(57)【要約】【課題】  パターンが形成される物体と振動源とを振動的に分離することにより、所望のパターンを正確に形成するパターン形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  物体にパターンを形成するパターン形成器と、前記パターン形成器を移動させる駆動部と、前記物体を保持する保持部と、前記駆動部の少なくとも一部が接続される支持部とを備え、前記保持部と前記支持部とが振動的に分離されていることを特徴とすた。【選択図】  図４
2006313940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体にパターンを形成するパターン形成器と、
前記パターン形成器を移動させる駆動部と、
前記物体を保持する保持部と、
前記駆動部の少なくとも一部が接続される支持部とを備え、
前記保持部と前記支持部とが振動的に分離されているパターン形成装置。
【請求項２】
前記駆動部は、リニアモータである請求項１記載のパターン形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホトリソグラフィは、特に半導体製造に使用される周知の分野である。ホトリソグラフィ装置において、ステージ（Ｘ−Ｙ運動装置）は、レチクル（すなわちマスク）を支持し、もう一つのステージは、半導体ウエハ、すなわち、処理される加工片を支持する。時には、単一のステージが、ウエハまたはマスクに設置されることもある。
【０００３】
このようなステージは、Ｘ軸とＹ軸の方向への精密運動に不可欠であり、ある微少の運動が、垂直方向（Ｚ軸）の調節のために行われる。レチクルが走査露光装置内で走査されるレチクルステージが、一般に使用されており、そこでは、円滑で精密な走査運動が行われ、走査方向に直角な微少の変位運動とＸ−Ｙ面上の小さい偏揺量（回転）とを制御することにより、レチクルのウエハに対する正確な整列を確実にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、パターンが形成される物体と振動源とを振動的に分離することにより、所望のパターンを正確に形成するパターン形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、物体にパターンを形成するパターン形成器と、前記パターン形成器を移動させる駆動部と、前記物体を保持する保持部と、前記駆動部の少なくとも一部が接続される支持部とを備え、前記保持部と前記支持部とが振動的に分離されているパターン形成装置を特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記駆動部は、リニアモータであることを特徴とする。請求項１記載のパターン形成装置。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、本発明のパターン形成装置によれば、パターン形成器の駆動部を支持する支持部とパターンが形成される物体とを振動的に分離したので、物体に所望のパターンを正確に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明によるステージ機構の平面図を示す。また、同時係属同一所有及び発明の米国特許出願、Ｎｏ．０８／２２１，３７５、名称”絶縁された反作用ステージを備えたガイドレスステージ”、１９９４年４月１日出願、原本Ｎｏ．ＮＰＩ０５００を参照されたい。この出願特許は、参考に本明細書に記載され、ステージ機構の要素を支持する関連方法を示しており、反力を投影レンズとホトリソグラフィ装置とから絶縁している。
【０００９】
ステージ１０（平面図）は、剛性材（例えば、スチール、アルミニウム、またはセラミック）で製作された４角形の構造体である。ステージ１０に配置された二つの干渉計ミラー１４Ａ，１４Ｂは、各レーザビーム１６Ａ，１６Ｂと通常通りに相互作用する。一般に、レーザビーム１６Ａは、二組のレーザビームであり、レーザビーム１６Ｂは、一組のレーザビームであり、これらのレーザビームは、三つの距離測定値に関するものである。ステージ１０の下側には、浮き上がった部分２２が形成されている（点線で示されているが、図面上では見えない）。
つまり、ステージ１０が投影レンズ９２の上部を覆うように形成されている（図１参照）。
【００１０】
