(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含むリソグラフィ投影装置において、
前記第１と第２の対象物テーブルの少なくとも一方を密閉する壁を有する真空室であって、前記壁が開口を有する真空室と、
前記開口をシールし、前記開口のシールを保ちながら所定の運動範囲を通して前記真空室に対して平行な少なくとも一方向に移動可能である摺動シールと、
前記真空室内で前記対象物テーブルに対して前記摺動シールの移動を伝達して対応して前記摺動シールを運動させる機械的リンク装置と、
前記摺動シールを移動させ、それによって前記対象物テーブルを前記真空室内で移動させる位置決め手段と、を含み、
前記開口が前記真空室の床にあり、前記機械的リンク装置が前記摺動シールから上方に突出し及び前記真空室内で前記対象物テーブルを支持するピラーを含み、
前記摺動シールが環状のフレームにおいてその周囲に装着されたボウルと、前記ピラーを支持するように前記環状のフレームに装着された少なくとも１個のステーと、前記環状フレームと前記真空室の床との間に設けられ、前記環状フレームの運動を許容するベアリングとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
前記ボウルが、その上に対する正味の負荷が前記ボウルにおける張力あるいは圧縮力によってのみ概ね抵抗を受けることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項３】
前記ベアリングが前記真空室の床に対して所定の隙間を保つガスベアリングと、前記ガスベアリングと前記真空室との間に設けられ前記ベアリングから前記真空室内へのガスの漏洩を低減する排出手段とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項４】
放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第２の対象物テーブルと、
基板の目標部分上にマスクの照射された部分を像形成する投影装置とを含み、
前記第１と第２の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第１の真空室と、
前記第１の真空室に隣接した第２の真空室と、
前記第２の真空室から前記第１の真空室まで延び、前記第１の真空室内に収容された対象物テーブルを運動可能に支持する支持体と、
前記第１と第２の真空室とを分離させるように前記支持体に接続された摺動シールプレートであって、その平面において少なくとも一方向に運動可能であって、前記第１と第２の真空室の外側へ延びる摺動シールプレートと、
前記摺動シールプレートを移動させるように前記第１と第２の真空室の外側に位置し、前記第１の真空室内で前記対象物テーブルを移動させる位置決め手段とを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項５】
放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を前記基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含み、
前記第１と第２の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第１の真空室と、
前記第１の真空室に隣接し、開口を有する真空室の壁により分離されている第２の真空室と、
前記第２の真空室に設けられ、第１の平面において第１の運動範囲に亘って移動可能な第１のステージと、
前記第１のステージによって支持され、第２の平面において第２の運動範囲に亘って移動可能である第２のステージであって、前記第１と第２の平面とは概ね平行であり、前記第１の運動範囲は前記第２の運動範囲よりは大きく、前記第２のステージは前記開口を通して前記第１の真空室内で前記目標テーブルを支持する第２のステージと、
前記第１のステージに接続された環状の摺動シールプレートであって、前記真空室の壁の部分と前記第２のステージとに対向し、前記第１と第２の運動範囲に亘って前記第１と第２の真空室とを分離する環状摺動シールプレートとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項６】
前記第１の真空室が前記第２の運動範囲より大きな第３の運動範囲を有する第３のステージを含むことを特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項７】
区画室内に設けられ、前記第１のステージを移動させる位置決め手段と、前記第１のステージの前記第１の運動範囲を通して前記第２の真空室から前記区画室を分離する第２の摺動シールとを更に含むことを特徴とする請求項５または６に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項８】
前記第２の真空室が第２の開口を有する第２の真空室の壁により前記区画室から分離され、
前記第１のステージが前記第２の開口に跨り、前記第２の開口の周りで前記第２の真空室の壁と対向する第１の壁を有し、
前記第２の摺動シールが前記第１の面と、前記第１の面と前記第２の真空室の壁との間で設けられたベアリングとを含むことを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項９】
前記第２の摺動シールが前記第２の真空室の内壁から内方に延びる第１の複数の環状のプレートと、相互に対して平行で、挟み込まれ、かつ重なって前記第１のステージの運動範囲を通して前記第２の真空室と前記区画室との間でラビリンスシールを提供することを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１０】
前記摺動シールプレートがサンドイッチ構造を含むことを特徴とする請求項４または５に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１１】
前記サンドイッチ構造がシールされた外被と多孔性の内部層とを有し、前記内部層の空洞が排気されていることを特徴とする請求項１０に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１２】
前記多孔性の内部層が横壁の格子と、中空シリンダの配列と、セラミックフォームとガラスフォームとからなる群から選択されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
