(57)【要約】【課題】支持および位置決め構造体を提供する。【解決手段】本発明は、テーブル上のターゲットを支持および位置決めするための支持および位置決め構造体を備えた荷電粒子システムに関し、支持および位置決め構造体は、第一の部材と、第二の部材と、第二の部材に対して第一の部材を移動させる少なくとも一つのモーターを備えており、前記少なくとも一つのモーターによって発生される電磁場から少なくとも一本の荷電粒子ビームをシールドするシールドが存在し、支持および位置決め構造体は、第一の部材と、第一の部材とテーブルとターゲットの重量を少なくとも部分的に支えるための第二の部材を機械的に結合しているスプリングをさらに備えている。
2013514657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テーブル上のターゲットを支持および位置決めするための支持および位置決め構造体を備えた荷電粒子システムであって、
前記支持および位置決め構造体は、第一の部材と、第二の部材と、前記第二の部材に対して前記第一の部材を移動させる少なくとも一つのモーターを備えており、
前記少なくとも一つのモーターによって発生される電磁場から少なくとも一本の荷電粒子ビームをシールドするシールドが存在しており、
前記支持および位置決め構造体は、前記第一の部材と、前記第一の部材とテーブルとターゲットの重量を少なくとも部分的に支えるための前記第二の部材を機械的に結合しているスプリングをさらに備えている、荷電粒子システム。
【請求項２】
前記シールドは第一のシールド部品と第二のシールド部品を備えており、
前記第一の部材と前記第二の部材は、前記第一のシールド部品と前記第二のシールド部品の結合によって少なくとも部分的にシールドされており、
前記第一および第二シールド部品は互いに向かって移動可能である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
第一および第二シールド部品はおのおの、前記第一の部材の主表面に実質的に平行に延びている平面部と、前記平面部と異なる向きの側平面部を備えており、
前記側部は重なっている、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記シールド部品の少なくとも一つは、平行に延びている第一および第二のプレートを備えており、もう一つのシールド部品の前記側部が、前記第一および前記第二のプレートの間に延びている、請求項１、２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記シールド部品の少なくとも一つは、断面図において、櫛構造体を構成するように複数のプレートを有している、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記シールド部品の両方が、指のように組まれた構造体を構成するように配列された複数のプレートを有している、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記指のように組まれた構造体は、前記第一および第二シールド部品の間の回転および並進移動を許すように含まれている、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記位置決めおよび支持構造体は、第一および隣接した第二の側面を備えており、
それらは相互に９０と１８０度の間の角度を有している、請求項１、２または３に記載のシステム。
【請求項９】
前記シールドは円形形状である、請求項１、２または３に記載のシステム。
【請求項１０】
６自由度を提供するための複数のモーターが含まれている、先行請求項のいずれかによるシステム。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのモーターはローレンツモーターである、先行請求項のいずれかによるシステム。
【請求項１２】
前記システムは制御雰囲気で作動される、先行請求項のいずれかによるシステム。
【請求項１３】
前記制御雰囲気は真空環境を備えている、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムは、測定システムおよびリソグラフィシステムの群から選ばれたシステムである、先行請求項のいずれかによるシステム。
【請求項１５】
前記システムは、ターゲット表面上への少なくとも一本の荷電粒子ビームの投影のためのカラムを有している、先行請求項のいずれかによるシステム。
【請求項１６】
前記構造体は、前記複数のモーターが相対的高パワーモードに切り替えられターゲットが積極的に位置決めされる作動状態と、前記少なくとも一つのモーターが低パワーモードにあるか切断された非作動状態が設けられている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記非作動状態では、前記第一の部材は前記スプリングによって停止体に付勢される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記スプリングは、非作動状態では作動状態よりも大きい有効長さを有している、請求項１６または１７に記載のシステ。
【請求項１９】
前記第一の部材からの要素の除去を感知するための少なくとも一つのセンサーをさらに備えており、前記少なくとも一つのセンサーは、作動および非作動状態の間の移行をコントロールするコントロールユニットに結合されており、前記コントロールユニットは前記モーターのスイッチを切る、請求項１６、１７または１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記スプリングの最大長さを規定するスプリングホルダーをさらに備えている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記非作動状態において前記第一の部材の位置をロックするためのロック構造体をさらに備えている、請求項１６−２０のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項２２】
前記第一の部材は風袋重量を有しており、前記複数のモーターが前記第二の部材に対して前記第一の部材の位置を明示する間、前記スプリングは前記第一の部材の前記風袋重量を支えている、請求項１６−２０のいずれかひとつに記載のシステム。
【請求項２３】