レチクル２４は、ステージ１０に配置され、チャックプレート２８の上面に形成された従来のレチクル真空溝２６により保持されている。ステージ１０は、レチクル２４の下に中央開口３０（通路）も形成している。中央開口３０により、レチクル２４を透過した光線（ほかの光線）は、以降に詳細に説明されているように、レチクルの下方に投影レンズ２９に入射することが出来る。（レチクル２４自体は、ステージ機構の一部でないことは理解されるであろう。）そのほかに、本発明のステージ機構がレチクルステージ以外のもの、すなわち、ウエハ支持に使用されるならば、開口３０は不要である。
【００１１】
ステージ１０は、例えば、剛性体、スチール、またはアルミニウムなどの、滑らかで平坦な上表面を有する普通の４角形の基部構造体３２の上に支持されている。基部構造体３２の左右の縁（図１）は、点線で示されており、この図のほかの構造体（後に説明されているように）により上に置かれている。動作状態では、ステージ１０は、その基部構造体と物理的に直接に接触していない；その代わり、ステージ１０は、この実施例では、気体軸受けなどの従来の軸受けにより支持されている。一つの実施態様では、市場で入手できるタイプの三つの空気軸受け３６Ａ，３６Ｂおよび３６Ｃが使用されている。
【００１２】
ほかの空気軸受け／真空構造体では、真空部分は、空気軸受け部分と物理的に分離されて、隣接している。真空と圧縮空気とは、普通の管の束と内部細管の配管系との細管を通って送られる（簡潔のために図面には示されていない）。これにより、ステージ１０は、動作状態において、基部構造体３２の平坦な上面の上方約１から３マイクロメータで、空気軸受け３６Ａ，３６Ｂ，及び３６Ｃの上を浮動している。ほかのタイプの軸受けも（例えば、空気軸受け／磁気の組み合わせタイプ）、その代わりに使用することができることは、理解されるであろう。
【００１３】
ステージ１０は、４つの窓枠部材から成る４角形の構造体である窓枠により側方を囲まれている。図１に示された４つの窓枠部材は、図面において、上部窓枠部材４０Ａ、底部窓枠部材４０Ｂ、左側窓枠部材４０Ｃ、および右側窓枠部材４０Ｄである。これらの４つの窓枠部材４０Ａ〜４０Ｄは、アルミニウム又は合成材などの高い固有剛性度（剛性／密度比）を有する材料で製作されている。これらの４つの窓枠部材４０Ａ〜４０Ｄは、ヒンジ構造体（連結部材）により一緒に取り付けられておる。つまり、連結部材を介して一体に連結している。これにより、Ｘ−Ｙ平面における相互と、図面に示された偏揺運動とも言われるＺ軸回りとの４つの窓枠部材の非固定運動が行われる。このヒンジは、後に詳細に説明されている。各ヒンジ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，および４４Ｄは、例えば、窓枠の
わずかな曲がりを可能にする一つ以上の金属製連結部である。
【００１４】
窓枠は、固定されたガイド４６Ａ，４６Ｂの水平面に支持され、かつ、固定されたガイド６４Ａ，６４Ｂの垂直面に支持されたＸ軸（図１において左右に）に運動する。（各組の固定されたガイド４６Ａ，６４Ａおよび４６Ｂ，６４Ｂは、例えば、単一のＬ形状の固定されたガイドであり、または、ほかの形状の固定されたガイドも使用できることは、理解されるであろう。）２つの空気軸受け５０Ａ，５０Ｂが、窓枠部材４０Ａに取り付けられおり、この空気軸受けにより、窓枠部材４０Ａは、その支持している固定ガイド部材４６Ａの上に支えられて運動する。同様に、空気軸受け５２Ａ，５２Ｂは、窓枠部材４０Ｂに取り付けられており、これにより、窓枠部材４０Ｂは、その支持している固定ガイド部材４６Ｂの上に支えられて運動する。空気軸受け５０Ａ，５０Ｂ，５２Ａ，５２Ｂは、空気軸受け３６Ａなどと類似している。
【００１５】
窓枠は、従来のリニアモーターにより、固定されたガイド４６Ａ，４６Ｂおよび６４Ａ，６４ＢのＸ軸に沿って駆動される。リニアモーターは、窓枠部材４０Ａに取り付けられたモータコイル６０Ａを有する。モーターコイル６０Ａは、固定されたガイド６４Ａに（または、これに沿って）配置されている磁気トラック６２Ａを動く。同様に、窓枠部材４０Ｂに取り付けられたモーターコイル６０Ｂは、固定されたガイド６４Ｂに配置された磁気トラック６２Ｂを動く。モーターコイルとトラック組み合わせ体は、テキサス州ウェブスターノのトリロジー社の部品Ｎｏ．ＬＭ−３１０である。トラック６２Ａ，６２Ｂは、それぞれ、一体に固定された多数の永久磁石である。モーターコイルへ接続された電線は、示されていないが、普通の電線である。ほかのタイプのリニアモーターも、代わりに使用することができる。各モーターのモーターコイルと磁気トラックとの位置は、逆にすることが出来るので、例えば、磁気トラックは、性能が低下するハンディキャップがあるが、磁気トラックをステージ１０に配置し、対応するモーターコイルを、窓枠部材に配置することも出来る。
