JP2009141371A - リソグラフィ投影装置に使うための平衡位置決めシステム - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ投影装置の精度を損う振動の主な原因である、マスクまたは基板テーブルを駆動する際の反力、特に偏揺れモーメントを容易に吸収できる平衡位置決めシステムを提供する。
【解決手段】この投影システムのベースに対して少なくともＹ方向に自由に動けるように支持した二つの平衡質量２０、３０の上に、マスクを坦持するマスクテーブルＭＴをＸＹ平面で自由に動けるように支持する。マスクの位置決めのためには、このマスクテーブルＭＴをそれと平衡質量２０、３０の間に作用する駆動装置１８、１７によってＹ方向に駆動し、１９によってＸ方向に駆動し、その反力を平衡質量で吸収する。これらの駆動装置互いに逆方向に駆動すれば、偏揺れ運動を相殺するために必要なトルクが得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、平衡位置決めシステムに関する。更に詳しくは、この発明は、リソグラフィ投影装置であって：放射線の投影ビームを供給するための放射線システム；マスクを保持するための第１物体テーブル；基板を保持するるための第２物体テーブル；およびこのマスクの被照射部分をこの基板の目標部分上に結像するための投影システムを含む投影装置でそのようなシステムを使用することに関する。

簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが；この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、反射屈折性光学素子および電荷粒子光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。この放射線システムもこの放射線の投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶこともある。その上、この第１および第２物体テーブルを、それぞれ、“マスクテーブル”および“基板テーブル”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ以上のマスクテーブルおよび／または二つ以上の基板テーブルを有する形式でもよい。そのような“多段ステージ”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のステージで行い、一方一つ以上の他のステージを露出に使ってもよい。ツインステージ・リソグラフィ装置は、例えば、国際特許出願ＷＯ９８／２８６６５およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある。

リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、マスク（レチクル）がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含んでもよく、このパターンを、感光材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接するダイの全ネットワークを含み、それらをこのマスクを介して、一度に一つずつ、順次照射する。一つの型式のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置 ― 普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ ― では、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、国際特許出願ＷＯ９７／３３２０５から収集することができる。

リソグラフィ装置では、マスク（レチクル）および基板（ウエハ）をナノメータ精度に位置決めするために使う加速力に対する機械フレーム上の反力が、この装置の精度を損う振動の主な原因である。振動の影響を最小にするために、絶縁した測定フレームを設けて、その上に全ての位置検知装置を取付け、全ての反力を、この装置の残りから隔離した、所謂力または反力フレームへ伝えることが可能である。

ＵＳ５，２０８，４９７は、駆動力の反力を、通常被駆動質量より重く且つこの装置の残りに対して自由に動ける平衡質量へ伝えるシステムを記載する。この反力は、この平衡質量の加速に消費し、この装置の残りにそれ程影響しない。しかし、ＵＳ５，２０８，４９７に開示する概念は、一方向の反力に対してだけ有効で、多自由度のシステムには容易には拡張できない。平面内で３自由度で動き得る平衡質量は、ＷＯ９８／４０７９１およびＷＯ９８／２８６６５（上記）に記載してある。

ＥＰ−Ａ−０，５５７，１００は、反力が等しく且つ反対であり、それで相殺するように、二つの質量を反対方向に能動的に駆動することに頼るシステムを記述する。記載してあるこのシステムは、２次元で動作するが、この平衡質量の能動的位置決めが主物体を駆動するものと同じ品質および性能の第２の位置決めシステムを必要とする。

上記のシステムのどれも、被駆動質量の回転位置の調整によって、または被駆動物体に加える力の作用線とその質量中心の間の整列不良のために生ずるかも知れない偏揺れモーメントを相殺するのに特に有効ではない。

