2 - リソグラフィ装置及び基板ステージ補償を利用したデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びデバイスを製造するための方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板（たとえば形状が実質的に円形又は多角形、たとえば長方形のシリコン・ウェハ又はガラス板）の目標部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク又はレチクルとも呼ばれているパターニング・デバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンは、基板上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイの一部が含まれている）に転送される。

パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射線感応材料（レジスト）の層への画像化を介して実施される。通常、１枚の基板には、順次パターン化される目標部分に隣接する回路網が含まれている。

従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行又は非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるスキャナがある。また、パターンを基板にインプリント（ｉｍｐｒｉｎｔ）することによってパターニング・デバイスから基板へパターンを転送することも可能である。

パターニング・デバイスは、プログラム可能ミラー・アレイ又はプログラム可能ＬＣＤアレイなどの個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを備えたパターニング・アレイをマスクの代わりに備えることも可能である。マスク構成が存在しているのはソフトウェアの中だけであるため、マスクをベースとするシステムと比較すると、このようなシステムを使用することによって、より迅速に、且つ、はるかに少ないコストでパターンを変更することができる。

パターニング・デバイスを使用して、回路パターンではなく、他のパターン、たとえばフラット・パネル・ディスプレイのためのカラー・フィルタ・パターン即ちドットのマトリックスを生成することも可能である。フラット・パネル・ディスプレイ基板の形状は長方形であってもよい。このタイプの基板を露光するために設計されたリソグラフィ装置は、長方形の基板の幅全体をカバーする露光領域、或いは基板の幅の一部（たとえば基板の幅の半分）をカバーする露光領域を提供することができる。基板は、マスク即ちレチクルが投影ビームで同期走査されている間、露光領域の真下の部分が走査される。このようにして基板にパターンが転送される。露光領域が基板の幅全体をカバーしている場合、露光は単一走査で完了する。露光領域がたとえば基板の幅の半分をカバーしている場合、通常、第１の走査が終了した後、基板の残りの部分を露光するべく基板が横方向に移動し、さらに走査が実行される。

基板は、従来、基板サポート（基板ステージとも呼ばれている）の上で支持されており、複数の自由度、たとえばＸ、Ｙ及びＺ方向に基板サポートを移動させ、また、ＸＹＺの座標系を考慮する場合、Ｒｘ、Ｒｙ及びＲｚ方向に基板サポートを移動させるための適切な駆動装置が基板サポートに結合されている。基板サポートが移動している間に生成される反力は、基板サポートが移動可能に取り付けられているマシン・フレームのたとえば空気軸受に伝達される。

マシン・フレームは、光源及び投影光学系を備えることができ、それらが相俟って、リソグラフィ装置内の基板上に画像化されるパターン化された放射ビームを生成している。基板は、詳細には放射ビームに対してＸＹ平面内に高い精度で配置しなければならない。

通常、基板のサイズが大きくなると、基板サポートの寸法も大きくなり、それと同時に、必要な静的寸法安定性及び動的寸法安定性の両方を維持するべく基板サポートの質量が増加する。一例として、フラット・パネル・ディスプレイの基板はサイズの大きい基板である。比較的質量の大きい基板サポートを高速で移動させるためには、基板サポート・ドライブを使用して大きい力を生成しなければならず、また、それと同時に高い位置精度が不可欠である。

マシン・フレームに対する基板サポートの位置を高い精度で制御することは、基板サポート・ドライブがたとえば約５０Ｈｚの広い相対サーボ帯域幅を有していることを意味している。しかしながら、基板サポート位置制御帯域幅は、基板サポートの内部力学、より詳細にはマシン・フレーム及び投影光学系の内部力学によって制限されている。マシン・フレーム及び投影光学系はその質量が大きいため、広い基板サポート位置制御帯域幅を可能にする高い固有振動数でこれらのコンポーネントの内部力学を設計することは不可能であり、そのために基板サポートの性能が許容不可能な性能になっている。

したがって、質量の大きい基板サポートを高い精度で位置決めすることができるよう、基板サポート位置制御帯域幅を広くするシステム及び方法が必要である。

本発明の一実施例によれば、照明システムと、パターニング・サポートと、パターニング・デバイスと、基板サポートと、マシン・フレームと、投影システムと、基板サポート・デバイスとを備えたリソグラフィ装置が提供される。照明システムによって放射ビームが条件付けられる。パターニング・サポートによってパターニング・デバイスが支持される。パターニング・デバイスによって放射ビームがあるパターンでパターン化され、それによりパターン化された放射ビームが形成される。基板サポートによって基板が支持される。マシン・フレームによって基板サポートが支持される。投影システムによって基板の目標部分にパターン化された放射ビームが投射される。基板サポート・ドライブは、基板サポートを少なくとも１つの方向に移動させるようになされている。