前記第一の部材に第一のシールド部品を前記第二の部材に第二のシールド部品を備えたシールドをさらに備えており、前記シールド部品のおのおのは前記部材の周囲に複数のプレートの櫛構造体を備えており、前記第一および前記第二のシールド部品の前記複数のプレートは相互に指のように組まれており、前記シールドは、前記非作動状態でシールドし続けるように設計されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第一および第二シールド部品の前記複数のプレートは、前記スプリングの延びに平行な方向に相互の重なり長さを有しており、
前記相互の重なり長さは、前記作動状態から前記非作動状態への移行下のスプリングの長さの増大よりも大きい、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記スプリングは、前記スプリングの中心軸に垂直な移動を許す前記位置決めおよび支持構造体に自由に移動可能に含まれた中空スプリングを備えている、クレーム１６〜２３のうちのどれでも要求されるようなシステム。
【請求項２６】
先行請求項のいずれかによる荷電粒子システムでの使用のための支持および位置決め構造体であって、第一の部材と第二の部材を備えており、第一の部材と第二の部材を機械的に結合しているスプリングと、第二の部材に対して第一の部材を移動させる複数の電磁モーターをさらに備えていており、前記構造体は、前記複数のモーターが相対的高パワーモードに切り替えられターゲットが積極的に位置決めされる作動状態と、前記少なくとも一つのモーターが低パワーモードにあるか切断された非作動状態が設けられている、支持および位置決め構造体。
【請求項２７】
半導体設備システムでの使用のための先行請求項のいずれかによる荷電粒子システムであって、位置決めおよび支持構造体を備えており、前記位置決めおよび支持構造体は、第一の部材と、第二の部材と、前記第二の部材に対して前記第一の部材を移動させる少なくとも一つのモーターを備えており、前記少なくとも一つのモーターによって発生される電磁場から前記第一の部材の上方のカラムをシールドするシールドが存在しており、そのシールドは第一のシールド部品と第二のシールド部品を備えており、前記第一の部材は前記第一のシールド部品を備えており、前記第二部材が前記第二のシールド部品を備えており、前記第一および第二シールド部品は互いに向かって移動可能であり、前記支持構造体は、前記第一の部材と、前記第一の部材とチャックとテーブルとターゲットの重量を少なくとも部分的に支える前記第二の部材を機械的に結合しているスプリングをさらに備えている、荷電粒子システム。
【請求項２８】
荷電粒子システムにおいて要素を位置決めする方法であって、
第二の部材と少なくとも一つのモーターをさらに備えている支持および位置決め構造体の第一の部材に前記要素を機械的に結合するステップと、
前記第二の部材に対して前記第一の部材を位置決めするために前記少なくとも一つのモーターを作動するステップと、
前記モーター作動に起因する前記第二の部材に対する前記第一の部材の移動を可能にするための第一および第二のシールド部品を備えている分配シールドを使用して前記少なくとも一つのモーターによって発生される電磁場から前記第一の部材の上方の少なくとも一本の荷電粒子ビームをシールドするステップを備えている、方法。
【請求項２９】
前記方法は、前記支持および位置決め構造体を非作動状態にすることをさらに備えている、請求項２８の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一の部材と第二の部材と少なくとも一つのモーターを備えている支持および位置決め構造体を備えた半導体設備システムに関する。
【０００２】
本発明はさらに、そのような支持および位置決め構造体とその使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
支持および位置決め構造体は、リソグラフィシステムや検査システムなどの半導体設備システムで広く使用されている。リソグラフィシステムの場合、第一の部材は、たとえば、半導体ウエハーが取り付けられ得るウエハーステージである。測定システムの代表例は電子顕微鏡である。ナノメートル範囲のリソグラフィ用途のための現像下におけるような高解像度を達成するために、光学および電気光学システムの改良分解と同じ程度に正確な位置決めが必要とされる。
【０００４】
そのようなシステムの一例がＵＳ４，６０７，１６７から知られる。既知のシステムは荷電粒子ビームリソグラフィ機械装置である。機械装置は、電子源と照明ユニットと走査偏向器と投影レンズを備えたカラムを有している。このカラムは電子ビームを妨害しないように真空エンベロープ内に存在する。位置決めおよび支持構造体は真空エンベロープの外部で存在する。この支持構造体は、その上に半導体ウエハーまたはマスクが置かれ得る露出面を備えた第一の部材を備えている。以下、用語ウエハーはマスクを有しているものと解釈される。構造体は、位置決めセンサーのほかに、Ｘ軸ドライブとＹ軸ドライブを有している第二の部材をさらに備えている。リニアモーターが、ｘｙ平面内の並進移動に好ましく使用される。三つの独立制御アクチュエーターが、第一の部材と第二の部材の間に存在する。ｚｘ平面およびｚｙ平面内の角度と、カラムまでのウエハーの距離の両方が、それらでコントロールされる。したがって、正確な位置決めが達成される。より最近では、ローレンツモーターが、第一の部材と第二の部材の間のアクチュエーターのために提案された。投影レンズは、ワーキングビームのすぐ周囲のシールドによってアクチュエーターとリニアモーターから発生するあらゆる電磁場に対してシールドされる。すなわち、真空エンベロープの内部円錐状表面部材が強磁性体から作り上げられる。
【０００５】
真空環境が局所化され、位置決めおよび支持構造体を有していないことが、既知のシステムの不利な点である。真空環境の外での実際のターゲット表面の位置決めは、パターンをターゲット表面に転写する際の失敗の危険を強く増大させる。これは、特に荷電粒子ビームで動作する任意のシステムについてあてはまるが、制御雰囲気が使用されるあらゆる他のシステムについてもあてはまる。真空環境が、ＥＵＶ（極ＵＶ）光学のリソグラフィシステムについても提案されている。下側圧力をもつ環境は、さまざまな組立ステップで、たとえばある微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）素子にとって必要とされるような制御雰囲気でのキャビティーの形成のために、よく必要とされる。既知のシステムにおけるシールドとしての真空エンベロープの一部の使用は、別のシールド設計が必要とされることを生じさせる。