ＵＳ５，８１５，２４６は、ＸＹ平面で自由に動ける、即ち、ＸおよびＹ方向に並進し且つＺ方向に平行な軸周りに回転できる、第１平衡質量を有する位置決めシステムを開示する。この第１平衡質量の回転を制御するために、第２平衡質量を形成するフライホイールを、この第１平衡質量に取付けた回転モータによって駆動して反作用トルクを働かせる。従って、この第１平衡質量の制御回転は、この回転およびこのフライホイールの正確な制御を要する。この制御の遅延またはフライホイールのバランス不良は、振動を起すだろう。

本発明の目的は、被駆動質量の偏揺れモーメントを打消すための、および好ましくは、少なくとも二つの並進自由度で力平衡化もするための平衡位置決めシステムを提供することである。

本発明によれば、リソグラフィ投影装置であって：放射線の投影ビームを供給するための放射線システム；マスクを保持するための第１物体テーブル；基板を保持するるための第２物体テーブル；このマスクの被照射部分をこの基板の目標部分上に結像するための投影システム；上記物体テーブルの少なくとも一つを位置決めするための平衡位置決めシステムをさらに有し、該システムは、第１平衡質量および第２平衡質量；上記第１および第２平衡質量を少なくとも一つの方向に実質的に自由に並進できるように支持するための軸受手段；および上記一つの物体テーブルと上記第１および第２平衡質量との間に直接作用して上記物体テーブルを上記一つの方向と垂直な軸周りに回転するための駆動手段で、上記物体テーブルの上記回転を行わせるために上記第１および第２平衡質量に互いに反対方向に線形力を働かせるように構成した駆動手段；を含むことに特徴があるシステム；を含む投影装置が提供される。

少なくとも一つの方向に並進できる二つの平衡質量を設けることによって、この物体テーブルの回転位置を調整するために、または他の駆動力が誘起したトルクを補償するために必要なトルクを、この物体テーブルと二つの平衡質量の間に作用する二つの直線的に作用する力の和として提供することができる。これら二つの平衡質量の反力は、それらを直線的に動かし、それらを容易に吸収することができる。言換えれば、被駆動物体テーブルに働くトルクに対する反力を二つの平衡質量の並進に変換し、平衡質量の回転運動が何も起らない。もし、物体テーブルの回転運動を直線運動と組合わせれば、各平衡質量に作用する正味力は、大きさは違うが同じ方向かも知れないことが分るだろう。

この発明のその上更なる態様によれば、リソグラフィ投影装置で：放射線の投影ビームを供給するための放射線システム；マスクを保持するための第１物体テーブル；基板を保持するための第２物体テーブル；およびこのマスクの被照射部分をこの基板の目標部分上に結像するための投影システム；を含む投影装置を使うデバイスの製造方法において：パターンを坦持するマスクを上記第１物体テーブルに用意する工程；放射線感応層を備える基板を上記第２物体テーブルに用意する工程；このマスクの部分を照射し、上記基板の上記目標部分上に照射部分を結像する工程を含む方法に於いて：上記物体テーブルの少なくとも一つを、少なくとも一つの方向に自由に動ける第１および第２平衡質量並びに上記一つの物体テーブルと上記平衡質量の間に作用する駆動手段を含む位置決めシステムを使って位置決めし；並びに上記照射工程中またはその前に、上記一つの物体テーブルをそれと上記第１および第２平衡質量の間に互いに反対に向いた力を加えることによって回転することを特徴とする方法が提供される。

この発明によるリソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、マスクの中のパターンを、少なくとも部分的にエネルギー感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。

この明細書でＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この明細書で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標部分”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。

本文書では、“照明放射線”および“ビーム”という用語を紫外放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長の）、ＥＵＶ、Ｘ線、電子およびイオンを含むあらゆる種類の電磁放射線または粒子フラックスを包含するために使用できるが、それらに限定されるものでない。

本発明の実施例を以下に、軸をＸ、ＹおよびＺで表すデカルト座標系を参照して説明し、このＸＹ平面は称呼基板およびレチクル面と平衡である。Ｒｉという表記を使ってＩ方向に平行な軸周りの回転を表す。