真空室の開口を通して外部の運動を真空室の対象物まで送る遠隔マニピュレータ装置において、
前記開口をシールする摺動シールであって、前記シールを保ちながら前記真空室の壁に対して平行な少なくとも一方向において移動可能な摺動シールと、
前記摺動シールの運動を前記対象物まで伝達するように前記摺動シールと前記対象物とを接続し、それによって前記外部の運動が前記真空室の外側で前記摺動シールに加えられるようにする機械的リンク装置とを含み、
前記摺動シールが環状のベアリングリングにその周囲において装着されたボウルを含み、前記ボウルが前記マニピュレータ装置の所望の運動範囲における全ての位置において前記開口を覆う大きさであることを特徴とする遠隔マニピュレータ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部から真空室への動作貫通に関する。特に、本発明は、そのような装置を、
投影放射ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持する第１の対象物ホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する第２の対象物ホルダとを備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含むリソグラフィ投影装置に適用することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
判り易くするために、投影装置は以下「レンズ」と称しても良いが、この用語は、例えば屈折光学手段、反射光学手段、反射屈折光学系、および帯電粒子光学手段を含む各種の投影装置を網羅するものと広義に解釈すべきである。放射装置は、また投影放射ビームを導いたり、形成したり、あるいは制御する原理のいずれかによって作動する要素を含み、そのような要素は、また集約して、あるいは単独に以下「レンズ」と称することが出来る。更に、第１と第２の対象物テーブルはそれぞれ、「マスクテーブル」および「基板テーブル」とも称しうる。更に、リソグラフィ装置は２個以上のマスクテーブルおよび（または）２個以上の基板テーブルを有する型式のものでもよい。そのような「多段」装置においては、追加のテーブルを並列して使用可能で、あるいは１段以上の段階において予備段階を実行することも可能で、一方その他の１段以上の段階が露出のために使用される。ツインステージのリソグラフィ装置が、例えば国際特許出願第ＷＯ９８／２８６６５号および第ＷＯ９８／４０７９１号に記載されている。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。そのような場合、マスク（レチクル）はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含み、このパターンは感光性材料の層（レジスト）でコーテイングした基板（シリコンウェハ）上の目標領域（ダイ）上に像形成することが出来る。一般に単一のウェハは一時一回レチクルを介して順次照射される隣接するダイの全体ネットワークを含む。一型式のリソグラフィ投影装置において、各ダイはレチクル全体のパターンを１回の作動でダイ上に露出することによって照射され、そのような装置は一般にウェハステッパと称されている。一般にステップアンドスキャン装置と称されている代替的な装置において、各ダイは所定の基準方向（「走査」方向）において投影ビームの位置にあるレチクルパターンを徐々に走査し、一方この走査方向に対して平行に、あるいは非平行にウェハテーブルを同時に走査することによって照射される。一般に、投影装置は（一般に＜１である）倍率Ｍを有するので、ウェハテーブルが走査される速度ｖはレチクルが走査される速度のＭ倍である。本明細書で説明するリソグラフィ装置に関する更に多くの情報は国際特許出願第ＷＯ９７／３３２０５号から得ることが出来る。
【０００４】
リソグラフィ装置においては、ウェハ上に像形成されうる形成物の大きさは投影放射線の波長によって制限される。より高密度の素子を備え、従ってより作動速度が速い集積回路を製造するためには、より小さい形成物を像形成出来ることが望ましい。現在の殆どのリソグラフィ投影装置は水銀ランプあるいはエキシマレーザによって発生する紫外線を採用しているが、約１３ｎｍのより短い波長の放射線を使用することが提案されてきた。そのような放射線は遠紫外線（ＥＵＶ）あるいはソフトＸ線と称され、その可能な供給源はレーザプラズマ源あるいは電子貯蔵リングからのシンクロトロン放射線を含みうる。シンクロトロン放射線を使用したリソグラフィ投影装置の概要はジェイビーマーフィ他による応用光学における「シンクロトロン放射線源および投影Ｘ−線リソグラフィのためのコンデンサ」（“Synchrotron radiation sources and condensers for projection x-ray lithography”）、JBMurphy et al, Applied OpticsのＶｏｌ．３２，Ｎｏ．２４、６９２０−６９２９ページ、１９９３年に記載されている。
【０００５】
その他の提案された放射線の型式は電子ビームやイオンビームを含む。これらの型式のビームはマスク、基板および光学要素を含むビーム経路が高度の真空に保たれる必要があるという要件においてＥＵＶと共通である。これは、ビームの吸収および（または）散乱を阻止するためであって、そのような帯電粒子ビームに対しては典型的には約１０-6ミリバール以下の全体圧力が必要とされる。表面に炭素の層が堆積することによってウェハは汚染され、ＥＵＶ放射のために光学要素は汚損される可能性があり、このことによって炭化水素の部分圧力が一般に１０-8または１０-10ミリバール以下に保つ必要があるという別の要件が課せられる。さもなければ、ＥＵＶを使用した装置に対して、全体の真空圧は１０-3または１０-4であればよく、それは典型的に低真空と見なされる。
【０００６】
リソグラフィイにおける電子ビームの使用に関する詳細情報は例えば米国特許第５，０７９，１２２号および同第５，２６０，１５１号並びに欧州特許第Ａ−０９６５８８８号から得ることが出来る。
【０００７】