【０００６】
別の例がＵＳ７，２２１，４６３から知られる。既知の半導体設備システムは、第一および第二の部材を備えた支持および位置決め構造体を備えている。位置決め構造体は、具体的には設備システムのカラム内のミラーを位置決めする。リニアモーターがアクチュエーターとして設けられている。そのようなモーターは一般にコイルと永久磁石を備えており、コイルは第二の固定部材に設けられており、永久磁石は第一の移動部材に設けられている。第一の可動部材の風袋重量を支えるためのスプリングが、ｚ方向のリニアモーターの押す力を緩和するために第一の部材と第二の部材の中心の間に置かれている。この風袋補償スプリングは、風袋支え方向と他の五つの自由度方向に非常に小さいばね定数を有しているように設計されており、その結果、第二の固定部材からスプリングを介した第一の可動部材への振動の伝達がほとんど無視できる。スプリングはたとえばらせんコイルスプリングであるが、他の実施形態も可能である。冷却手段が、第一の可動部材に設けられた光学素子を冷却するために存在してもよい。これらは好ましくは第二の固定部材に設けられており、その結果、光学要素は非接触の手法で冷却され得る。非接触冷却手段は放射冷却を含んでいる。好ましい実施は、ペルチェ素子を使用する放射部材の冷却と、放射部材からの放射を使用する可動部品の冷却である。
【０００７】
放射冷却が真空または近真空環境において適切に機能しないことが、この既知のシステムの不利な点である。さらに、放射冷却に加えてのペルチェの要素の使用は設備システムを複雑にする。そのような複雑さは望ましくなく、厳密に必要でない限り回避されるべきである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＵＳ４，６０７，１６７
【特許文献２】ＵＳ７，２２１，４６３
【発明の概要】
【０００９】
したがって、真空中に位置決めされることができるにもかかわらずそのアクチュエーターの十分なシールドを可能にする位置決めおよび支持構造体を備えた半導体設備システムに提供することが目的である。
【００１０】
この目的は、構造体が、第一の部材と第二の部材と少なくとも一つモーターを備えており、前記少なくとも一つのモーターによって発生される電磁場から前記第一の部材の表面をシールドするシールドが存在しており、そのシールドは第一のシールド部品と第二のシールド部品を備えており、前記第一の部材は前記第一のシールド部品を備えており、前記第二の部材は前記第二のシールド部品を備えており、前記第一および第二シールド部品は互いに向かって移動可能であることで達成される。
【００１１】
本発明は、たとえば、第一および第二のシールド部品からなるシールドを作り出す。これらのシールド部品は、適切な位置決めを可能にするために十分な遊びの量をもって相互に取り付けられる。また、前記第一および第二シールド部品は共に、前記モーターの十分なシールドを可能にする。
【００１２】
好ましくは、前記第一および第二シールド部品は平面部と側面部を備えている。適切には、前記側面部は、前記平面部に対して実質的に垂直に延びている。代わりの向きや半球側部などの代わりの形状は除外されない。
【００１３】
最も適切には、前記側面部は相互の重なりを示す。側部のそのような重なりは、たとえシールドされるべき要素が前記モーターのわきではなく上にあっても、シールドの総合的な性能を劇的に改善することが分かった。重なりの好ましい計測は、そのような側部の間の距離と重なりの長さの間の比として表現される。この長さは、前記第二の部材の露出面に垂直な方向であるｚ方向に規定される。適切には、重なりの長さは、前記側部間の距離の少なくとも５倍である。より適切には、比は、８や１０、または１０よりも大きい。
【００１４】
ある好適な実施形態では、前記シールド部品の少なくとも一つは第一および第二の部分を備えており、それらの間にもう一つのシールド部品の側部が延びている。そのようなサンドイッチ構造は、場、特に磁場のシールドに非常に有効であることがわかっている。適切なシールドは必要であり、前記少なくとも一つのモーターによって発生される場はおよそ１テスラ以上であるのに対し、設備システムの活性部分中に許容磁場はミリテラス未満である。これは、明らかに特定の活性部分に依存する。荷電粒子ビームを含む活性部分中の許容磁場は、組立式設備の活性部分中の許容場よりもおそらく低い。荷電粒子ビームシステムでは、許容磁場は、マイクロテラス未満か、およそナノテラスですらある。
【００１５】
移動を可能にしながら、場を１００万分の１未満に低減するそのような挑戦的な要求を満たすために、少なくとも一つのシールド部品は好ましくは櫛構造体を有している。これは、前記二つのシールド部品が一緒に指のように組まれた構造体を構成することを可能にする。構造体の必ずしもすべての空間が充填される必要はないことが認められる。たとえば、一方のシールド部品が、６枚のプレートを備えた櫛構造体を有しているならば、もう一方のシールド部品は、２枚の組の間の空間に２枚の２倍のプレートを有していてもよい。
【００１６】
本願の文脈中の用語「移動」は、露出面に平行および垂直な方向（一般にｘ、ｙおよびｚ方向と呼ばれる）の一つの移動を単に指すのではなく、ｙｚ平面、ｘｚ平面および／またはｘｙ平面内の回転も指す。言いかえれば、それは好ましくは六自由度のすべての移動である。結果として、自由度のすべての移動に役立つために十分なモーターが利用可能であることが適切である。これはたとえば六つまたは七つのモーターであってよい。しかしながら、この位置決めおよび支持構造体も、より少ない自由度が利用可能である状態に適用されてもよい。実例は、ミラー、投影レンズの組立体を有している。
【００１７】
好ましくは、本発明で可能になる移動は微調整をおこなうのに十分である。一方向の横並進移動は、好ましくは１ｍｍ未満、より適切には１０分の１ｍｍ未満である。ｘｙ平面内の回転運動は、好ましくは３０ｍｒａｄ未満、より適切には３ｍｒａｄ未満である。
【００１８】
指のように組まれたシールド装置を使用するこの手法で支持構造体を構成する有利な効果は、組立および分解の高度の容易さである。指のように組まれたシールド装置は、間の相対移動を可能にするだけでなく、シールド部品を機械的に妨害することなく前記第一および第二シールド部品が配置または分離されることを可能にする。
【００１９】
