(57)【要約】      （修正有）【課題】反力により生ぜしめられる作用を著しく低減又は除去することのできるシステム及び方法を提供する。【解決手段】ステータ２０８又はコイル２１０のいずれか一方がチャンバの壁２１６の第１の側でステージ２１８に連結されており、ステータ２０８又はコイル２１０の他方がチャンバの壁２１６の第２の側に近接してバランス質量アセンブリ２０４に連結されているようにし、このバランス質量アセンブリ２０４を使用して並進により引き起こされた反力との均衡とる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、該チャンバの内部に配置されたステージと、前記チャンバに近接して配置されたバランス質量アセンブリと、ステータ及びコイルを備えたモータアセンブリとを有するシステムであって、前記ステータ又はコイルのいずれか一方がチャンバの壁の第１の側でステージに連結されており、ステータ又はコイルの他方がチャンバの壁の第２の側に近接してバランス質量アセンブリに連結されていることを特徴とする、システム。
【請求項２】
コイルがステージに連結されており、ステータが、バランス質量アセンブリに設けられたバランス質量体に連結されている、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
ステータがステージに連結されており、コイルが、バランス質量アセンブリに設けられたバランス質量体に連結されている、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
さらに、磁石アセンブリを有しており、該磁石アセンブリが、ステージに磁気的に連結されており、磁石アセンブリが励磁された場合にステージを浮揚させるために形成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
さらに、非接触軸受アセンブリを有しており、該非接触軸受アセンブリが、バランス質量アセンブリに連結されている、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
非接触軸受アセンブリが、空気軸受アセンブリとして形成されている、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
非接触軸受アセンブリが、磁気軸受アセンブリとして形成されている、請求項５記載のシステム。
【請求項８】
チャンバが、真空チャンバとして形成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
チャンバが、ガスチャンバとして形成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
チャンバの壁が、長方形に形成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
コイルが、長方形に形成されている、請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
チャンバの壁が、丸く形成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
コイルの終端部が、丸く形成されている、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
チャンバの壁が、楕円形に形成されている、請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
コイルと、壁の少なくとも一区分とが、同じ形状を有している、請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
（ａ）ステータ又はコイルのいずれか一方をチャンバの壁の一方の側に配置し、バランス質量アセンブリに連結し、（ｂ）ステータ又はコイルの他方をチャンバの壁の別の側に配置し、ステージに連結し、（ｃ）ステージを浮揚させ、（ｄ）電力をコイルに供給し、これにより、コイルとステータとの磁気的な相互作用に基づいてステージを並進させ、（ｅ）バランス質量アセンブリを使用して、並進により引き起こされた反力との均衡をとる、ステップより成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ、さらに特定すれば、リソグラフィシステムの内部でのリソグラフィステージの位置決めに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィは、基板の表面に機構を形成するために使用されるプロセスである。このような基板には、フラットパネルディスプレイ、回路基板、種々異なる集積回路などの製造に使用されるものが含まれる。このような応用分野のために頻繁に使用される基板は、半導体ウェーハである。本明細書は例示目的で、半導体ウェーハに関して記載されるが、この技術の熟練者は、本発明書記載事項がこの技術に熟練した当業者にとっては公知の別のタイプの基板にも該当するものであることを認識するであろう。リソグラフィの間に、ウェーハステージに配置されたウェーハは、リソグラフィ装置の内部に配置された露光光学素子によってウェーハの表面に投影された画像にさらされる。露光光学素子はフォトリソグラフィの場合に使用されるが、特殊な応用分野に応じて異なるタイプの露光装置を使用することができる。例えば、Ｘ線、イオン、電子又は光子リソグラフィはそれぞれ、当該技術の熟練者には公知のように、異なる露光装置を必要とすることがあり得る。フォトリソグラフィの特別な実施例が本明細書では例示目的でのみ議論される。