そのような高真空において作動することは真空中に置く必要がある要素に対して、かつ真空室のシール、特に外側から真空室の内部の要素に運動を伝える必要のある装置の何れかの部分におけるシールに対して過酷な条件が課せられる。真空室内部の要素に対して、汚染および材料自体の脱ガス、および表面から吸収されるガスの脱ガスの双方の全体的な脱ガスを最小にするか、あるいは排除する材料を使用する必要がある。そのような制限を低減するか、あるいは回避しうることが極めて望ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、外部から真空室内に置かれた対象物、特にリソグラフィ装置の対象物テーブルの制御をさせる改良された動作貫通を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、前記およびその他の目的は、
放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含むリソグラフィ投影装置において、
前記第１と第２の対象物テーブルの少なくとも一方を密閉する壁を有する真空室であって、前記壁が開口を有する真空室と、
前記開口をシールし、前記開口のシールを保ちながら所定の運動範囲を通して前記真空室に対して平行な少なくとも一方向に移動可能である摺動シールと、
前記真空室内で前記対象物テーブルに対して前記摺動シールの移動を伝達して対応して前記摺動シールを運動させる機械的リンク装置と、
前記摺動シールを移動させ、それによって前記対象物テーブルを前記真空室内で移動させる位置決め手段とを含み、
前記開口が前記真空室の床にあり、前記機械的リンク装置が前記摺動シールから上方に突出し及び前記真空室内で前記対象物テーブルを支持するピラーを含み、
前記摺動シールが環状のフレームにおいてその周囲に装着されたボウルと、前記ピラーを支持するように前記環状のフレームに装着された少なくとも１個のステーと、前記環状フレームと前記真空室の床との間に設けられ、前記環状フレームの運動を許容するベアリングとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置において達成される。
該摺動シール装置は、比較的大きな動き（例えば、通常のベローズに比較して）を真空室内へもたらせ、また非常に多数のサイクルの停止の間の中間時間で繰り返しの急速な動きに耐えるように構成することができる。
【００１０】
現在のリソグラフィ装置はクリーンルーム環境で使用されるように構成されており、従って、当該装置によって処理されているウェハの可能な汚染源を低減するための何らかの対策が従来から採られてきた。しかしながら、ウェハ、マスクおよび搬送ステージの従来の設計は極めて複雑であり、センサや駆動装置に対して大量の要素を使用している。そのようなステージは、また多数の信号や制御ケーブル並びにその他のユテイリテイを具備する必要がある。本発明は非真空装置において使用可能ではあるが、真空中で使用される場合、可能な限り多数の要素や機能を真空室の外側に位置させるという原理を採用することにより、そのような多数の要素を真空適合可能にし、あるいは真空適合均等物と交換するという困難で、かつ木目細かい仕事を排除する。このように、本発明は適当な機械的送り手段に新規なシール装置を設けることにより多数の要素の多く、あるいは殆どを耐真空性とする必要性を排除する。同様に、本発明は特に強力なポンプが設けられる場合真空装置において不可避の振動を低減するという難題を振動に対して敏感な要素を真空室の壁から出来る限り遠く隔離することにより排除する。
【００１１】
本発明の好適実施例においては、摺動シールは、異なって空気注入されたエアベアリングにより真空室の壁に対して支持しうるプレートを含む。
【００１２】
本発明の他の局面によると、放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第２の対象物テーブルと、
基板の目標部分上にマスクの照射された部分を像形成する投影装置とを含み、
前記第１と第２の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第１の真空室と、
前記第１の真空室に隣接した第２の真空室と、
前記第２の真空室から前記第１の真空室まで延び、前記第１の真空室内に収容された対象物テーブルを運動可能に支持する支持体と、
前記第１と第２の真空室とを分離させるように前記支持体に接続された摺動シールプレートであって、その平面において少なくとも一方向に運動可能であって、前記第１と第２の真空室の外側へ延びる摺動シールプレートと、
前記摺動シールプレートを移動させるように前記第１と第２の真空室の外側に位置し、前記第１の真空室内で前記対象物テーブルを移動させる位置決め手段とを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置が提供される。
【００１３】
本発明の別な局面によると、放射投影ビームを供給する放射装置と、
マスクを保持するマスクホルダを備えた第１の対象物テーブルと、
基板を保持する基板ホルダを備えた第２の対象物テーブルと、
マスクの照射された部分を前記基板の目標部分上に像形成する投影装置とを含み、
前記第１と第２の対象物テーブルの少なくとも一方を収容する第１の真空室と、
前記第１の真空室に隣接し、開口を有する真空室の壁により分離されている第２の真空室と、
前記第２の真空室に設けられ、第１の平面において第１の運動範囲に亘って移動可能な第１のステージと、
前記第１のステージによって支持され、第２の平面において第２の運動範囲に亘って移動可能である第２のステージであって、前記第１と第２の平面とは概ね平行であり、前記第１の運動範囲は前記第２の運動範囲よりは大きく、前記第２のステージは前記開口を通して前記第１の真空室内で前記目標テーブルを支持する第２のステージと、
前記第１のステージに接続された環状の摺動シールプレートであって、前記真空室の壁の部分と前記第２のステージとに対向し、前記第１と第２の運動範囲に亘って前記第１と第２の真空室とを分離する環状摺動シールプレートとを含むことを特徴とするリソグラフィ投影装置が提供される。
【００１５】