さらなる実施形態では、前記支持および位置決め構造体は、作動状態に加えて非作動状態が設けられており、非作動状態では、前記少なくとも一つのモーターが切られ、前記第一および前記第二の部材はシールドの漏れをもたらすことなく相互に増大した距離にある。前記モーターを切るかローパワーにする際、前記第一の部材に対して安定した位置が保証されるべきである。この実施形態では、安定した位置は、前記第一および第二の部材が相互に増大した距離にある位置である。特に、距離は、ｚ方向すなわち前記シールド部品のあらゆる側面部に平行な方向に沿って増大または減少される。相互の距離の増大は、シールドの漏れを作らないように制限されている。
【００２０】
さらなる実施形態では、前記支持および位置決め構造体は第一および第二のシールド部品を備えており、前記第一および第二のシールド部品は円形形状である。ここで、前記第一および第二のシールド部品の間の重なりは、前記第一および第二のシールド部品を同中心形態に置くことによって確立される。この実施形態では、前記第一および第二シールド部品はまた、指のように組まれた櫛構造体を形成するために追加円形シールド部品を備えていてもよい。この手法では、移動の回転自由は最大にされる。
【００２１】
別の実施形態では、前記支持および位置決め構造体は、傾斜角たとえば９０と１８０度の間の角度を相互に有している第一および隣接した第二の側面を備えている。前記支持および位置決め構造体のそのような多角形形状は、６自由度のいずれの移動の自由を最大にすることが分かる。
【００２２】
本発明の別の側面では、半導体設備システムにおいて要素を位置決めする方法が提供される。この方法は、第二の部材と少なくとも一つのモーターをさらに備えている支持および位置決め構造体の第一の部材に前記要素を機械的に結合するステップと、前記第二の部材に対して前記第一の部材を位置決めのために前記少なくとも一つのモーターを作動するステップと、前記モーター作動に起因する前記第二の部材に対する前記第一の部材の移動を可能にするための第一および第二のシールド部品を備えている分配シールドを使用して前記少なくとも一つのモーターによって発生される電磁場から前記第一の部材の上方のカラムをシールドするステップを備えている。
【００２３】
本発明の第二の側面では、半導体設備システムの支持および位置決め構造体は、第一の部材と第二の部材と、前記第一の部材と前記第二の部材を機械的に結合しているスプリングと、前記第二の部材に対して前記第一の部材を移動させる複数の電磁モーターを備えている。前記構造体は作動状態と非作動状態が設けられており、非作動状態では前記モーターの少なくともいくつかが低パワーモードにある。
【００２４】
モーターを低パワーモードで作動することは、特に前記モーターが低パワーモードにおいて切られる際に、熱放散に肯定的な効果を有している。前記位置決め構造体がまず非作動状態にもたらされることにおいて、前記モーターの少なくともいくつかが低パワーモードに入れられてもよいということは、発明者の洞察だった。前記構造体は、この非作動状態では、自由度の少なくともいくつかについてあらかじめ規定された構成を備えている。非作動状態は正確な位置決めを可能にしないが、これはそのような非作動状態では必要でない。前記位置決めおよび支持構造体は微調整が意図されている。大規模な移動をおこなっている間は、微調整は必要でない。ターゲットが存在しない限り、微調整は必要でない。作業中、位置の変更はないが機械的振動に対して位置を安定化させる必要がある安定化段階に位置決め段階が続き得る。そのような状況では、微調整はほとんど必要ない。これらの状況のすべてにおいて、前記位置決めおよび支持構造体は非作動状態に入れられてよい。この非作動状態は、微調整が必要でない自由度についてまだコントロールおよび位置決めを可能にしつつ、コントロールと位置決めに最多のエネルギーを必要とする自由度の固定を備えていてよい。
【００２５】
全体として、非作動状態の使用は、真空環境での使用に適したエネルギー効率の良い作動を支援する。特に、そのようなエネルギー効率の良い作動は、中間の再較正をおこなう必要なしで、ウエハーなどの一つのターゲットに対する作業の実行を可能にする。そのような再較正は、温度の変化およびそれによる寸法の変化の結果として当然におこなわれるべきである。用語「ターゲットに対する作業の実行」は、ここでは、ユーザーによって規定されるような一つの完全なウエハーまたはそれの適当な部分に対して設備システムによって可能となる作業が実行されるということを表現する意味である。そのような作業は、パターンの転写、検査ステップ、組立ステップなどである。
【００２６】
好ましくは、非作動状態の位置はまた基準位置として使用される。
【００２７】
さらなる実施では、スプリングは、非作動状態では作動状態よりも長い有効長さを有している。このようにして、前記第一および前記第二の部材の間の距離は増大される。距離は、特にｚ方向すなわち前記第一の部材の主表面に対する法線に沿った距離である。
【００２８】
明確には、前記第一の部材からの要素の除去を感知するためのセンサーが設けられ、前記センサーは、作動状態および非作動状態の間の移行をコントロールするコントロールユニットにつながれており、前記コントロールユニットは、前記モーターのスイッチを切る。センサーの使用は、非作動状態への前記移行を規定するための好適な実施である。代替的および／または付加的に、前記非作動状態への移行は、システム内の他の動作との比較に基づいて、および／または、位置決め装置の一つがあらかじめ定められた位置決めステップを終了した後に始められてもよい。
【００２９】
適切には、前記スプリングの最大の長さを規定するためのスプリングホルダーが設けられる。前記部材から要素を取り除く際、スプリングに働く反対力は一般に低減される。その結果、前記スプリングは、より大きい長さになる。しかしながら、追加伸張が大き過ぎると、安定かつ良く規定された位置および／または良く規定された長さを確実にすることができない。後者は、以前に論じられたような指のように組まれた構成中の第一および第二のシールド部品を備えたシールドを実施する場合に特に関係がある。前記スプリングホルダーはいま最大の位置を規定する。適切には、二つ以上のスプリングホルダーが、最大の伸張だけを特定するだけでなく、他の自由度のための固定位置も特定する。
【００３０】