本発明を以下に実施例および添付の概略図を参照して説明する。これらの図面で、類似の参照数字は、類似の部品を指す。

図１は、この発明によるリソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は：放射線（例えば、ＵＶ若しくはＥＵＶ線、ｘ線、電子またはイオン）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＬＡ、ＩＬ；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、このマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするための第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするための第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；このマスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折若しくは反射屈折性のシステム、ミラーグループまたは視界偏向器アレイ）；を含む。ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、反射型でもよい。

この放射線システムは、放射線のビームを作る放射源ＬＡ（例えば、Ｈｇランプ、エキシマレーザ、放電プラズマ源、貯蔵リング若しくはシンクロトロンの電子ビームの経路の周りに設けたアンジュレータ、または電子若しくはイオンビーム源）を含む。このビームをこの照明システムＩＬに含まれる種々の光学部品、−例えば、ビーム成形光学系Ｅｘ、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯ−に通して得られたビームが所望の形状および強度分布を有するようにする。

ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを通過してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。干渉計変位測定手段ＩＦの助けをかりて、基板テーブルＷＴは、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かされることができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、この第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの運動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）の助けをかりて実現できる。図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをＸおよび／またはＹ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；２．走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、Ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。

図２および図３は、この発明の第１実施例のレチクル（マスク）ステージを詳細に示す。そのパターンをウエハ上に結像すべきマスク（ＭＡ）（図２には示さず）をマスクテーブルＭＴ上に保持する。この装置の走査モードに適合するためには、このマスクをＹ方向に比較的広範囲の運動（ストローク）に亘って正確に位置決めしなければならないが、他の自由度では、遙かに小さい運動範囲に亘るだけでよい。この大きなＹ方向ストローク、並びにより限られたＸ方向ストロークおよび幾らかのＲｚ運動は、以下に説明する長ストローク（粗位置決め）モジュールによって行う。６自由度全ての微細位置決めは、マスクテーブルに含まれる短ストローク位置アクチュエータによって達成する。

図２および図３に示すマスクテーブルＭＴは、透過性マスクに使うことを意図し、それはその上下の空間を空けておかねばならないことを意味する。従って、マスクテーブルＭＴを、Ｙ方向に伸びる空いた空間の両側に位置する二つの平衡質量２０、３０から支持する。本実施例では、マスクテーブルＭＴから横に伸びる３本のビーム１１、１２、１３をこの目的で設けるが、これらのビームは、その代りにマスクテーブルＭＴの本体と一体に作るとか、マスクテーブルそれ自体が平衡質量２０、３０の上に延在するようにしてもよい。平衡質量２０、３０の上面は、平行平面で、それに対して、ビーム１１、１２、１３の端に設けたテーブル軸受１４、１５、１６がマスクテーブルを支持するように作用する。テーブル軸受１４、１５、１６は、マスクテーブルＭＴを実質的に無摩擦で、平衡質量２０、３０に対してＸＹ平面で動けるようにする。テーブル軸受１４、１５、１６は、例えば、気体軸受でもよい。Ｚ、ＲｘおよびＲｙの粗位置決めのために、Ｚ方向アクチュエータもこれら三つの軸受に含めてもよい。