別法としては、リソグラフィ装置は、たわみ継手を介してマシン・フレームに結合された反動質量を有することができ、基板サポート・ドライブは、基板サポートと反動質量の間に少なくとも１つの方向の力を生成するようになされている。

他の実施例では、リソグラフィ装置は、マシン・フレームによって移動可能に支持されたつり合い質量を有することができ、基板サポート・ドライブは、基板サポートとつり合い質量の間に少なくとも１つの方向の力を生成するようになされている。

さらに他の実施例では、リソグラフィ装置は、マシン・フレームとは切り離して取り付けられたベース・フレームを有することができ、基板サポート・ドライブは、基板サポートとベース・フレームの間に少なくとも１つの方向の力を生成するようになされている。

他の実施例では、リソグラフィ装置は、マシン・フレームとは切り離して取り付けられたベース・フレームを有することができ、基板サポート・ドライブは、基板サポートとベース・フレームの間に少なくとも１つの方向の力を生成するようになされており、基板サポート・ドライブは、直列に配置された短ストローク・ドライブ及び長ストローク・ドライブを備えている。

本発明の他の実施例によれば、パターン化された放射のビームを基板に投射するステップと、基板をマシン・フレームに対して支持するように構築された基板サポートを提供するステップと、基板サポートとマシン・フレームにたわみ結合された反動質量との間に少なくとも１つの方向の力を生成することによって基板サポートを少なくとも１つの方向に移動させるステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明のさらに他の実施例によれば、パターン化された放射のビームを基板に投射するステップと、基板をマシン・フレームに対して支持するように構築された基板サポートを提供するステップと、基板サポートとマシン・フレームによって移動可能に支持されたつり合い質量との間に少なくとも１つの方向の力を生成することによって基板サポートを少なくとも１つの方向に移動させるステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明のさらに他の実施例によれば、パターン化された放射のビームを基板に投射するステップと、基板をマシン・フレームに対して支持するように構築された基板サポートを提供するステップと、基板サポートとマシン・フレームから切り離して取り付けられたベース・フレームとの間に少なくとも１つの方向の力を生成することによって基板サポートを少なくとも１つの方向に移動させるステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

以下、本発明の他の実施例、特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作について、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本明細書に組み込まれ、且つ、本明細書の一部を形成している添付の図面は、本発明の１つ又は複数の実施例を示したもので、以下の説明と共に本発明の原理をよりよく説明し、且つ、当業者による本発明の構築及び使用を可能にする役割を果している。

以下、本発明について、添付の図面を参照して説明する。図において、同様の参照番号は、全く同じ構成要素又は機能的に類似した構成要素を表している。また、参照番号の左端の１つ又は複数の桁は、その参照番号が最初に出現する図面を識別している。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の略図である。 リソグラフィ装置の主要コンポーネントをモデル化した構造を示す略図である。 本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の主要コンポーネントをモデル化した構造を示す略図である。 本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置の主要コンポーネントをモデル化した構造を示す略図である。 本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置の主要コンポーネントをモデル化した構造を示す略図である。 本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置の主要コンポーネントをモデル化した構造を示す略図である。 本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置の主要コンポーネントをモデル化した構造を示す略図である。 本発明の一実施例による、図５又は７に示す構造の一部を示す略斜視図である。

概説
特定の構成及び配置が説明されているが、それらは単に例示を目的としたものにすぎないことを理解されたい。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく他の構成及び配置を使用することができることは当業者には認識されよう。他の様々なアプリケーションにも本発明を使用することができることは当業者には明らかであろう。

図１は、本発明の一実施例による一般的なリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射、ＤＵＶ、ＥＵＶ又は他の適切な任意の放射）を条件付けるようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬ、及びパターニング・デバイス（たとえば静的又は動的パターニング・デバイス）ＭＡを支持するように構築された、特定のパラメータに従って該パターニング・デバイスを正確に位置決めするようになされた第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニング・デバイス支持構造（たとえばパターン・デバイス・テーブル）ＭＴを備えている。また、このリソグラフィ装置は、基板（たとえばレジスト被覆ウェハ又はガラス・フラット・パネル・ディスプレイ基板）Ｗを保持するように構築された、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするようになされた第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル又はガラス基板テーブル）ＷＴ即ち「基板サポート」を備えている。このリソグラフィ装置は、さらに、パターニング・デバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイが含まれている）に投影するようになされた投影システム（たとえば屈折投影レンズ系）ＰＳを備えている。