別の側面では、半導体設備システムにおいて要素を位置決めする方法。前記方法は、第二の部材と少なくとも一つのモーターをさらに備えている支持および位置決め構造体の第一の部材に前記要素を機械的に結合するステップと、作動状態において第二の部材に対して第一の部材を位置決めするための前記少なくとも一つのモーターを作動するステップと、前記支持および位置決め構造体を非作動状態にするステップを備えている。適切には、前記方法は、前記支持および位置決め構造体を作動状態に戻すステップを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明のこれらおよび他の側面は、図を参照してさらに明りょうになる。
【図１】図１は、本発明の荷電粒子システムの簡易概略断面図を示している。
【図２】図２は、作動状態にある本発明による微調整位置決めおよび支持構造体の一実施形態の概略断面図を示している。
【図３】図３は、非作動状態にある図２の実施形態の概略断面図を示している。
【図４】図４は、荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステムの実施形態の簡易概略図を示している。
【図５】図５は、荷電粒子システムにおける位置決めおよび支持構造体の実施形態の簡易概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図において、同一の参照番号は、同一または少なくとも類似の技術的特徴に関する。図は、縮尺どおりには描かれておらず、説明の目的のためだけのものである。図は例を示しており、それは、請求項を何ら限定するものではない。
【００３３】
図１は、本発明による半導体設備システム１の概略断面図を示している。本図に示される設備システム１は、カラム１１０を備えたシステム、特にリソグラフィシステムまたは検査システムである。明確には、荷電粒子ビームレットがターゲット２４の表面に送られるシステムである。このターゲット２４はたとえば半導体ウエハーまたはマスクであるが、組立体キャリヤーなどの他のターゲットは除外されない。
【００３４】
作動時、カラム１１０は前記ターゲット２４にビームレットを送る。リソグラフィシステムの場合、ビームレットは、前記ターゲット２４の表面の少なくとも主要部分にパターンを転写するように送られる。それに、カラム１１０は前記ターゲット２４に対して移動される必要があり、またはその逆である。通常、前記ターゲット２４とその下の構造体は移動される。そのため、ターゲットは、一般にいくつかの要素を有している、ステージとも呼ばれる位置決めおよび支持構造体によって支持される。
【００３５】
トランスレータおよびローテータ１５０は、以下においてｘｙ平面と呼ばれる、ターゲットに実質的に平行な平面内の移動と回転のために存在する。前記トランスレータおよびローテータ１５０は、異なる方向の分離した移動のための、また異なる規模の移動のためのいくつかの要素を備えている。前記トランスレータおよびローテータ１５０とステージの他の部分は、支持体１５１によって下部架台１７０に連結されている。これらの支持体はチャンバー壁１６０を通っている。前記チャンバー壁１６０は、取り囲まれたチャンバー１６１内の制御作業雰囲気を確実にする。適切には、チャンバー中の雰囲気は真空であり、より好ましくは高または超高真空である。
【００３６】
微調整位置決めおよび支持構造体１４０は、前記トランスレータおよびローテータ１５０の上に存在する。適切には、それは、６自由度、すなわち、前記ターゲット２４の平面内の横（ｘｙ）次元と、前記ターゲット２４の平面に垂直な鉛直（ｚ）次元と、ｘｙ、ｘｚおよびｙｚ平面内の回転で、前記ターゲット２４の位置を微調整するための位置決め装置４５を有することを提供する。これらの位置決め装置４５によって提供される移動は、実際上、その第二の部材４２に対するその第一の部材４１の移動である。前記位置決め装置４５は、一般に電気モーター、より好ましくはローレンツモーター、最も好ましくはリニアモーターである。位置決め装置４５の数は、そのような位置決め装置の選択と能力に依存する。一般に、６ないし１０個々の位置決め装置を使用する。シールド４３は、前記位置決め装置４５の作動中に発生される磁場から前記チャンバー１６１を保護するように存在する。前記シールド４３は、この図１では前記構造体１４０の側面上だけにあるように示されている。しかしながら、シールドは、前記微調整構造体１４０を取り囲むように適切に存在する。本発明の一つの側面によると、前記シールドは、第一および第二のシールド部品を有しており、前記第一のシールド部品は前記第一の部材４１に結合されており、前記第二のシールド部品は前記第二の部材４２に結合されており、前記第一および前記第二のシールド部品は互いに移動可能である。
【００３７】
前記微調整構造体１４０の前記第一の部材４１はチャック１３０に取り付けられている。このチャック１３０はウエハーテーブル１２０を支持し、その上に前記ターゲット２４が存在する。前記ウエハーテーブル１２０は、一般に前記チャック１３０に可逆的に付けられており、その結果、前記ターゲット２４の有効な搬送を可能にする。そのような搬送は一般に、次の製造ステップのための別の半導体設備システムに前記ターゲット２４を移動させるためにおこなわれる。
【００３８】
先進的集積回路およびマスクの製造で使用されるリソグラフィシステムは、ディープサブミクロンスケールで、特に１００ｎｍ未満の最小寸法でリソグラフィを提供する。進行中の現像は、そのようなディープサブミクロンスケールを３０ｎｍ未満の最小寸法にまでも拡張している。そのような寸法における十分な作業は、単にカラム１１０内の先進的光学および電子光学リソグラフィだけでなく、ステージの非常に正確で良く制御された位置決めも必要としない。さらに、モーターおよび他の要素の作動に一般に起因する外乱は、位置決めを容易に必要な明細事項の外に出す。一種の外乱は熱の発生であり、１摂氏度未満のステージの加熱が位置決めを明細事項の外側にもっていくことがある。別種の外乱は、迷場、特に磁場の発生である。どんな磁または電場も荷電粒子ビームレットのわずかかつ制御不能な偏向をもたらし得るので、荷電粒子ビームレットに基づいて作動するリソグラフィシステムと検査システムはこの種の外乱に特に敏感である。そのような偏向は、前記ターゲット２４の表面にパターンが明確に転写されないようにし、したがって、前記ターゲット２４の普通には回復不能な損失をもたらす。そのため、前記チャンバー１６１内の磁場のための必要条件は非常に厳密である。たとえば、電気モーターが一般におよそテスラの場を発生するのに対して、およそナノテラスの磁場が許される。言いかえれば、１兆以上の磁場強度の比が必要である。また、制御雰囲気の前記チャンバー１６１の内側に前記微調整構造体１４０を有していることが付加的に望まれる。