本発明によるリソグラフィ投影装置を使用した製造方法において、マスクのパターンがエネルギ感応材料（レジスト）の層によって少なくとも部分的に被覆された基板上に像形成される。この像形成段階の前に、基板は例えばプライミング、レジストコーテイング、およびソフトベークのような各種の工程を通すことが出来る。露出の後、基板は例えば露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび像形成された形成物の測定／検査のようなその他の処理を行なうことが出来る。このような処理の配列は例えばＩＣのような素子の個々の層をパターン化するために基準として使用される。そのようなパターン化した層は、次に全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオンインプランテーション（ドーピング）金属化、酸化、化学−機械的研磨のような種々の処理を行なうことが出来る。数枚の層が必要とされる場合、全体の過程、あるいはその変形を各々の新しい層に対して繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウェハ）に出来る。これらの素子は、次に例えばダイシングあるいはソ―イングのような技術によって相互から分離され、それから個々の素子はキャリヤに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。そのような方法に対する詳細な情報は例えば、マグローヒル出版会社刊行のピータファンツアントによる「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍第３版（“ Microchip Fabrication: A practical Guide to Semiconductor Processing”、Third Edition by Peter van Zant, McGrawHill Publishing Co.,）、１９９７年、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４から得ることが出来る。
【００１６】
この点に関してＩＣの製造に対して本発明による装置の使用を特に参照しうるが、そのような装置はその他の適用も可能であることを理解すべきである。例えば、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶デイスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造においても本発明による装置を採用しうる。当該技術分野の専門家には、そのような代替的な適用に関して、「レチクル」、「ウェハ」、または「ダイ」という用語の使用は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標領域」のような一般的な用語に置き換えて使用可能であることが認められる。
【００１７】
本発明およびその利点については実施例と添付図面とを参照して以下説明する。各種の図面において、同じ部材は同じ参照番号で指示する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施例  １
図１は本発明によるリソグラフィ投影装置１を概略図示する。本装置は、
●  放射投影ビームＰＢ（例えばＵＶまたはＥＵＶ放射線、電子、あるいはイオン）を供給する放射装置ＬＡ，ＩＬ；
●  マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するマスクホルダを備え、マスクを品目ＰＬに対して正確に位置決めするために第１の位置決め手段ＰＭに接続されている第１の対象物テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
●  基板Ｗ（例えばレジストをコーテイングしたシリコンウェハ）を保持する基板ホルダを備え、かつ基板を品目ＰＬに対して正確に位置決めするために第２の位置決め手段ＰＷに接続されている第２の対象物テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
●  マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（ダイ）上に像形成する投影装置（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折あるは反射屈折光学系、ミラー群あるいはフィールドデフレクタのアレイ）を含む。
【００１９】
放射装置は放射ビームを発生させる供給源ＬＡ（例えば、記憶リングあるいはシンクロトロンにおける電子ビームの経路の周りに設けられた、アンヂュレータ（undulator）あるいはウイッグラ（wiggler）、プラズマ発生源、電子あるいはイオンビーム源）を含む。このビームは例えばビームＰＢを形成したり、および（または）平行にしたり（または）その断面に亘り強度を均一にするために照射装置ＩＬに含まれる各種の光学要素を通される。
【００２０】
その後ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴ上でマスクホルダに保持されているマスクＭＡと衝突する。マスクＭＡによって選択的に反射（あるいは透過）されたビームＰＢは“レンズ”ＰＬを通過し、該レンズはビームＰＢを基板Ｗの目標領域Ｃ上に集める。位置決め手段ＰＷと干渉変位測定手段ＩＦとによって、基板テーブルＷＴは例えば種々の目標領域をビームＰＢの経路に位置させるように正確に運動可能である。同様に、位置決め手段ＰＭと干渉変位測定手段ＩＦは、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後、あるいは走査運動の間にビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般に、対象物テーブルＭＴ、ＷＴの運動は図１に明確に示していないが、長いストロークのモジュール（コースに位置決め）および短いストロークのモジュール（微細位置決め）とによって実現される。
【００２１】
図示した装置は２種類のモードにおいて使用可能である。
●  ステップモードにおいて、マスクテーブルＭＴは基本的に静止しており、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の“フラッシュ”）において目標領域Ｃ上に投影される。次に、基板ＷＴが異なる目標領域ＣがビームＰＢによって照射されうるようにＸおよび（または）Ｙ方向にシフトされる；
●  走査モードにおいて、所定の目標領域Ｃが単一の“フラッシュ”において露出されない点を除いて基本的に同じシナリオが適用される。その代わりに、マスクテーブルＭＴが、当社ビームＰＢがマスクの像を走査するようにｖの速度で所定の方向（所謂「」走査方向、例えばＸ方向）に運動可能である。同時に、基板テーブルＷＴはＶ＝Ｍｖの速度で同じ方向あるいは反対方向に運動する。ＭはレンズＰＬの倍率（例えばＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、比較的大きな目標領域Ｃを解像力で妥協する必要することなく露出可能である。