平衡質量２０、３０は、実質的に無摩擦のＺ軸受２１、２２、２３、３１、３２、３３によってＹ方向に伸びる平行レール４０、５０上に支持し、それらのレールは、この主機械フレーム、またはベースプレート、ＢＰの一部であるかまたはそれに結合してもよい。レール４０、５０は、実質的に平坦な水平上面を有し、それに対してＺ軸受２１、２２、２３、３１、３２、３３が作用して平衡質量２０、３０が比較的広運動範囲に亘ってＹ方向に自由に動けるようにする。Ｚ軸受２１、２２、２３、３１、３２、３３は、Ｚ方向に柔軟、即ち、低剛性であってもよく、それで平衡質量２０、３０は、遙かに小さい運動範囲に亘ってであるが、Ｚ方向にも実質的に自由に動ける。これらの平衡質量がＸ方向に動く自由は、レール４０、５０の実質的に平面の垂直壁４２、５２に対して作用する柔軟なＸ軸受２４、２５、３４、３５によって同様にもたらしてもよい。Ｘ軸受２４、２５、３４、３５は、両方向に力を働かせるために、予荷重を掛けたまたは対向パッドの軸受でもよい。Ｚ軸受２１、２２、２３、３１、３２、３３およびＸ軸受２４、２５、３４、３５は、例えば、気体軸受でもよい。平衡質量２０、３０は、この様に三つの並進自由度全てに自由に動け、それでマスクテーブルにこれらの方向で平衡化をもたらす。ＲｘおよびＲｙの回転平衡化は、Ｚ軸受２１、２２、２３、３１、３２、３３が独立に動き得て、離間しているので与えられる。Ｒｙ運動に対する平衡化は、以下に議論するように、二つの平衡質量２０、３０を差動駆動することによって与えられる。

もし、このマスクテーブルのＹ並進以外の自由度の運動範囲が、本実施例の場合のように、小さければ、平衡質量の必要な運動の自由も、板ばね装置、柔軟な軸受または質量補償器と組合わせたその他の剛い軸受によって適応できる。他の自由度の幾つかまたは全ての反力が平衡質量の一つに伝えられるだけにして、その平衡質量だけが関連する自由度で制御したコンプライアンスで支持することのみが必要であるように構成することも可能である。

他の自由度での軸受または支持体の剛性および平衡質量の質量が低域通過フィルタとして作用する質量・ばねシステムを形成し、即ち、低振動数力だけが機械フレームに伝わる。もし、この質量・ばねシステムの固有振動数がこの作動力の基本振動数よりかなり、例えば、５ないし１０倍、低ければ、反力の有意な減衰を達成できる。

以下に説明するように、マスクテーブルＭＴを平衡質量２０、３０に作用するアクチュエータによって駆動し、それらがこのマスクテーブルと反対方向に加速するようにする。これらの平衡質量およびマスクテーブルＭＴの加速の大きさは、それらの質量に比例し、それでこれらの平衡質量およびマスクテーブルの運動範囲は、それらの質量比内にある筈である。平衡質量２０、３０がマスクテーブルＭＴの所望の運動範囲に適合するために用意しなければならない運動範囲を減らすためには、平衡質量２０、３０をマスクテーブルＭＴの質量より相対的に重く、例えば、各々２ないし１０倍に作る。平衡質量２０、３０およびマスクテーブルＭＴの質量中心は、縦揺れまたは横揺れモーメントを最小にするために、Ｚ方向に出来るだけ近い、例えば、１００ｍｍ未満であるのが好ましい。

本実施例では、マスクテーブルＭＴを、それと平衡質量２０の間に作用するＹ１駆動装置１８およびそれと平衡質量３０の間に作用するＹ２駆動装置１７によってＹ方向に駆動する。Ｙ１およびＹ２駆動装置１７、１８は、例えば、アーマチュアをこのマスクテーブルに取付け、細長いステータをそれぞれの平衡質量に取付けたリニアモータを含んでもよい。作動する際、Ｙｉ駆動装置がマスクテーブルＭＴに力Ｆ_yiを加え、および同等且つ反対の反力_yiをそれぞれの平衡質量に加える。

Ｘ方向の位置決めは、平衡質量３０に作用する単一Ｘアクチュエータ１９によって行う。Ｘアクチュエータ１９も、アーマチュアをこのマスクテーブルに取付け、ステータをこの平衡質量に取付けたリニアモータでもよく、またはＹ方向に自由に変位する細長いボイスコイルモータ、若しくはＹＺ平面に平行な面を圧迫する空気静圧軸受に結合した円筒形ボイスコイルモータでもよい。マスクテーブルＭＴと平衡質量３０の相対Ｙ位置がどうであろうと、このマスクテーブルをＸ方向に駆動するためには、もしＸアクチュエータがリニアモータであれば、そのステータがこの平衡質量とマスクテーブルのＹ方向の組合わせた運動範囲全体に拡がらなければならない。Ｘアクチュエータ１９の作用線は、Ｒｚモーメントの発生を最小にするように、マスクテーブルＭＴの質量中心ＣＧ_MTのＹ位置を通過するように構成するのが好ましい。