照明システムは、放射を導き、整形し、或いは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネント若しくは他のタイプの光学コンポーネント、又はそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

パターニング・デバイス支持構造はパターニング・デバイスを支持している。つまり、パターニング・デバイス支持構造はパターニング・デバイスの重量を支えている。パターニング・デバイス支持構造は、パターニング・デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターニング・デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニング・デバイスを保持している。パターニング・デバイス支持構造には、パターニング・デバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法又は他のクランプ技法を使用することができる。パターニング・デバイス支持構造は、たとえば必要に応じて固定又は移動させることができるフレーム又はテーブルであってもよい。パターニング・デバイス支持構造は、パターニング・デバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はすべて、静的パターニング・デバイスであれ、或いは動的パターニング・デバイスであれ、より一般的な「パターニング・デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「パターニング・デバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに移相フィーチャ又はいわゆる補助フィーチャが含まれている場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

パターニング・デバイスは、透過型であっても或いは反射型であってもよい。パターニング・デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいてはよく知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラー・マトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、たとえば使用する露光放射に適した、若しくは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系、又はそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した、或いは反射型マスクを使用した）タイプの装置であってもよい。

リソグラフィ装置は、２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル即ち「基板サポート」（及び／又は複数のマスク・テーブル即ち「マスク・サポート」）を有するタイプの装置であってもよい。このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブル即ちサポートを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブル即ちサポートを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブル即ちサポートに対して予備ステップを実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であってもよい。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法を使用することにより、投影システムの開口数を大きくすることができる。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。

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取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するようになされたアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。

パターニング・デバイス支持構造（たとえばマスク・テーブルＭＴ）の上に保持されているパターニング・デバイス（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニング・デバイスによってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉デバイス、直線エンコーダ又は容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、又は走査中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴ即ち「基板サポート」の移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現することができる。

ステッパの場合（スキャナではなく）、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図には専用目標部分を占有している基板アライメント・マークが示されているが、基板アライメント・マークは、目標部分と目標部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメント・マークは、スクライブ・レーン・アライメント・マークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にマスク・アライメント・マークを配置することができる。

図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。

１．ステップ・モード：マスク・テーブルＭＴ即ち「マスク・サポート」及び基板テーブルＷＴ即ち「基板サポート」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全体が目標部分Ｃに１回で投影される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴ即ち「基板サポート」がＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。

２．走査モード：放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ即ち「マスク・サポート」及び基板テーブルＷＴ即ち「基板サポート」が同期走査される（即ち単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴ即ち「マスク・サポート」に対する基板テーブルＷＴ即ち「基板サポート」の速度及び方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。

３．その他のモード：プログラム可能パターニング・デバイスを保持するべくマスク・テーブルＭＴ即ち「マスク・サポート」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目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴ即ち「基板サポート」が移動又は走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴ即ち「基板サポート」が移動する毎に、或い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ム可能パターニング・デバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターニング・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。微小レンズ・アレイをマスクレス・システムの投影システムに使用する場合、ピクセル格子画像化を使用して、パターニング・デバイスから微小レンズ・アレイを介して基板へパターンを露光することができる。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態、或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