【００２２】
実施例  ２
本発明による第２の実施例によるリソグラフィ装置２が図２に概略的に、断面で示されている。真空室Ｖは該室の床にある開口１１ａを画成する壁１１によって囲まれている。本装置の使用の間、真空室Ｖは適当なタイプの真空ポンプ（図示せず）によって十分な真空状態に保たれている。開口１１ａは摺動シールプレート１２によって形成された摺動シールによってシールされており、前記シールプレートの中間にはウエハ支持ピラー１３が設けられている。ピラー１３は微細ステージすなわちウエハＷを坦持する短いストロークのウエハ支持チャック１４を支持している。
【００２３】
ウエハＷの種々の領域が露出のためにリソグラフィ装置のレンズ（図示せず）の下にそれによって位置されるウエハＷの長いストロークの運動は摺動シールプレート１２全体を運動させることによって達成される。この目的のために、開口１１ａが長いストロークのステージとピラー１３との所望の運動範囲を許容するような形状および寸法にされている。３００ミリの直径のウエハが露出するようにされ、直径が１００−１５０ミリのピラーを備えた装置においては、開口１１ａはウエハの縁部の周りでセンサ等のための余地を提供するために辺が４８０ミリの正方形にしうる。摺動シールプレート１２は全体の運動範囲に亘って開口の上のシールを保つような形状および寸法にする必要がある。この寸法は各辺１２０ミリのシール幅を許容する。
【００２４】
摺動シールプレート１２は直交軸ＸおよびＹを並進し、かつモータ区画室Ｍに設けたビーム１５および駆動装置１６を介してＺ軸の周りでφｚだけ回転を提供するように駆動される。駆動装置については図３を参照して以下詳細に説明する。
【００２５】
使用時、摺動シールプレート１２に対する主な負荷は真空室Ｖと、通常大気圧に（あるいはクリーンルーム環境においては僅かな差圧に）保たれているモータ室Ｍとの間の差圧によるものである。この上方（内方）の力は通常長いストロークのステージと、それが坦持しているその他の要素との重量を著しく上回る。本発明は、圧力の力と、シールプレートとそれが坦持する要素との重量との間の差によって予負荷されている、吐出の異なるガス（空気）ベアリング２１を提供する。これらのエアベアリング２１は図４を参照して以下詳細に説明し、かつ参考のために本明細書に含めている「真空室で使用するガスベアリングとリソグラフィ装置におけるその適用」（“Gas-Bearings for use in Vacuum Chambers and their Application in Lithographic Apparatus”という名称の欧州特許願第９９２０１１０３．２号および同じ名称の現在出願中の特許願（本出願人の参照番号はＰ−０１３３．０１０）に詳細に説明されている。真空室が例えば保守作業のために排気されていない場合、摺動シールプレート１２を支持するために、ベースプレート１７に装着された支持体すなわちベアリング１９が設けられている。
【００２６】
短いストロークのステージ１４に制御および測定信号並びにその他の「ユテイリテイ」を提供するケーブル２０が摺動シールプレート１２の孔１２ａとピラー１３の中空の内部を通して設けられている。
【００２７】
装置１１ａの全周の周りで適当なシールを提供するには、摺動シールプレート１２の変形が許容される限度内に確実に保たれるようにする必要がある。本発明のこの実施例によれば、このことは厚さが１００ミリの焼結したＡｌ2Ｏ3（ρ＝３７００ｋｇ／ｍ３、Ｅ＝３．５Ｘ１０11Ｎ／ｍ２、υ（ポアソン比）＝０．２２）を提供することによって実行される。例えばＳｉＣフォームのようなその他の適当な材料も使用可能である。計算をし易くするために、エアベアリングが半径、γが３７０ミリであり、プレートに対する均等な負荷、ｑが１０5Ｎ／ｍ２において大気圧であると想定すると、周囲における角度偏位、θが下記の式によって与えられる。
【数１】
0003688181.tif 000002
【００２８】
厚さが１００ミリであるＡｌ２Ｏ３のプレートに対して、プレートの定数Ｄ≒３．１×１０７Ｎｍは角度撓みθ≒１６．６×１０−６、従ってエアベアリング領域において約１ミクロンの撓みをもたらす。
【００２９】
摺動シールプレート１２のための可能な駆動機構が図３に示されている。図示のように、４個の駆動装置１６は前記プレート１２の各側の中間から垂直に延びる各ビーム１５に対して作用する。各駆動装置１６はリニアモータのステータとコイルを支持しているキャリッジ１６ｂを坦持するトラック１６ａを含む。駆動力はビーム１５に搬送され、そこからスラストエアベアリング１６ｃによってプレート１２まで搬送される。前記エアベアリング１６ｃは微調整を可能にするため横方向運動および限定された量の角度運動φｚを許容する。Ｘ、Ｙおよびφｚの運動は単に３個のモータによって達成可能で、従って、本実施例においては、１対の平行したモータが１個のモータとして制御される。水冷のリニアモータは１１００Ｎまでの力を容易に提供することが可能であって、そのため４個のそのようなモータが、たとえステージプレートおよび関連の部材が５００キロまでの重量であるとしても十分な加速を提供しうる。
【００３０】
トラック１６ａは例えば本装置のベースプレートに固定可能で、そのため駆動力が平衡反応フレームに対して作用する。代替的に、トラック１６ａは例えばエアベアリングによって支持されることによって長手方向に運動可能で、比較的質量が大きく駆動力がそれに対して作用する均衡質量として作用する。
【００３１】
本実施例において、ビーム１５は、加えられた力が図示のように水平平面と、また垂直方向の双方に摺動シールプレート１２の重心１２ｂを通過する線に作用する。このためプレート１２およびモータから駆動される質量の全体の重心に向かう力の軌道のその他の部分における曲げ慣性を低減する。第１の実施例（図示せず）の変形において、長ストロークステージの全設置面積はビーム１５をステージプレート１２の下に装着することによって小さくすることが出来る。
【００３２】