ニュートンの法則から、もしこのマスクテーブルの回転運動がなければ、平衡質量２０、３０およびマスクテーブルＭＴの変位Δｙ_b1、Δｙ_b2およびΔｙ_MTが以下の条件を満足することになる：

但し：ｌ₁およびｌ₂は、平衡質量２０、３０の質量中心ＣＧ_B1、ＣＧ_B2とマスクテーブルＭＴの質量中心ＣＧ_MTの間のＸ方向距離であり；並びにｍ_b1、ｍ_b2およびｍ_MTは、平衡質量２０、３０およびマスクテーブルＭＴの質量である。

もし、ｍ_b1＝ｍ_b2＝ｍ_bおよびｌ₁＝ｌ₂ならば、式１を次のように変形できる：

まだ反力をこの平衡質量システム内に含みながら、このマスクステージの偏揺れ（Ｒｚ）運動を行うためには、Ｙ１およびＹ２駆動装置１７、１８によって加える力を制御してこれらの平衡質量を反対方向に動かすことによるダランベールの力を利用する。もし、この偏揺れ運動をＹ運動と同時に行うならば、これらの平衡質量が同じ方向に動くかも知れないが異なる量だけ動き、それでこの反対方向の運動が絶対ではなく相対的であることに注意すべきである。このマスクステージの角度θ_MTだけの反時計方向運動に対して、これらの平衡質量の必要な運動が次の式で与えられる：

但し、Ｊ_MTは、マスクテーブルＭＴの慣性モーメントである。

本発明は、この第１および第２平衡質量の質量が等しいことも、それらをマスクテーブルの質量中心から等距離に配置することも要求しないことに注意すべきである。

完全な、閉システムでは、マスクテーブルＭＴと平衡質量２０、３０の組合わせた質量中心が静止しているが、しかし、マスクテーブルおよび駆動装置へのケーブル配線、駆動装置の整列不良、軸受の微小摩擦、この装置が完全に水平でないこと等のような要因から発生するかも知れない、平衡質量の長期累積並進（ドリフト）を補正するために、負帰還サーボシステムを設けることが好ましい。以下に説明する能動的ドリフト制御システムの代替案として、例えば、低剛性ばねに基づく、受動的システムを使ってもよい。

図４は、サーボシステム１３０の制御ループを示す。この機械フレームに関する平衡質量のＹおよびＲｚ設定点を減算器１３１の正入力に供給し、その出力をサーボ制御器１３２へ送る。減算器１３１の負入力への帰還は、平衡質量および被駆動質量（マスクテーブル）の位置を測定する、一つ以上の多自由度測定システム１３４によって与える。このサーボ制御器は、２自由度アクチュエータシステム１３３を制御し、それが平衡質量２０、３０へ必要な補正を加える。これらの平衡質量と被駆動質量の両方の位置を固定基準フレームに対して測定してもよい。その代りに、一つ、例えば、平衡質量の位置をこの基準フレームに対して測定し、被駆動質量の位置をこの平衡質量に対して測定してもよい。後者の場合、この相対位置データをソフトウェアかハードウェアによって絶対位置データに変換することができる。特に、Ｙ方向で、この位置測定を、例えば、米国特許第５，６４６，７３０号に記載してあるような、他の自由度の残留相対運動に許容度の高いリニアエンコーダによって行ってもよい。

サーボシステム１３０の設定点は、マスクテーブルＭＴと平衡質量２０、３０の組合せ質量中心がＸ、Ｙ、Ｒｚ平面で変らないままであることを保証するように決める。これは、次の条件を定める：