【００１６】
同様に、ステージ１０は、ステージ１０の左右の縁にそれぞれ取り付けられたモーターコイル６８Ａ，６８Ｂにより、図１のＹ軸に沿って運動する。モーターコイル６８Ａは、窓枠部材４０Ｃに取り付けられた磁気トラック７０Ａを動く。
モーターコイル６８Ｂは、窓枠部材４０Ｄに取り付けられた磁気トラック７０Ｂを動く。
【００１７】
空気軸受け７２Ａ，７２Ｂ，及び７２Ｃが、図１にも示されている。空気軸受け７２Ａが窓枠部材４０Ａに配置されており、窓枠部材４０Ａとその固定されたガイド６４Ａとの間の摩擦を最小にしている。一端にある単一の空気軸受け７２Ａと、他端にある二つの相対する空気軸受け７２Ｂ，７２Ｃとを使用することにより、一定量の偏揺運動（Ｚ軸回りのＸ−Ｙ面の回転）とＺ軸に沿った動きとが可能になる。この場合、一般に、空気軸受け７２Ａは、窓枠部材４０Ａと固定されたガイド６４Ａとの間の不整列の量を制約するために、ジンバル（十字吊装置）により取り付けられているか、または、連結部に配置されたジンバルで自在遊動的に取り付けられている。
【００１８】
空気軸受け７２Ａを軸受け７２Ｂ，７２Ｃと相対して使用することにより、窓枠ガイドを固定されたガイド６４Ａ，６４Ｂと適切な関係に保持する装荷効果を与えることができる。同様に、空気軸受け７６Ａは、ステージ１０の側面にすべて取り付けられた、相対する空気軸受け７６Ｂ，７６Ｃに重みをかけて、相対する窓枠部材４０Ｂ，４０Ｄに対するステージ１０の位置を適切に維持する。重ねて言うと、この場合、７６Ａなどの一つの空気軸受けは、限られた量の不整列を与えるように、ジンバルにより取り付けられているか、または、連結部のジンバル（スプリング）により十字吊りに取り付けられている。空気軸受け７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃおよび７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃは、従来のタイプの空気軸受けである。
【００１９】
図１の外側構造体８０は、ステージ機構の固定されたガイド４６Ａ，４６Ｂ，６４Ａ，６４Ｂおよび窓枠部材４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄに対する基部支持構造体である。このようにして、置かれている支持体は、分割されているので、外側構造体８０への反力は、ステージ基部構造体３２へ伝達されない。外側構造体８０は、それ自身の支持柱またはほかの普通の支持要素（この図面には示されていない）により、基礎、すなわち、地表または建物の床へ支持されている。適切な支持構造体の実施例は、引用した米国特許出願Ｎｏ．０８／２２１，３７５の図１，１Ｂ，１Ｃに開示されている。ステージ機構のこの部分の独立支持構造体は、レチクルステージ機構の駆動モーターの反力を、ホトリソグラ
フィ装置のほかの要素を支持するフレームから分離して、特に、投影レンズ９２を有する光学要素とウエハステージとから分離して伝達するという上記の利点を備えており、これにより、レチクルステージの運動による、投影レンズへの振動力を最小にしている。これは、さらに詳細に後に説明する。
【００２０】
ステージ機構のこの駆動力は、ステージ機構の重心に出来るだけ近く通って加えられる。お分かりのように、ステージ機構の重心は、ステージ１０によって移動する。従って、ステージ１０と窓枠ガイドとは、結合して、共有重心を形成している。モーターコイル６０Ａ，６０Ｂは、窓枠ガイドの位置を考慮に入れて、各モーターコイル６０Ａ，６０Ｂにより加えられた力を制御して、有効な力が重心に加えられているように維持する。もう一つの従来タイプの、モーターコイル６８Ａ，６８Ｂの差動駆動制御器は、ステージ１０の位置を考慮に入れて、各モーターコイル６８Ａ，６８Ｂにより加えられた力を制御し、有効な力がその重心に加えられているように保つ。ステージ１０は大きい範囲の運動を行うので、モーターコイル６０Ａ，６０Ｂの差動駆動は、広い差動揺動を含んでいることは、理解されるであろう。これと対照的に、窓枠ガイドは、少しも変化しないので、モーターコイル６８Ａ，６８Ｂの差動駆動は、はるかに小さい差動揺動を含んでおり、釣り合い効果を与える。有利なことに、窓枠ガイドを使用することにより、レチクルステージ機構の運動により発生した反力は単一平面に維持され、従って、これらの力をホトリソグラフィ装置のほかの部分から分離することを容易にしている。