真空室の壁１１と、摺動シールプレート１２との一部の断面を示す図４に概略示すように、プレート１２は５ミクロンの一定の空隙ｇを保持することが出来るようにするエアベアリング２１によって真空室の壁１１から離して保持されている。そのような空隙に対して、ベアリングの近傍にある真空室の壁１１の面１１ｂとベアリングの移動領域に亘るプレート１２の面とは０．８ミクロン以下のＲＭＳ表面粗さまで仕上げることが出来る。もっとも、それらは０．４ミクロンのＲＭＳ表面粗さよりも平坦である必要はない。このことは、周知の機械的研磨技術によって容易に達成可能である。応用によっては、５ミクロンから１０ミクロンまでの範囲の空隙が適当であり、面はそのような高度の公差まで仕上げる必要はない。高圧領域２１４を発生させるために数気圧の圧力で空気送りライン２１１を介して清浄な空気（あるいは、その他のガス、例えばＮ2）が連続して供給される。供給された空気はモータ区画室Ｍに向かって、また真空室Ｖに向かって流れる。真空室における空気の介在は望ましくないことは勿論である。大気圧への、例えばモータ室Ｍへの逃げの通路が溝２１２を介して設けられている。エアベアリングを形成する空気が真空室Ｖ内への許容し得ない漏洩を更に阻止するために、空気は真空導管２１３を介して吐出される。希望に応じて、逃げ通路２１２も吐出される。このように、真空室Ｖ内への残留漏れｌは許容レベル内に保持可能である。
【００３３】
本実施例において、空気送りライン２１１と真空導管２１３並びに逃げ通路２１２の下部分はシールの周囲の全長に亘って延びる細長い溝である。空気送りパイプ２１１ａと真空パイプ２１３ａとが前記溝に沿って間隔をおいて設けられている。
【００３４】
真空室の壁１１の一部の下から見た図である図５に示す第２の実施例に対する変形において、エアベアリングを提供する空気送りライン２１１は離散している。各空気送りパイプの端部において、図５Ａにおいて断面で示し、多孔性プラグ２１１ｃで充填した円筒形拡大部２１１ｂが設けられている。多孔性プラグ２１１ｃはグラファイトで作るのが好ましく、真空壁１１の下面１１ｂを機械加工した後拡大部２１１ｂに位置させ、ついで滑らかにきさげ可能とする。
【００３５】
前述したエアベアリングの双方の変形において、空気送りライン２１１と真空室Ｖとの間に単一の真空溝が設けられている。その他の変形においては、２個以上の真空溝を設けることが可能で、真空室Ｖにより近い真空溝はより高い真空レベルまで吐出される。
【００３６】
前述の変形との組み合わせが可能である第２の実施例の別の変形において、摺動シールプレートの重量は、それをサンドイッチ構造を有するプレート１２０から形成することにより低減される。このことは摺動シールプレートを通る垂直平面の断面図である図６に示されている。上側および下側スキンプレート１２１、１２３は、厚さがそれぞれｔ１およびｔ３である、例えば焼結されたＡｌ2Ｏ3の中実のプレートから各々形成される。サンドイッチ充填物１２２は厚さがｔ２であり、例えばＡｌ2Ｏ3の格子構造、図６Ａに示す壁１２２ａ，あるいは図６Ｂに示すように閉鎖した中空のガラス円筒体１２２ｂのような種々の材料から作ることが可能である。その他の代案としては、例えばガラスおよびセラミックのフォームを含む。各変形において、サンドイッチの充填物の機能は２個のスキンプレート１２１、１２３の間のせん断力を伝達することであり、選択した構造は高い弾性係数Ｅを有する必要がある。
【００３７】
焼結したＡｌ2Ｏ3グリッドを充填したプレート１２０に対して、該プレートの強度と質量は、該プレートの全体断面積によって除したグリッド構造の全体断面積として定義され、せん断および曲げ変形に対する等式を修正するために使用される空間係数Δによって決まる。２００ミリの全体厚さ（ｔ１＋ｔ２＋ｔ３）のプレートに対して最小のプレートの質量が、厚さ（ｔ１、ｔ３）が１５ミリである頂部および底部プレート１２１、１２３、および例えばグリッドの壁の厚さが１５ミリ、ピッチが１１０ミリであるグリッドの空間係数０．１５によって達成されるように計算可能である。
【００３８】
本発明によると、サンドイッチプレート１２０は連続した側壁１２４を有し、あるいはサンドイッチ充填物１２２の縁部は内部を機密シールするようにシールされる。内部をシールする前に、内部は適当な真空レベルまで排気される。このためサンドイッチ構造を予負荷し、（プレートが真空室の一部として使用される場合）サンドイッチ構造を剥離させる傾向のある１枚のスキンプレートに亘っての差圧を阻止する。前記プレートは内部の真空が予想される寿命全体に亘って十分高度に確実に保たれるように保証するように構成可能で、あるいは内部を定期的に排気するように弁を設けることが出来る。
【００３９】
この排気されたサンドイッチ構造は本発明による摺動シールプレートとしての以外に広い用途を有し、特に、真空室が摺動するか、あるいは固定しているかには関係なく壁として、あるいは壁の一部として有利に使用可能である。
【００４０】
実施例  ３
本発明によるリソグラフィ装置３の第３の実施例が図７に示されている。この装置においては、摺動シールは環状のフレーム３３０に装着された転倒ドームすなわちボウル３１２によって形成されている。ボウル３１２は比較的薄く、外面に対する垂直方向の圧力負荷がボウルの平面の歪みによって抵抗を受けるように形成されている。そうすれば、負荷が変動する結果局部的に変形するのではなく、形状が縮尺される。第２の実施例の寸法と運動範囲とを備えたリソグラフィ装置に対して適した幅Ｄが１２００ミリであるボウルに対して、中心Ｒにおける適当な曲率半径は０．８×Ｄである。これは縁部において０．１５×Ｄの曲率半径まで徐々に減少している。そうすれば、ボウルの高さＨは０．２５×Ｄとなる。ボウルのシート材は垂直にフレーム３３０に接続され、それによってベアリングリングに対する望ましくない負荷を排除する。曲げ慣性を排除するボウルのその他の形態もブリッジ構造から知られている。
【００４１】
第３の実施例において、ボウルの摺動はフレーム３３０に設けられ、真空室の壁１１の底部に設けられたベアリング面３２１ａに作用する吐出の異なるエアベアリング３２１によって可能にされる。エアベアリング３２１はそれ以外は第２の実施例のそれと同様である。
【００４２】
ボウル３１２はモータ室Ｍと真空室Ｖとの間の差圧に抵抗するが、微細ステージ１４と支持ピラー１３の重量はピラー１３と微細ステージ１４とをフレーム３３０から懸垂している複数の半径方向のステー３３１によって支持されている。ピラー１３は、また微細ステージが第２の実施例と同様に駆動装置１６によって運動するとき安定状態に留まるように複数の半径方向スポーク３３２によって安定にされる。駆動装置１６からのスラストも、この実施例においてはフレーム３３０に取り付けられているビーム１５を介して微細ステージまで搬送される。