図２は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置２のいくつかの主要コンポーネントを示したものである。理解を容易にするために、これらのコンポーネントは、機械動的モデルに基づく単純な幾何学形状で示されている。リソグラフィ装置２は、ばね部材ＳＭ１によって相互接続された２つの質量部分ＭＦ１及びＭＦ２としてモデル化されたマシン・フレーム質量ＭＦ、ばね部材ＳＭ２によってマシン・フレーム質量部分ＭＦ１に接続された投影光学系質量ＯＰ、及び基板ステージ電動機ＳＳＭによって両矢印４の方向に移動させることができる基板ステージ質量ＳＳを備えている。両矢印４の方向は、主走査方向に対して平行であってもよいが、この機械モデルは、基板ステージ質量ＳＳの他の移動方向を表すことも可能である。基板ステージ質量ＳＳは、たとえばエア・マウントを備えた取付け部材ＭＭ１を介してマシン・フレーム質量部分ＭＦ２の上に移動可能に取り付けられている。マシン・フレーム質量部分ＭＦ１及びＭＦ２は、たとえばエア・マウント又は他のソフト・マウントを備えた取付け部材ＭＭ２によって床６の上に取り付けられている。ばね部材ＳＭ１及びＳＭ２は、そのばね部材にそれぞれ接続されている質量と質量の間、及びそれらの質量中のたわみ性を表している。このたわみ性は、それらの質量構造の内部たわみ性であっても、或いは質量と質量の間の接続部に組み込まれた外部たわみ性であってもよい。基板ステージ質量ＳＳは、電力を供給し、冷却し、且つ、情報を転送するためのケーブル及び配管スラブ８（臍の緒（ｕｍｂｉｌｉｃａｌ）とも呼ぶことができる）によってマシン・フレーム質量部分ＭＦ２に接続されている。

図２に示す実施例の動作の場合、基板ステージ電動機ＳＳＭによって生成される、基板ステージ質量ＳＳ（たとえば約１，０００ｋｇを超える質量であってもよい）をマシン・フレーム質量ＭＦに対して移動させるための力が、反力としてマシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰに直接作用する。固有振動数が約１００Ｈｚよりはるかに低いマシン・フレーム質量ＭＦ、投影光学系質量ＯＰ及び取付け部材ＭＭ２の固有振動数を考慮すると、基板ステージ電動機を制御することによって基板ステージ質量ＳＳの位置決めを制御している位置制御システムは、約１０Ｈｚの狭い帯域幅しか有することができず、そのために場合によっては基板ステージＳＳの位置決めにマイクロメートル程度の許容不可能な誤差が生じることがある。

図３は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置１００の機械動的モデルを示したものである。図２に示すコンポーネントと類似したコンポーネントは、同じ参照記号で示されている。図３に示す実施例は、基板ステージ電動機ＳＳＭがマシン・フレームＭＦに直接結合されていない点、及び基板ステージ電動機ＳＳＭがマシン・フレーム質量ＭＦに反力を直接加えていない点で図２に示す実施例とは異なっている。図３に示す実施例では、基板ステージ電動機ＳＳＭは反動質量ＲＭに結合されており、ばね部材ＳＭ３、たとえば軟質ばねを介してマシン・フレーム質量ＭＦに接続されている反動質量ＲＭに反力を加えている。

図３に示す実施例の動作の場合、基板ステージ電動機ＳＳＭが基板質量ＳＳを移動させる際に生成される反力がフィルタリングされるようになる。このフィルタリング特性は、マシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰの加振が本質的に除去されるように選択することができる。反動質量ＲＭの固有振動数が低い振動数、たとえば約１０Ｈｚ未満になるように設計されている場合、基板ステージ電動機を制御している制御システムは、反動質量ＲＭの固有振動数によって位置誤差に影響が及ぶことにはなるが、制御システムの良好な安定性を維持しつつ、その帯域幅がもっと大きい桁の帯域幅になるように設計することができる。

図４は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置１０２の機械動的モデルを示したものである。図２に示すコンポーネントと類似したコンポーネントは、同じ参照記号で示されている。図４に示す実施例は、基板ステージ電動機ＳＳＭがマシン・フレームＭＦに直接結合されていない点、及び基板ステージ電動機ＳＳＭがマシン・フレーム質量ＭＦに反力を直接加えていない点で図２に示す実施例とは異なっている。図４に示す実施例では、基板ステージ電動機ＳＳＭはつり合い質量ＢＭに結合されており、たとえば空気軸受を備えた取付け部材ＭＭ３を介してマシン・フレーム質量ＭＦの上に移動可能に取り付けられているつり合い質量ＢＭに反力を加えている。

図４に示す実施例の動作の場合、基板ステージ電動機ＳＳＭが基板ステージ質量ＳＳを移動させる際に生成される反力は、本質的にマシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰに影響しない。したがって、マシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰの力学は、基板ステージ電動機を制御することによって基板ステージ質量ＳＳの位置決めを制御するための位置制御システムの中では本質的に何の役割も果していない。したがって、基板ステージ質量ＳＳの位置誤差を必要な仕様の範囲内に維持することができる。