【００２１】
図２は、図１の線２−２を通る断面図である。図１にもある図２に示された構造体は、同一の参照番号を有しており、ここでは説明されていない。照明器９０が図２に示されており、これは普通の要素であり、ここでは詳細には示されていず、簡潔のために図１では省略されている。投影レンズの上部（円筒）９２も、図２では詳細には示されていない。投影レンズ９２の下部とホトリソグラフィ装置のほかの要素とは、図２に示されていないが、以降に図示説明されている。
【００２２】
投影レンズ９２の支持体９４は、図２にも示されている。お分かりのように、支持体９４は、わずかな空隙９６によりすべての箇所で、レチクルステージ機構の外側構造体８０から分離されている。この空隙９６は、レチクルステージ機構の運動により発生した振動を、投影レンズ９２とその支持体９４から絶縁する。図２に示されているように、ステージ１０は、この実施態様では、平坦な構造体ではないが、レンズ９２の上部を収容する、下側が浮き上がった部分２２を形成している。磁気トラック７０Ａが、窓枠ガイド４０Ｂの頂部に取り付けられ、同様に、磁気トラック７０Ｂが、相対する窓枠部材４０Ｄの頂部に取り付けられている。
【００２３】
図３Ａ，３Ｂは、同一参照番号の、図２の部分の拡大図である。図３Ａは、図２の左側であり、図３Ｂは、図２の右側である。空気軸受け７６Ａのスプリング取り付け具７８が、図３Ａに示されている。空気軸受け７８Ａは、ステージ１０の側面へスプリングにより取り付けられており、これにより、一定量の偏揺（Ｚ軸回りのＸ−Ｙ平面における回転）と、Ｚ軸に沿った限定された運動とが可能である。ジンバル取り付けは、スプリング７８の代わりに、またはこれに追加して使用することができる。スプリングまたはジンバル取り付けにより、ステージ１０と窓枠部材４０Ｃ，４０Ｄ（図３Ａには示されていない）との間の限定された量の不整列が可能である。
【００２４】
図４は、図１と２のステージ機構を有するホトリソグラフィ装置の平面図であるが、これは、図１に示された要素のほかにさらに、レチクルステージ機構を除き支持体９４を有するホトリソグラフィ装置を支持する基部構造体１００を有する。（図１に示された構造体は、簡潔のために、すべては図４に表示されていない。）基部構造体１００は、ブラケット構造体１０６Ａ，１０６Ｂ，１０６Ｃ，１０６Ｄによりそれぞれ支持体９４へ接続された、４つの垂直支持柱１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄを支持している。基部構造体１００の大きさは、かなり大きく、一つの実施態様では、上から下まで約３メータである。各１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄは、レベリングのために内部に普通のサーボ機構（示されていない）を有することがお分かりであろう。各レーザ干渉計（ビームスプリッタなど）１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃの支持体１０８、１１０も、図４に示されている。図４は、図４の断面線５−５を通る図５の断面図を参考にすると、よく理解されるであろう。
【００２５】
図４及び５において、支持体９４の大きさがすべて、普通の基礎（示されていない）を経て地上と接触している基部構造体の上に置かれたその支持柱１０２Ａ，１０２Ｃと共に見られる。外側構造体８０は、図４にだけ示されており（簡潔のために）、同様に、接続されたブラケット構造体１１６Ａ，１１６Ｂ，１１６Ｃ，１１６Ｄを有する一組みの４つの柱１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄから成っており、これにより、柱は、外側構造体８０の高さから基部構造体１００へ伸張している。
【００２６】
図５の下部には、ウエハ１２０と接続された支持構造体１２２，１２４が示されている。ウエハステージ１２０の要素は、通常、基部、ステージ自身、基部に配置された固定ステージガイド、固定ステージガイドに配置された磁気トラック、および磁気トラックに装着し、ステージ自身へ接続されたモーターコイルから成っている（図面に示されていない）。支持体１２６に取り付けられたレーザ１２４からのレーザビームは、干渉計によりレンズ９２とステージ自体を位置づける。