【００４３】
実施例  ４
本発明の第４の実施例によるリソグラフィ装置４が図８に概略的に示されている。本実施例において、摺動シールプレート４１２前後の差圧は第２の真空室Ｖ２をその下方に設けることによって低減あるいは排除される。従って、摺動シールプレート４１２は微細ステージ１４を運動させるのに要する加速力を支持すればよく、圧力による力は殆ど無いか、あるいは皆無であるので極めて薄くすることが出来る。摺動シールプレート４１２の平面に駆動力が加えられ、かつ全体の運動しうる質量の重心が摺動シールプレートの平面にも位置するように保証することにより捩じり力を低減することが可能である。
【００４４】
摺動シールプレートは、この場合摺動シールプレート４１２の縁部に接続されているビーム１５に対して作用する駆動装置１６を介してＸ，ＹおよびφＺ方向に運動する。摺動シールプレート４１２は２個の対向した異なって空気注入されたエアベアリング４２１ａおよび４２１ｂの間を運動する。エアベアリング４２１ａは第２の実施例のそれと類似であって、前述のように真空室Ｖの壁１１に設けられている。エアベアリング４２１ｂもまた類似であるが、第２の真空室Ｖ２の壁４１１に設けられている。摺動シールプレート４２１に対する正味の垂直の力は殆ど無いので、エアベアリング４２１ａおよび４２１ｂは著しいスラストを加える必要なく、単にシール空隙を保ち、Ｘ，Ｙおよびφｚ方向に運動しうるようにする。プレート４１２を抑制し過ぎないようにするために、１個のベアリングをＺ方向に固定し、他方に予負荷を加える。
【００４５】
第２の真空室Ｖ２はピラー１３を介して微細ステージ１４を支持する脚４４０を収容する。脚４４０には微細ステージ１４が運動しうるようにするために独自のベアリング、例えば前述した異なって空気注入されたベアリングが設けられている。第２の真空室Ｖ２は主真空室Ｖ３から隔離されているので、その内部の真空レベルに対する要求は低い。従って、室Ｖ２は主真空室Ｖでは許容し得ない材料で作られた送りラインやケーブルを収容可能である。
【００４６】
実施例  ５
リソグラフィ装置５を含む本発明の第５の実施例が図９に概略的に示されている。本実施例は、更に参考のために本明細書に含めている、「マルチステージ駆動装置とリソグラフィ装置におけるその応用」（“Multi-stage Drive Arrangements and their Application in Lithographic Apparatus”という名称の欧州特許願第９９２０１１９２．４号および同じ名称で同時に出願された特許願（本出願人の参照番号はＰ−０１３２．０１０号）に詳しく説明されている３ステージ概念を組み込んでいる。本発明の第５の実施例は特にステップアンドスキャン作動に適合している。
【００４７】
リソグラフィ装置５は第２の実施例の摺動シールプレート１２と類似であり、第２の真空室Ｖ２に収容されている長いストロークの摺動シールプレート５１２を含む。微細ステージ５１４は一次真空室Ｖに収容され、駆動装置５１４ａを使用してウエハＷを微細位置決めする。これらの２ステージの間に中間のステージ５５０が設けられている。本実施例のステップアンドスキャン作動において、長いストロークの摺動シールプレート５１２は露出すべきダイの列あるいはコラムの長さに亘って一定の速度で駆動される。次に、中間ステージ５５０は、露出個所の下方のウエハの正味の運動がステップアンドスキャン作動に適した曲りくねったものであるように８の字形運動として長いストロークのシールプレート５１２に対して駆動される。このような配置によって機械のベースフレームに加えられる加速力を減少させる。長いストロークの摺動シールプレート５１２は中間ステージ５５０のために均衡質量として作用するが、それ自体は加速が低いので均衡質量は必要とはしない。
【００４８】
主真空室Ｖは１０−６ミリバール以下の圧力、好ましくは１０−７から１０−８ミリバールに保たれ、第２の真空室Ｖ２は１０−５から１０−６ミリバール程度の圧力に保たれる。これらの真空レベルが達成可能にするために、長いストロークのステージのプレート５１２は、第２の実施例のものと類似であり、５から１０ミクロンの範囲の一定の空隙を保つ異なって空気注入されたエアベアリング５２１ａによって支持されている。走査ステージ５５０は、また類似のエアベアリング５２１ｂによって支持されている。
【００４９】
二次真空室Ｖ２は長いストロークの摺動シールプレート５１２に装着された上側の摺動シールプレート５５２と走査ステージ５５０に装着された下側の摺動シールプレート５５３とによって形成された摺動シール装置によって一次真空室Ｖから隔離されている。上側摺動シールプレート５５２は一般に正方形であって、走査ステージ５５０と長いストロークのステージに対する運動範囲を許容するのに十分大きな中央開口を備えている。上側摺動シールプレート５５２は真空室の壁５１１の開口５１１ａよりも若干大きく、そのため長いストロークのステージの個所がどこにあろうとも、上側摺動プレートの広い部分が真空室の壁５１１の下面５１１ｂと直接対向する。下側摺動シールプレート５５３は、また正方形であって中央開口は走査ステージ５５０で充填されている。下側摺動プレート５５３は同様に上側摺動シールプレート５５１の開口より若干大きく、そのため長いストロークのステージ５１２に対する走査ステージ５５０の位置がどこにあろうと、下側の摺動シールプレート５５３の全周の広い部分が上側摺動シールプレート５５２の底面と直接対向する。一次真空室と二次真空室との間の差圧によって加えられる力は無視しうる程度であり、上側と下側の摺動シールプレートとは負荷を支持していないので、それらの間、あるいは上側摺動シールプレートと真空室の壁５１１との間にエアベアリングの必要はない。その代わり、２枚のプレートの間および上側プレートと真空室との間の空隙は約５００ミクロン以下とし、重なり部分は漏洩を許容レベルまで下げるのに十分広くしている。各種のシールプレートおよび開口は、また円形のウエハとチャックとを受けいれるように円形にしうる。
【００５０】