但し、

は、固定基準点に対する時間ｔでのＸＹ平面に於ける質点ｉのベクトル位置である。計算した（式［４］を使って）位置と測定した位置の間の誤差信号を作動システム１３３に与え、それが平衡質量２０、３０への適当な補正力を加える。この平衡フレームおよび／または機械ベースの最低共振モードは、このドリフト制御システムのサーボ帯域幅より少なくとも５倍高いのが好ましい。

上に説明したサーボシステムをＹ方向にだけ使い、他の自由度のドリフト制御をこれらの自由度での平衡質量用支持体の低剛性によって行うことができる。

この発明の第２実施例は、図５および図６に示し、以下に記すことを除いて、第１実施例と同じである。この第２実施例は、マスクテーブルＭＴの下の空間を空けておく必要がないように、反射性マスクを使うリソグラフィ装置に特に適当である。この事実を利用して、マスクテーブルＭＴを第３平衡質量６０の上に支持する。第３平衡質量６０は、平面の、水平上面を有し、その上で、軸受７１、７２、７３によって支持したマスクテーブルＭＴを案内する。これらの軸受は、例えば、気体軸受でもよい。次に、この第３平衡質量６０を、低剛性ばねを含んでもよい、柔軟な軸受６１、６２、６３によってこの機械ベースフレームの上に支持する。この第３平衡質量６０は、ＸＹ平面では動かず、それでその代りに板ばねまたは実際の軸受なしにガスシリンダによって支持することが出来る。図示するように、この第２実施例は、Ｘ方向作動のために第２平衡質量３０の側面に対して作用するＸ軸受７６、７７と組合わせて円筒形ボイスコイル７４、７５を使用する。Ｘ軸受７６、７７は、両方向の力が働くように、対向するパッド軸受または予荷重を掛けた軸受でもよい。

図７および図８に示し、以下に説明することを除いて、第１実施例と同じである第３実施例では、長ストロークモジュールが短ストロークフレーム８０をＹおよびＲｚでだけ位置決めする。マスクテーブルＭＴを短ストロークフレーム８０に対して駆動してこのマスクを６自由度で高精度に位置決めする。そのような位置決めは、短ストロークＺアクチュエータ８１、８２、８３、Ｘアクチュエータ８４およびＹアクチュエータ８５、８６によって行う。この短ストロークフレーム８０は、第１および第２平衡質量２０、３０の上に剛性Ｚ軸受１４’、１５’、１６’によって支持し、それはこれらの平衡質量の平面上面に作用する気体軸受でもよい。短ストロークフレーム８０は、Ｘでこれらの平衡質量の一つ、この場合第２平衡質量３０、に対してだけ、軸受７８によっても拘束される。

ＹおよびＲｚ方向に、マスクテーブルＭＴは、短ストロークフレーム８０と共に動き、それで式２および式３で、質量および慣性モーメント、ｍ_MTおよびＪ_MTをマスクテーブルＭＴと短ストロークフレーム８０の組合わせた質量および慣性モーメントで置換えるべきである。しかし、他の自由度では、短ストロークフレーム８０が平衡質量で動くのを拘束され、それで有効平衡質量を増し、そのストロークを減ずる。マスクテーブルＭＴの質量中心は、短ストロークフレーム８０および平衡質量２０、３０のそれと共平面であるか、または共平面に近いのが好ましい。

この発明によるケーブルダクト装置を図９および図９Ａに示す。二つのケーブルダクト１５１ａ、１５１ｂを使って、マスクテーブルが要する制御信号および電力のような、ユーティリティ用ケーブルおよびその他の導管を支持する。これら二つのケーブルダクト１５１ａ、１５１ｂを、マスクテーブルに取付けた端子１５２と機械フレームに取付けた端子１５３の間に反対方向に配置し、マスクテーブルがＹ方向に動くと、一つのケーブルダクトが巻き上がり、他が開くようにする。従って、マスクテーブルのＹ位置がどこであっても、マスクテーブルと共に動くケーブルダクトの全長は一定のままである。従って、移動質量は一定のままである。また、ケーブルダクトの巻き上がりまたは開こうとする残留傾向は、互いに打消すだろう。ケーブルダクト１５１ａ、１５１ｂは、線Ａ−Ａに沿って見た断面である図９Ａに示す、巻尺と同様な、僅かに湾曲した断面を有する。これは、マスクテーブルが動くとき、たるみを防ぎ、きちんとした“Ｕ形”を維持するのを助ける。