図５は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置１０４の機械動的モデルを示したものである。図２に示すコンポーネントと類似したコンポーネントは、同じ参照記号で示されている。図５に示す実施例は、基板ステージ電動機ＳＳＭがマシン・フレーム質量ＭＦに直接結合されていない点、及び基板ステージ電動機ＳＳＭがマシン・フレーム質量ＭＦに反力を直接加えていない点で図２に示す実施例とは異なっている。図５に示す実施例では、基板ステージ電動機ＳＳＭはベース・フレーム質量ＢＦに結合されており、床６と同じ床であっても、或いは床６とは別の床であってもよい床１６に接続されているベース・フレーム質量に反力を加えている。

図５に示す実施例の動作の場合、基板ステージ電動機ＳＳＭが基板ステージ質量ＳＳを移動させる際に生成される反力は、本質的にマシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰに影響しない。したがって、マシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰの力学は、基板ステージ電動機ＳＳＭを制御することによって基板ステージ質量ＳＳの位置決めを制御するための位置制御システムの中では本質的に何の役割も果していない。したがって、基板ステージ質量ＳＳの位置誤差を必要な仕様の範囲内に維持することができる。

図５に示す実施例の場合、図２〜４の場合と同様、基板ステージ質量ＳＳとマシン・フレーム質量部分ＭＦ２の間にケーブル及び配管スラブ８を接続することができる。しかしながら、マシン・フレーム質量ＭＦに接続する代わりに、図５の線８及び９で示すように、基板ステージ質量ＳＳとベース・フレーム質量ＢＦの間にケーブル及び配管スラブ８を接続することも可能である。ケーブル及び配管スラブ８は、いずれの実施例においても、基板ステージ質量ＳＳの様々な位置に様々な外乱力を生成することに留意されたい。基板ステージ質量ＳＳを正確に位置決めするためには、これらの力が数ニュートンを超えてはならない。しかしながらこれらの外乱力は実際にはもっと桁が大きく、そのために位置決め誤差が必要な仕様を超えることもある。以下で説明する本発明の実施例によれば、ケーブル及び配管スラブ８によって生成される外乱力を最小化することができる。

図６は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置１０６の機械モデルを示したものである。図５に示すコンポーネントと類似したコンポーネントは、同じ参照記号で示されている。図６に示す実施例は、基板ステージ電動機ＳＳＭが、短ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ１及び長ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ２の２つの個別電動機によって形成されている点で図５に示す実施例とは異なっている。短ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ１及び長ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ２は、いずれも２つの部分を備えている。短ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ１の２つの部分のうちの一方は、基板ステージ質量ＳＳに結合されており、短ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ１のもう一方の部分は、空気軸受などの取付け部材ＭＭ４の上に取り付けられたケーブル・シャットル質量ＣＳを介して長ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ２の２つの部分のうちの一方に結合されている。長ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ２のもう一方の部分は、ベース・フレーム質量ＢＦに結合されている。

図６に示す実施例の動作の場合、基板ステージ質量ＳＳが移動する際に生成される反力は、短ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ１、ケーブル・シャットル質量ＣＳ及び長ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ２を介してベース・フレーム質量ＢＦに伝達される。この反力は、本質的にマシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰには影響しない。したがって、マシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰの力学は、基板ステージ電動機ＳＳＭ１及びＳＳＭ２を制御することによって基板ステージ質量ＳＳの位置決めを制御するための位置制御システムの中では本質的に何の役割も果していない。したがって、基板ステージ質量ＳＳの位置誤差を必要な仕様の範囲内に維持することができる。

図６に示す実施例では、ケーブル及び配管スラブの第１の部分１０は、基板ステージ質量ＳＳとケーブル・シャットル質量ＣＳの間に接続され、ケーブル及び配管スラブの第２の部分１１は、ケーブル・シャットル質量ＣＳとベース・フレーム質量ＢＦの間に接続されている。ケーブル及び配管スラブ１０、１１は、マシン・フレーム質量ＭＦには接続されていない。短ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ１はそのストロークが限られているため、極めて直線的に設計することができ、したがって極めて正確に設計することができる。ケーブル・シャットル質量ＣＳの移動は、基板ステージ質量ＳＳの移動に従うため、ケーブル及び配管スラブの部分１０は、事実上、基板ステージ質量ＳＳに対して一切の外乱力を生成しない。長ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ２は、ケーブル及び配管スラブの部分１１によって生成される外乱力の影響を打ち消している。