【００３９】
本発明は、前記第一および第二シールド部品が互いに移動可能でありながら前記微調整構造体内の磁場を十分にシールドすることを可能にする前記第一および第二の部材４１，４２に分配された前記シールド４３を前記微調整構造体１４０が備えているという点でこの問題を解決する。適切には、０．１％未満、より適切には１ｐｐｍ（パーツパーミリオン）未満の磁場が、前記第一および前記第二の部材４１，４２に分配された前記シールドを通る。前記第一および第二の部材への前記シールドの分配は、各位置決め装置４５をその磁場をシールドするように個々に封入するよりも有利であることがわかる。前記部材４１，４２への分配は、小さい体積の前記微調整構造体１４０の封入の一部としてだけではなく、すべての位置決め装置４５によって一緒に発生される磁場が、より規則的であり（より変動せず）、ただ一つの電気モーター４５によって発生される磁場よりも大きさが少なくとも比較的小さい。加えて、前記第一および第二の部材への前記シールドの分配は、それを最も受ける領域への前記シールドの集中を可能にする。この領域は特に、前記微調整構造体１４０の一つ以上の側面によって構成される。組み合わせでは、磁場の主要方向が横たとえば側面の一つに向かっているように位置決め装置が設置されることが適切である。これは、前記電気モーター４５を作り上げるプレートの鉛直配向で達成される。
【００４０】
ある好適な実施形態では、前記シールド４３は第一および第二のシールド部品によって構成されており、それらは、それぞれ、前記第一および第二の部材４１，４２の一部であり、重なりのエリアを相互に有している。より適切には、前記第一のシールド部品は、前記第二のシールド部品の間に配置されている。これは、電磁場のための回避距離の長さを相当に増大させ、それはまた垂直ｚ方向への並進移動を許す。好ましくは、そのようなシールド部品は櫛構造体として形づくられる。前記第一および第二シールド部品の櫛構造体は、一緒に適合するように設計されている。この種の構造体は、６自由度すべての微調整移動に十分な空間を残しながら、十分なシールドを提供する。
【００４１】
さらなる実施では、微調整構造体は複数の側面を備えており、第一および隣接した第二の側面は、９０度よりも大きく１８０度よりも小さい、好ましくは１２０と１８０度の間の角度を有している。前記微調整構造体１４０中のそのような傾斜角度の使用が、より大きい移動を許すことが認められた。この観測は、鋭い角度と比較しておこなわれたもので、特に回転自由度（ｘｙ、ｘｚおよびｙｚ平面）に関する。楕円や丸い側面など、多少なりともまっすぐな側面が少しもない微調整構造体１４０の使用は、特に並進自由度（ｘ，ｙ）を制限することがわかっている。
【００４２】
図２および図３は、作動状態に加えて非作動状態の追加機能を備えた好ましい形態の本発明の前記微調整構造体１４０を断面図で概略的に示している。図２は、作動状態にある前記構造体１４０を示しており、図３は、非作動状態にある前記構造体１４０を示している。非作動状態は、前記電気モーター４５が低パワーモードに入れられ、位置決めが固定される状態である。前記電気モーター４５は、前記低パワーモードでは好ましくはすべて切られる。あるいは、いくつかだけが切られ、および／または、いくつかのモーターが低パワーで作動するか「スタンバイ」状態に入る。非作動状態は少なくとも二つの主な長所を有している。第一に、前記電気モーター４５の低パワー状態のために、前記微調整構造体１４０の加熱が低い割合で起こるかまったく起こらない。第二に、非作動状態は、適切に実施されたときに基準位置として使用され得る。
【００４３】
図２および３は、いくつかのより有利な特徴を備えた、第一のシールド部品４３ａと第二のシールド部品４３ｂを有している前記シールド４３の好ましい実施を付加的に示している。好ましくは、ヒートシンクや熱導体などの熱除去手段が、前記第二の部材４２と前記トランスレータおよびローテータ１５０の間に設けられている。それとともに、前記ターゲット２４から遠ざかる熱伝導が、前記ターゲット２４に向かうものよりも良好にされる。前記第一の部材４１は、正確に位置決めするための最も適切な要素であり、したがって、加熱および／または温度変化による影響が最小になる。
【００４４】
図２および３に示される別の特徴は、外側シールド１４３中の指のように組まれた構造体の位置であり、重なっているプレートの数が少なくとも５である。五層シールドと四層シールドの間のシールド効果の差は、五層と６層からなるシールドの間のそれよりもはるかに大きいことがわかっている。図２および図３に示されるシールド実施のさらに必要な特徴は、前記微調整構造体１４０の上側１４１と底側１４２におけるシールドの連続性である。そのような連続性は、前記シールド部品４３ａ，４３ｂと前記第一または第二部材４１，４２の残りの部分のそれぞれの間の機械的な連結部および／または端部での漏れを好む。前記シールド４３のさまざまな部分そのような分離のための材料は当業者に知られている。シールドに適した一つの材料はいわゆるμ材料である。
【００４５】
非作動状態に入るために、前記スプリング４４と前記センサー４９と前記リミッター４７は適切な要素である。図２および３は、一つのセンサー４９と一つのリミッター４７を示しているだけであるが、複数のたとえば二つや三つや四つや五つや六つのそれら、コントロールされるべき各自由度に対して一つが利用可能であることが解釈され得る。一つのスプリングの代わりに、複数のスプリングが存在してもよい。スプリングはコイル形態を有していてよいが、それは必須でないとみなされる。磁気吸込部材と反発的磁石を含み、スプリング特性を有している他の要素が代替的に適用されてもよい。前記スプリングは好ましくは、前記第一の部材４１と前記チャック１３０と前記ウエハーテーブル１２０の風袋重量を支えるために調節される。このようにして、前記スプリングは、風袋支え方向と他の五つの自由度方向に非常に小さいばね定数を有しているように設計することができ、その結果、前記下部架台１７０から前記スプリング４４を介した前記ウエハーテーブル１２０への振動の伝達はほとんど無視できる。加えて、前記モーターの熱発生は禁じることができる。
【００４６】