上にこの発明の特定の実施例を説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが判るだろう。この説明は、この発明を制限することを意図しない。特に、この発明をリソグラフィ装置のレチクルまたはマスクテーブルに、および平面での物体の迅速且つ正確な位置決めが望ましい、あらゆる他の型式の装置に使ってもよいことが判るだろう。

この明細書は、リソグラフィ装置および方法に専念し、それでマスクを使って投影システムに入射する放射線ビームをパターン化したが、ここに提示するこの発明は、上記放射線ビームをパターン化するために一般的な“パターニング手段”を使うリソグラフィ装置および方法という広い文脈で捕えるべきであることに気付くべきである。ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこの文脈で使ってある。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイスのような、この目標部分に作るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。マスクテーブル上のマスクの他に、そのようなパターニング手段には次のような実施例がある；− プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３から収集することができ、それらを参考までにここに援用する。− プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、それを参考までにここに援用する。

この発明の第１実施例によるリソグラフィ投影装置を描く。 図１の装置のレチクルステージの平面図である。 図１の装置のレチクルステージの端面図である。 本発明の第１実施例で使うサーボ制御機構の線図である。 この発明の第２実施例のレチクルステージの平面図である。 この発明の第２実施例のレチクルステージの端面図である。 この発明の第３実施例のレチクルステージの平面図である。 この発明の第３実施例のレチクルステージの端面図である。 この発明の実施例で使えるケーブルダクト装置を示す。 この発明の実施例で使えるケーブルダクト装置を示す。

符号の説明

１７ 駆動手段 １８ 駆動手段 ２０ 第１平衡質量 ２１ 軸受手段 ２２ 軸受手段 ２３ 軸受手段 ２４ 第２駆動手段 ２５ 第２駆動手段 ３０ 第２平衡質量 ３１ 軸受手段 ３２ 軸受手段 ３３ 軸受手段 ３４ 第２駆動手段 ３５ 第２駆動手段 ６０ 第３平衡質量 ７１ 支持手段 ７２ 支持手段 ７３ 支持手段 ８０ フレーム １３０ サーボ制御システム １３３ アクチュエータ手段 ＢＰ ベース Ｃ 基板の目標部分 ＩＬ 照明システム ＬＡ 放射源 ＭＡ マスク ＭＴ 第１物体テーブル ＰＢ 投影ビーム ＰＬ 投影システム Ｗ 基板 ＷＴ 第２物体テーブル Ｘ 第２方向 Ｙ 第１方向 Ｚ 第３方向

Claims (10)