図７は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置１０８の機械動的モデルを示したものである。図６に示すコンポーネントと類似したコンポーネントは、同じ参照記号で示されている。図７に示す実施例は、基板ステージ電動機ＳＳＭが基板ステージ質量ＳＳとベース・フレーム質量ＢＦの間に配置されている点、及びケーブル・シャットル質量ＣＳがケーブル・シャットル電動機ＣＳＭによって基板ステージ質量ＳＳから個別に移動する点で図６に示す実施例とは異なっている。

図５に示す実施例と同様、図７に示す実施例の動作の場合、基板ステージ質量ＳＳが移動する際に生成される反力は、基板ステージ電動機ＳＳＭを介してベース・フレーム質量ＢＦに伝達される。この反力は、本質的にマシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰには影響しない。したがって、マシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰの力学は、基板ステージ電動機ＳＳＭを制御することによって基板ステージ質量ＳＳの位置決めを制御するための位置制御システムの中では本質的に何の役割も果していない。したがって、基板ステージ質量ＳＳの位置誤差を必要な仕様の範囲内に維持することができる。

図７に示す実施例の場合、ケーブル・シャットル質量ＣＳが移動する際に生成される反力は、ケーブル・シャットル電動機ＣＳＭを介してベース・フレーム質量ＢＦに伝達される。また、この反力も本質的にマシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系ＯＰには影響しないため、マシン・フレーム質量ＭＦ及び投影光学系質量ＯＰの力学は、基板ステージ電動機ＳＳＭを制御することによって基板ステージ質量ＳＳの位置決めを制御するための位置制御システムの中では本質的に何の役割も果していない。

基板ステージ電動機ＳＳＭ及びケーブル・シャットル電動機ＣＳＭはいずれも広い動作範囲を有しており、ケーブル・シャットル電動機ＣＳＭの移動は、基板ステージ電動機ＳＳＭの移動を追従するようになされている。ケーブル・シャットル電動機ＣＳＭは、ケーブル及び配管スラブの部分１１によって生成される外乱力の影響を打ち消している。図６に示す実施例のケーブル・シャットル質量ＣＳに接続されている長ストローク基板ステージ電動機ＳＳＭ２とは異なり、図７に示す実施例のケーブル・シャットル質量ＣＳに接続されているケーブル・シャットル電動機ＣＳＭは、それほど強力な電動機である必要はない。

図８は、本発明の一実施例による、ベース・フレーム質量に対する基板ステージ電動機を介した基板ステージ質量ＳＳのサポートを示したものである。座標系Ｘ、Ｙ、Ｚは、以下の説明を参照し易くするために規定されたものである。基板ステージ質量ＳＳは、重心がダッシュ線１２０で示す平面に位置している長方形のボディとして略図で示されている。基板ステージ質量ＳＳは、長方形のパネルとして略図で示されている基板Ｗを支持している。しかしながら、基板には異なる様々な幾何構造を持たせることができ、また、実質的に円形又は他の丸い円周或いは多角形の円周を持たせることも可能である。基板ステージ質量ＳＳは、たとえば空気軸受を使用して、マシン・フレーム質量ＭＦ上即ちマシン・フレーム質量ＭＦ２上（図７）でＺ方向に支持することができる。基板ステージ質量ＳＳの両側には、Ｘ方向及びＹ方向の力を提供することができるリニア基板ステージ・モータＬＭ１及びＬＭ２が提供されている。リニア基板ステージ・モータＬＭ１及びＬＭ２の各々の回転子は、基板ステージ質量ＳＳの両側にそれぞれ取り付けられており、リニア基板ステージ・モータＬＭ１及びＬＭ２の各々の固定子は、細長いエレメントＥＥ１によってマシン・フレーム質量ＭＦの上にＺ方向に支持されている。リニア基板ステージ・モータＬＭ１及びＬＭ２の各々の固定子は、さらに、細長いエレメントＥＥ２によってベース・フレーム質量ＢＦ（略図で示されている）の上にＸ方向に支持されている。リニア基板ステージ・モータＬＭ１及びＬＭ２の各々の固定子は、さらに、細長いエレメントＥＥ３によってベース・フレーム質量ＢＦ（略図で示されている）の上にＹ方向に支持されている。