【００２７】
図６Ａは、平面図（図１に対応する）で、窓枠ガイドでヒンジされた連結部構造体の一つ、例えば、４４Ｃの詳細を示している。ヒンジ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄのそれぞれは、同一である。これらの連結部ヒンジは、潤滑を必要とせず、ヒステリシスを呈せず（連結部がその機械的許容度より湾曲しない限り）、機械的”傾斜部”を有せず、さらに、製造に費用がかからないと言う機械的タイプのヒンジ以上の利点を有する。
【００２８】
各個々の連結部は、例えば、１／４硬度３０２ステンレススチール、厚さ約２０ミル（０．０２インチ）であり、最大曲げ０．５度に耐えることができる。各連結部の幅は厳密でなく、一般的幅は０．５インチである。２つ、３つ、または４つの連結部が、図１の各ヒンジ４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄに使用される。各ヒンジに使用される連結部の数は、本質的に、使用可能な空隙の程度、すなわち、窓枠部材の高さにより決定される。図６Ａ（および図６Ｂの９０度回転図に）に示された４つの個々の連結部１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄは、普通のスクリューでクランプ１３６Ａ，１３６Ｂ，１３６Ｃ，１３６Ｄにより隣接した窓枠部材（図６Ａ，６Ｂの窓枠部材４０Ａ，４０Ｂ）へ固定される。前記スクリューは、個々の連結部１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄの穴とクランプとを通り、窓枠部材４０Ａ，４０Ｂの対応するねじ付き穴へ固定される
。
【００２９】
図６Ａ，６Ｂの窓枠部材４０Ｂ，４０Ｄは、窓枠部材４０Ｂ，４０Ｄの端部にある鋭角（三角形）の構造体に関して、図１のそれらと少し異なり、そこへ、金属製の連結部１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄが取り付けられていることに注目されたい。図１の実施態様においては、この鋭角構造体は、省略されているが、それらの存在により、連結部のスクリュー取り付けは、容易になっている。
【００３０】
ほかの実施態様においては、枠ガイドは、ヒンジ止めされていないが、剛性構造体である。この剛性を保持し、結合を防止するために、軸受け７２Ｃまたは７２Ｂの一つは、取り外されており、その残りの軸受けは、重心へ移動し、スプリングなしでジンバルへ取り付けられている。そのほかの軸受け（ステージ１０に取り付けられた軸受けを除いて）も、ジンバルで取り付けられている。
【００３１】
この開示は、実証されているが、限定するものでなく、さらにほかの変形は、この開示に照らして、この技術に習熟した当事者には明らかであり、添付請求の範囲を逸脱するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】は、窓枠によりガイドされたステージの平面図である。
【図２】は、ガイド、ステージ及び関連構造体の側面図である。
【図３】は、図２の構造体の部分の拡大図である。
【図４】は、ガイドによるステージを要するホトリソグラフィ装置の平面図である。
【図５】は、図４のホトリソグラフィ装置の側面図である。
【図６】は、窓枠部材を連結する連結部である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ステージ
１４  干渉ミラー
２４  レチクル
２６  レチクル真空溝
２８  チャックプレート
３２  基部構造体
３６  空気軸受け
４０  窓枠部材
４４  連結部材
４６  ガイド
５０  空気軸受け
５２  空気軸受け
６０  モータコイル
６４  ガイド
６８  モータコイル
７０  磁気トラック
８０  外側構造体
９０  照明器
９２  投影レンズ
【図１】
2006313940.tif 000003
【図２】
2006313940.tif 000004
【図３】
2006313940.tif 000005
【図４】
2006313940.tif 000006
【図５】
2006313940.tif 000007
【図６】
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