非作動状態はさまざまなスタート信号に基づいて始められてよい。一つのそのようなスタート信号は、中央コントローラによって提供される電気的信号である。そのような中央コントローラは、特定のユーザー指示に基づいて、機能不全の検出に基づいて、パワーが利用不能であるとき、および／または、基準位置を調査するために、信号を提供してよい。別のそのようなスタート信号は、前記微調整構造体１４０によって支持された重量の突然の変化、より明確には突然の重量減少である。この突然の重量減少は、たとえばウエハーテーブル１２０の除去によるものであり、前記第一の部材４１を上にすなわち前記第二の部材４２から遠ざけるように持ち上げる傾向がある。前記センサー４９は、そのような位置の変化を感知することに専用のセンサーである。適切には、前記センサーは、前記前記第二の部材４２上に配置され、前記第一の部材４１までの距離を光学的に感知する。しかしながら、これは単なる一つの実施である。前記センサー４９は、前記第一の部材４１上に代替的に配置され、たとえば磁気抵抗センサーやＭＥＭＳベース加速度計での運動の感知を含む感知原理を代替的に使用してもよい。
【００４７】
前記第一の部材４１の位置は、非作動状態に入った後、一つ以上の機械的固定体４７によって安定させられる。機械学の分野の当業者に知られているように、さまざまな機械的固定体４７が適切である。機械的固定体４７のタイプは、非作動状態に入ったときに前記微調整構造体４９が入れられる位置に依存する傾向がある。一つの有利な位置は上昇位置である。そのような位置は、一連の指のように組まれたプレートとして実施されたタイプのシールド４３内に存在するとき、プレートが互いに接触することを防止する。そのような上昇位置は、前記トランスレータおよびローテータ１５０を介して前記微調整部材１４０に到着するある機械的振動が修正および／または減衰されることを付加的に可能にする。前記機械的固定体４７は、上昇位置が非作動状態に選択された場合、ストップとも呼ばれる距離リミッターとして提供され得る。前記距離リミッター４７または複数の距離リミッターは、最大長さへの前記スプリング４４の伸張を効果的に制限する。図２は、そのような距離リミッター４７が作動状態においてどのように効果的でないか示している。図３は、前記距離リミッター４７が非作動状態において前記スプリング４４の伸張を効果的に制限していることを示している。上昇の範囲は、前記第一および第二シールド部品４３ａ，４３ｂが互いに重なるように設計されている。より明確には、この重なりは、シールド必要条件を十分に満たす。前記距離リミッター４７の示された個所と、作動および非作動状態の間の位置決めの違いの両方は、説明の目的のために純粋に意図され、縮尺どおりには描かれていない。前記距離リミッター４７が逆向きに代替的に設けられてもよく、たとえばその制限部分が前記第一の部材の代わりに前記第二の部材に取り付けられてもよいことが認められる。
【００４８】
図４は、すべての電子ビームレットの共通の交差のない電子ビーム光学系に基づいた荷電粒子マルチビームレットリソグラフィシステム１の実施形態の簡易略図を示している。そのようなリソグラフィシステムは、たとえば、米国特許第６，８９７，４５８号と第６，９５８，８０４号と第７，０８４，４１４号と第７，１２９，５０２号に説明されており、それらは、本発明の所有者に譲渡されており、参照によってそのままここに組み込まれる。そのようなリソグラフィシステムは、複数のビームレットを発生するビームレット発生器と、前記ビームレットを変調ビームレットにパターン化するビームレット変調器と、前記ビームレットをターゲットの表面上に投影するためのビームレット投影器を適切に備えている。前記ビームレット発生器は一般に、源と少なくとも一つの開口アレイを備えている。前記ビームレット変調器は一般に、ブランキング偏向器アレイとビームストップアレイを備えたビームレットブランカーである。前記ビームレット投影器は一般に、走査偏向器と投影レンズ系を備えている。図４は、本発明の位置決めおよび支持構造体を明りょうに示してはいない。
【００４９】
図１に示される実施形態では、リソグラフィシステムは、単色で拡大する電子ビーム４を生成するための電子源３を備えている。ビームエネルギーは好ましくは比較的低く約１〜１０ｋｅＶの範囲に維持される。これを達成するために、加速電圧は好ましくは低く、前記電子源は好ましくは、グラウンド電位にある前記ターゲットに対して約−１〜−１０ｋＶの間に維持されるが、他のセッティングが使用されてもよい。
【００５０】
前記電子源３からの電子ビーム４は、二重オクタポールに続いて、電子ビーム４をコリメートするためのコリメータレンズ５を通る。理解されるように、前記コリメータレンズ５は、どのようなタイプのコリメート光学系であってもよい。続いて、電子ビーム４はビームスプリッターに衝突し、それは一つの適切な実施形態では開口アレイ６である。前記開口アレイ６は、ビームの一部を遮断して、複数のビームレット７が前記開口アレイ６を通り抜けることを可能にする。前記開口アレイは好ましくは、複数の貫通孔を有しているプレートを備えている。したがって、複数の平行電子ビームレット７が生成される。前記システムは多数のビームレット７、好ましくは１０，０００〜１，０００，０００のビームレットを発生させるが、もちろんより多くまたはより少ないビームレットを使用するも可能である。コリメートされたビームレットを発生させるために他の既知の方法が使用されてもよいことに注意されたい。
【００５１】
複数の電子ビームレット７は、ビームレットブランカーアレイ９の平面に複数の電子ビームレット７のおのおのを合焦させる（図に示されていない）集光レンズアレイを通り抜ける。このビームレットブランカーアレイ９は好ましくは複数のブランカーを備えており、それらはおのおの、複数の電子ビームレット７の一つ以上を変更することが可能である。前記ビームレットブランカーアレイ９はビームストップアレイ１０とともに変調手段８を構成している。コントロールユニット６０からの入力に基づいて、前記変調手段８は、電子ビームレット７にパターンを追加する。パターンは、エンドモジュール内に存在するコンポーネントによってターゲット表面１３に置かれる。
【００５２】
この実施形態では、前記ビームストップアレイ１０は、複数のビームレットが通過することを可能にするためのアレイ開口を備えている。前記ビームストップアレイは、その基本形態において、一般に丸穴であるが他の形状が使用されてもよい貫通孔を備えた基板を備えている。一実施形態では、前記ビームストップアレイ８の基板は、規則的に離間した貫通孔のアレイを備えたシリコンウエハーから形成され、表面帯電を防止するために金属の表面層で覆われてよい。
【００５３】