細長いエレメントＥＥ１〜ＥＥ３は、必要な力を生成するために必要な数だけ提供することができ、また、必要な配置で提供することができる。細長いエレメントＥＥ１〜ＥＥ３は、その長手方向に剛直であり、長手方向に直角の１つ又は複数の方向に対してはその剛直性が小さい（柔軟である）。細長いエレメントＥＥ１〜ＥＥ３は、それらに限定されないが、スプリット、板ばね又は他の類似したエレメントであってもよい。基板ステージ質量ＳＳがリニア基板ステージ・モータＬＭ１及びＬＭ２によってＸ方向及び／又はＹ方向に移動しても、実質的に反力がマシン・フレーム質量ＭＦに伝達されることはない。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）、度量衡学ツール及び／又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

また、本発明による実施例の使用について、とりわけ光リソグラフィのコンテキストの中で参照されているが、本発明は、他のアプリケーション、たとえばインプリントリソグラフィに使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。インプリントリソグラフィの場合、基板に生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画定される。パターニング・デバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニング・デバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長或いはその近辺の波長の放射）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント及び静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つ又は組合せを意味している。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。たとえば本発明は、上で開示した方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含んだコンピュータ・プログラムの形態を取ることができ、或いはこのようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体（たとえば半導体記憶装置、磁気ディスク又は光ディスク）の形態を取ることができる。

結論
以上、本発明の様々な実施例について説明したが、以上の説明は単なる実施例を示したものにすぎず、本発明を何ら制限するものではないことを理解されたい。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明の形態及び細部に様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の見解及び範囲は、上で説明した例示的実施例によっては一切制限されず、唯一、特許請求の範囲の各請求項及びそれらの均等物によってのみ定義されるものとする。

特許請求の範囲の解釈に際しては、発明の開示及び要約書の節ではなく、実施例の節を使用するべく意図されていることを理解されたい。発明の開示及び要約書の節には、一人又は複数の発明者が意図している本発明の１つ又は複数の例示的実施例が示されているが、すべての例示的実施例が示されているわけではない。したがって発明の開示及び要約書の節には、本発明及び特許請求の範囲を制限することは一切意図されていない。

Claims (4)

1. リソグラフィ装置であって、
   パターン化された放射ビームを供給するパターニング・デバイスを支持するパターニング・デバイス・サポートと、
   基板を支持する基板サポートと、
   前記基板サポートを少なくとも１つの方向に移動可能に支持するマシン・フレームと、
   前記パターニング・デバイスからのパターン化された放射ビームを前記基板の目標部分に投射する投影システムと、
   前記マシン・フレームとは切り離して取り付けられたベース・フレームと、
   直列に配置された短ストローク・ドライブ及び長ストローク・ドライブからなり、前記基板サポートと前記ベース・フレームの間に少なくとも１つの方向の力を生成するように構成された基板サポート・ドライブと、
   前記短ストローク・ドライブと前記長ストローク・ドライブとの間で少なくとも１つの方向に移動可能に前記マシン・フレームによって支持され、前記基板サポートに少なくとも電力を供給するためのフレキシブルなケーブルが取り付けられるケーブルシャットルと、
   を備えたリソグラフィ装置。
2. 前記ケーブルの第１の部分が前記基板サポートと前記ケーブルシャットルの間に接続され、前記ケーブルの第２の部分が前記ケーブルシャットルと前記ベース・フレームの間に接続されることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. リソグラフィ装置であって、
   パターン化された放射ビームを供給するパターニング・デバイスを支持するパターニング・デバイス・サポートと、
   基板を支持する基板サポートと、
   前記基板サポートを少なくとも１つの方向に移動可能に支持するマシン・フレームと、
   前記パターニング・デバイスからのパターン化された放射ビームを前記基板の目標部分に投射する投影システムと、
   前記マシン・フレームとは切り離して取り付けられたベース・フレームと、
   前記基板サポートと前記ベース・フレームの間に少なくとも１つの方向の力を生成するように構成された基板サポート・ドライブと、
   少なくとも１つの方向に移動可能に前記マシン・フレームによって支持され、前記基板サポートに少なくとも電力を供給するためのフレキシブルなケーブルが取り付けられるケーブルシャットルと、
   前記ケーブルシャットルと前記ベース・フレームの間に少なくとも１つの方向の力を生成するように構成されたケーブルシャットル・ドライブと、
   を備えたリソグラフィ装置。
4. 前記ケーブルの第１の部分が前記基板サポートと前記ケーブルシャットルの間に接続され、前記ケーブルの第２の部分が前記ケーブルシャットルと前記ベース・フレームの間に接続されることを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。

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