1. リソグラフィ投影装置であって：放射線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための放射線システム（ＬＡ、ＩＬ）；マスク（ＭＡ）を保持するための第１物体テーブル（ＭＴ）；基板（Ｗ）を保持するための第２物体テーブル（ＷＴ）；このマスクの被照射部分をこの基板の目標部分（Ｃ）上に結像するための投影システム（ＰＬ）；上記物体テーブルの少なくとも一つを位置決めするための平衡位置決めシステムで：第１平衡質量（２０）および第２平衡質量（３０）；上記第１および第２平衡質量を少なくとも第１方向（Ｙ）に実質的に自由に並進できるように支持するための軸受手段（２１、２２、２３；３１、３２、３３）および上記一つの物体テーブルと上記第１および第２平衡質量との間に直接作用して上記物体テーブルを上記第１方向と垂直な軸（Ｚ）周りに回転するための駆動手段（１８、１７）で、上記物体テーブルの上記回転を行わせるために上記第１および第２平衡質量に互いに反対方向に線形力を働かせるように構成した手段；を含むことに特徴があるシステム；を含む投影装置。
2. 請求項１による装置であって、更に、上記平衡質量（２０、３０）のドリフトを制限するためのドリフト制御手段で、サーボ制御システム（１３０）、および上記平衡質量に上記平衡質量、位置決め手段および物体テーブル（ＭＴ）の組合せ質量中心を所望の位置へ戻そうとする力を加えるためのアクチュエータ手段（１３３）を含む制御手段を含む装置。
3. 請求項２による装置に於いて、上記ドリフト制御手段がこの平衡質量（２０、３０）およびこの装置のベース（ＢＰ）の最低共振振動数より少なくとも５倍低いサーボ帯域幅を有する装置。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一つによる装置に於いて、上記駆動手段（１８、１７）が上記物体テーブル（ＭＴ）と上記第１および第２平衡質量（２０、３０）との間に同じ向きの力を加えることによって上記物体テーブルを上記第１方向（Ｙ）に並進させるようにされた装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか一つによる装置に於いて、上記平衡質量（２０、３０）の少なくとも一つが上記第１方向（Ｙ）と直交する少なくとも第２方向（Ｘ）にも自由に動ける装置。
6. 請求項５による装置に於いて、上記物体テーブル（ＭＴ）がフレーム（８０）に取付けてあり、上記駆動手段（１８、１７）が上記フレームと上記第１および第２平衡質量（２０、３０）との間に作用し；この装置が、更に、上記物体テーブルを少なくとも上記第２方向（Ｘ）に、上記駆動手段が上記フレームを位置決めするより高い精度で位置決めするために、上記物体テーブルと上記フレームの間に作用する短ストローク作動手段（８４）を含む装置。
7. 請求項５による装置に於いて、更に、上記物体テーブル（ＭＴ）を上記第２方向（Ｘ）に駆動するために上記フレーム（８０）と上記一つの平衡質量（２０、３０）の間に作用するための第２駆動手段（２４、２５；３４、３５）を含む装置。
8. 請求項１ないし請求項７の何れか一つによる装置に於いて、上記第１方向（Ｙ）が上記物体テーブル（ＭＴ、ＷＴ）上に保持したマスク（ＭＡ）または基板（Ｗ）の表面と実質的に平行である装置。
9. 請求項１ないし請求項８の何れか一つによる装置に於いて、更に、上記軸（Ｚ）と平行な方向に実質的に自由に動ける第３平衡質量（６０）、および上記物体テーブル（ＭＴ）を重力に抗して支持し且つ上記物体テーブルを上記軸と平行な方向に位置決めするために上記物体テーブルと上記第３平衡質量の間に作用する支持手段（７１、７２、７３）を含む装置。
10. リソグラフィ投影装置で：放射線の投影ビーム（ＰＢ）を供給するための放射線システム（ＬＡ、ＩＬ）；マスク（ＭＡ）を保持するための第１物体テーブル（ＭＴ）；基板（Ｗ）を保持するるための第２物体テーブル（ＷＴ）；およびこのマスクの被照射部分をこの基板の目標部分（Ｃ）上に結像するための投影システム（ＰＬ）；を含む投影装置を使うデバイスの製造方法であって：パターンを坦持するマスクを上記第１物体テーブルに用意する工程；放射線感応層を備える基板を上記第２物体テーブルに用意する工程；このマスクの部分を上記基板の上記目標部分上に照射する工程を含む方法に於いて：上記物体テーブルの少なくとも一つ（ＭＴ）を、少なくとも一つの方向（Ｙ）に自由に動ける第１および第２平衡質量（２０、３０）並びに上記一つの物体テーブルと上記平衡質量の間に作用する駆動手段（１７、１８）を含む位置決めシステムを使って位置決めし；並びに上記照射工程中またはその前に、上記一つの物体テーブルをそれと上記第１および第２平衡質量との間に互いに反対に向いた力を加えることによって回転することを特徴とする方法。

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