長いストロークのステージプレート５１２は、例えばＹおよびφｚ運動を提供するように横ビーム５１５を横方向に運動させるリニアモータ５１６と、例えばＸ方向の運動を提供するようにピラー５１３に作用する横ビーム５１５に長手方向に装着された別のリニアモータ（図示せず）とを含むＨ−駆動装置によって駆動可能である。長いストロークの駆動装置を収容するモータ室Ｍは例えば０．１ミリバール以下に保たれているが、このモータ室は主真空室Ｖから隔離されており、そのため長いストロークの駆動装置は高真空に対して適合性がなくてもよい。長いストロークのステージプレートベアリング５２１ａに対する適当な予負荷は開口領域に亘る圧力負荷と長いストロークのステージプレート５１２の重量とから発生するプレートに対する正味の力によって提供される。長いストロークのステージの駆動装置はマウント５５４を介してベース５１７に対して作用する。長いストロークのステージは概ね一定の速度で運動するので、均衡質量に対する必要性は排除しうる。中間ステージ５５０の駆動装置５５１は図３に関して前述したものと類似のビームのスラストエアベアリングを介して作用するリニアモータ装置でよい。殆どが長いストロークの摺動シールプレート５１２である長いストロークのステージの比較的大きな質量は走査ステージ５５０に対する均衡質量として作用する。
【００５１】
走査ステージ５５０と微細ステージ５１４に対するケーブルおよび供給ライン（図示せず）はモータ室Ｍおよび中空ピラー５１３の内部を通るルートとしうる。微細ステージ５１４の位置は、例えば干渉型でよい位置検出手段５５５を介してモニタ可能である。
【００５２】
実施例  ６
本発明の第６の実施例によるリソグラフィ装置６が図１０に概略的に示されている。第６の実施例は第５の実施例の変形であって、殆どを同じ参照番号で指示するが微細および走査ステージにおける多数の部材を共通に有する。共通部材の説明は簡潔にするために省略する。
【００５３】
第６の実施例において、一次真空室Ｖは、それぞれの真空ポンプ（図示せず）によって低下した真空レベルまで個々に吐出される中間真空室Ｖ２からＶ５までを形成するラビリンス摺動シールによってシールされている。前述と同様、一次真空室は使用時約１０−７から１０−８ミリバールの真空レベルに保持することが可能で、一方中間真空室は、例えば以下のようなレベルに保持される。
Ｖ２  −  ２．５×１０−６ミリバール
Ｖ３  −  ５×１０−４ミリバール
Ｖ４  −  ０．１ミリバール
Ｖ５  −  １ミリバール
【００５４】
ラビリンス摺動シールは長いストロークのステージプレート６６０の上面に設けられたシール面６６０ａと共に第１から第５までの摺動シールプレート６６１から６６５までを含む。その他の実施例においては、より少ないステージで十分である。第１、第３と第５の摺動シールプレート６６１、６６３、６６５は真空室の壁から内方に突出し、各々のシールプレートは長いストロークのステージプレート６６０の運動範囲並びにそのレベルにおける長いストロークのステージプレートの断面を収容するのに十分大きい中央開口を有する。第２と第４の摺動シールプレート６６２、６６４は長いストロークのステージから外方に突出し、通常の運動範囲を通しての長いストロークのステージプレートの位置がどこにあろうとも奇数の摺動シールプレートが重なり合うようにするのに十分大きな外周を有する。同様に、長いストロークのステージプレート６６０のシール面６６０ａは長いストロークのステージプレートの全ての位置において第５の摺動シールプレート６６５と直接対向する位置に配置されている。
【００５５】
第１と第２の摺動シールプレート６６１、６６２は共に第２の中間真空室Ｖ３から第１の中間真空室Ｖ２を隔離し、第３と第４の摺動シールプレート６６３、６６４は第２の中間真空室Ｖ３を第３の中間真空室Ｖ４から隔離し、第５の摺動シールプレート６６５とシール面６６０ａは第３の中間真空室Ｖ４を第４の中間真空室Ｖ５から隔離する。各場合において、対向するプレートと重なり範囲との間の空隙はより高圧の室からより低圧の室内への漏洩はそれぞれの真空ポンプが許容しうるレベルに確実に制限されるように選択される。第１と第２の摺動シールプレートとの間、並びに第３と第４の摺動シールプレートの間の空隙は５００ミクロン程度でよく、一方第５の摺動シールプレート６６５とシール面６６０ａとの間の空隙は１００ミクロン程度でよい。
【００５６】
第６の実施例において、長いストロークのステージプレート６６０は脚６６６に設けられた（従来の）エアベアリングによってベース６１７上に支持されている。駆動装置（図示せず）は第５の実施例のものと同じでよい。
【００５７】
本発明を好適実施例に関して説明した。しかしながら、本発明は前述の説明のものに限定されないことが認められる。特に、本発明はリソグラフィ装置のウエハステージに関して前述したが、それはそのような装置のマスクステージにも、あるいは長いストロークのマニピュレータを真空室内へ通す必要のある何れかの装置に対しても同等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【図３】図２に示すうウエハステージの駆動装置の平面図である。
【図４】図２の示すウエハステージにおいて使用される吐出の異なるエアベアリングの断面図である。
【図５】本発明において使用可能な代替的な、吐出の異なるエアベアリングの平面図である。
【図５Ａ】図５に示す吐出の異なるエアベアリングの一部の拡大断面図である。
【図６】本発明において使用可能な代替的な摺動シールプレートの断面図である。
【図６Ａ】図６に示す摺動シールプレートのための代替的な充填物の平面図である。
【図６Ｂ】図６に示す摺動シールプレートのための代替的な充填物の平面図である。
【図７】本発明の第３の実施例によるリソグラフィ装置のウエハステージの断面図である。
【図８】本発明の第４の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【図９】本発明の第５の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施例によるリソグラフィ投影装置のウエハステージの断面図である。
【符号の説明】
１  投影装置
２、３、４、５、６  リソグラフィ装置
１２  摺動シールプレート
１４  短いストロークのステージ
１６  駆動装置
Ｍ  モータ室
Ｖ  真空室
【図１】
0003688181.tif 000003
【図２】
0003688181.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図６】
0003688181.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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