一実施形態では、前記ビームストップアレイ１０の通路は、前記ビームレットブランカーアレイ９の素子に整列されている。前記ビームレットブランカーアレイ９と前記ビームレットストップアレイ１０は一緒になって、ビームレット７を遮断するか通過させるように動作する。ビームレットブランカーアレイ９がビームレットを偏向すると、それはビームレットストップアレイ１０の対応開口を通過せず、その代りにビームレットブロックアレイ１０の基板によって遮断される。しかし、ビームレットブランカーアレイ９がビームレットを偏向しないと、それはビームレットストップアレイ１０の対応開口を通過し、それから前記ターゲット２４のターゲット表面１３上にスポットとして投影される。
【００５４】
前記リソグラフィシステムはさらに、データストレージ６１と読取ユニット６２とデータコンバーター６３を備えているコントロールユニット６０を備えている。前記コントロールユニット６０は、システムの残りの部分たとえばクリーンルームの内側部から遠く離して設置されてよい。光ファイバー６４を使用して、パターンデータを保持している変調光ビームは、（プレート１５で概略的に描かれた）ファイバーの端を電子光学ユニット１８内に、変調アレイ９上に投影するプロジェクター６５に転送される。各光ファイバー端からの変調光ビーム８は、ビームレットブランカーアレイ９の変調器の光感応素子に投影される。各光ビーム１４は、一つ以上の変調器をコントロールするためのパターンデータの一部を保持している。適切には、前記プロジェクター６５がファイバーの端にあるプレート１５に適切に整列されることを可能にする転送手段１７が使用される。
【００５５】
続いて、電子ビームレット７は前記エンドモジュールに入る。今後、用語「ビームレット」は変調ビームレットと呼ぶ。そのような変調ビームレットは時間的連続部分を有効に備えている。これらの連続部分のいくつかは、下側強度、好ましくは、ゼロ強度すなわちビームストップで止められた部分を有していてよい。いくつかの部分は、次の走査期間のための開始位置へのビームレットの位置決めを可能にするためにゼロ強度を有している。
【００５６】
前記エンドモジュールは好ましくは、挿入可能、交換可能ユニットとして組み立てられ、それは、さまざまなコンポーネントを備えている。この実施形態では、前記エンドモジュールは、ビームストップアレイ１０と走査偏向器アレイ１１と投影レンズ装置１２を備えているが、これらのすべてが前記エンドモジュールに含まれている必要はなく、それらは違う風に配置されてもよい。前記エンドモジュールは、他の機能の中で、約１００〜５００倍、好ましくは可能な限り大きい、たとえば３００〜５００倍の範囲中の縮小率を提供する。前記エンドモジュールは、後述するように、好ましくはビームレットを偏向する。前記エンドモジュールを去った後、ビームレット７は、ターゲット平面に配置されたターゲット表面１３に衝突する。リソグラフィ用途においては、前記ターゲットは、通常、荷電粒子感応層またはレジスト層を備えたウエハーで構成される。
【００５７】
前記ビームレットストップアレイ１０を通過した後、変調ビームレット７は、無偏向ビームレット７の方向に実質的に垂直なＸおよび／またはＹ方向の各ビームレット７の偏向を与える走査偏向器アレイ１１を通過する。この発明では、前記偏向器アレイ１１は、以下に説明されるように、比較的小さい駆動電圧の印加を可能にする走査静電気偏向器である。次に、ビームレット２１は投影レンズ装置１２を通過し、ターゲット平面にある一般にウエハーであるターゲットのターゲット表面１３に投影される。前記投影レンズ装置１２は、ビームレットを合焦させ、好ましくは直径が約１０ないし３０ナノメートルの幾何学的なスポットサイズをもたらす。そのような設計の前記投影レンズ装置１２は、好ましくは約１００〜５００倍の縮小率を提供する。この好ましい実施形態では、前記投影レンズ装置１２は、有利にターゲット表面１３の近くに設置されている。
【００５８】
そのような高品質投影は、複製可能な結果を提供するリソグラフィシステムを得るのに適切である。共通に、ターゲット表面１３は、基板の上にレジスト膜を備えている。レジスト膜の一部は、荷電粒子すなわち電子のビームレットの照射によって化学的に変更される。その結果、膜の照射部分は、現像液に対して多かれ少なかれ可溶性になり、ウエハー上にレジストパターンを生じさせる。ウエハー上のレジストパターンは、続いて、すなわち半導体製造の分野で知られているようなエッチングおよび／または堆積ステップの実施によって、下層に転写することができる。明らかに、照射が一様でないならば、レジストは一様に現像されず、パターン中に誤りを生じさせる。さらに、そのようなリソグラフィシステムの多くは複数のビームレットを使用する。照射の差は偏向ステップに起因しないに違いない。
【００５９】
図５は、荷電粒子システム１に位置決めおよび支持構造体１４０の実施形態の簡易略図を示している。第一の部材４１は、ウエハーなどのターゲットを運ぶことに適したもので、第一の部材４１と第二の部材４２が互いに向かってまた離れて移動可能であるように電気モーター４５とスプリング４４によって第二の部材４２に結合されている。明りょうさのために、二つの電気モーターだけが示されており、この数は適切には６自由度中の位置決めを可能にするためにより高くてもよい。第一のシールド部品４３ａは第一の部材４１に固定されており、第二のシールド部品４３ｂは第二の部材４２に固定されている。シールド部品４３ａと４３ｂは、シールドを完成するように重なっている。二つの電気モーター４５が同様な手法で作動されると、第一の部材４１と第二の部材４２は互いに平行を保ちながら互いに対して移動される。この時、シールド部品４３ａと４３ｂの間の重なりは、シールドを完成させるのに十分なままである。前記電気モーター４５のおのおのを異なる手法で作動させることによって、第一の部材４１と第二の部材はまた、平行を保たずに互いに移動し傾斜する。この時に、シールド部品４３ａと４３ｂの間の重なりは、シールドを完成させるのに十分なままであり、シールド部品４３ａと４３ｂの間の空間は、シールド部品が接触しない傾斜を許す。スプリング４４は、自由に伸縮するだけでなく、第一の部材４１と第二の部材４２の傾斜を移動が確実にすることを可能にする。
【００６０】
前述の説明および導入部に加えて、本発明は、請求項群とは別に、当業者によって直接的および明白に推論可能である図中の非解明の詳細および側面にも関する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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