【０００３】
投影された画像は、ウェーハの表面に堆積された層、例えばフォトレジストの特徴に変化をもたらす。これらの変化は、露光の間にウェーハに投影された機構に対応する。露光に引き続いて、層はパターン化された層を生ぜしめるためにエッチングすることができる。このパターンは、露光の間にウェーハに投影された機構に対応する。このパターン化された層は、次いでウェーハ、例えば導体層、半導体層又は絶縁層の内部で下に重なる構造的な層の露光された部分を除去又はさらに処理するために使用される。次いでこのプロセスは、望ましい機構がウェーハの表面、又は種々異なる層内に形成されるまで、別のステップと共に繰り返される。
【０００４】
ステップ−アンド−スキャン技術は、狭いイメージングスロットを有する投影光学システムと共に働く。ウェーハ全体を一度に露光するのではなく、個々の範囲がウェーハに一度に一範囲ずつスキャンされる。このことは、イメージングスロットがスキャンの間に範囲を横切って移動せしめられるようにウェーハとレチクルとを同時に移動することにより行われる。次いで、ウェーハステージは範囲露光と範囲露光との間に非同期的に移動されなければならず、これにより、レチクルパターンの複数のコピーをウェーハ表面にわたって露光することが可能となる。このようにして、ウェーハに投影された画像の質が最大化される。
【０００５】
汎用のリソグラフィシステム及び方法は、画像を半導体ウェーハに形成する。このシステムは一般的にリソグラフィチャンバを有している。このリソグラフィチャンバは半導体ウェーハに画像を形成するプロセスを実施する装置を収容するために設計されている。前記チャンバは、使用される光の波長に応じて異なる程度の真空を有するように設計することができる。レチクルはチャンバの内部に配置される。光のビームが、（システムの外部に配置された）照明源から光学系を通過し、レチクル上の画像輪郭を通過し、第２の光学系を通過した後に、半導体ウェーハと相互作用する。
【０００６】
レチクルは、プラットフォーム又はステージ（以後両方とも「ステージ」と呼ぶ）に配置することができる。このステージは、リソグラフィシステムのパラメータに応じて並進させることができる。同様に、半導体ウェーハをステージに配置することができる。レチクル又は半導体ウェーハのいずれかを支持しているステージは、どのように画像が半導体ウェーハに形成されるべきかに応じて、１つ又はそれよりも多い方向に及び／又は１つ又はそれよりも多い自由度で並進させることができる。いずれの場合にも、ステージは種々異なる電磁モータ、例えばリニアモータ、ロレンツモータ、リラクタンスモータなどを使用して並進させることができる。リニアモータは、一般にステータとモータコイルとを有している。リソグラフィに使用されたリニアモータの１実施例が米国特許第６２７１６０６号明細書に記載されている。ハーゼルトンによるこの明細書は、参照として本明細書に全体として組み込まれる。ステータとリニアモータコイルとの間の相互作用は、ステージの運動を引き起こす。しかしながら、このような運動はステージの正確な運動を相殺する一連の反力を生ぜる。これらの反力は、電磁モータ及びこの電磁モータに電力を供給する電力／制御ケーブルの操作により引き起こされる。これらの電力／制御ケーブルは電磁モータを使用するシステムを通過する振動を引き起こす。このことが、ステージが並進される場合にオフセットエラーを生み出す。このオフセットエラーは、半導体ウェーハに不正確な画像形成をもたらしかねない。それ故、反力により生ぜしめられる作用を著しく低減又は除去することのできるシステム及び方法が必要とされる。
【０００７】
汎用の電磁モータを用いて、リソグラフィのステージは空気軸受又はモータを使用して浮揚させることができる。しかしながら、汎用の電磁モータ及び接触軸受はコンポーネント間に摩擦を引き起こし、この摩擦がステージを取り囲む環境を汚染する粒子を生み出しかねない。それ故、ステージを取り囲む環境から汚染を低減又は除去する、リソグラフィシステムにおいてステージを移動させるためのシステム及び方法も必要とされる。
【特許文献１】米国特許第６２７１６０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明の課題は、反力により生ぜしめられる作用を著しく低減又は除去することのできるシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決した本発明の手段によれば、（ａ）ステータ又はコイルのいずれか一方をチャンバの壁の１つの側に配置し、バランス質量アセンブリに連結し、（ｂ）ステータ又はコイルの他方をチャンバの前記壁の別の側に配置し、ステージに連結し、（ｃ）ステージを浮揚させ、（ｄ）電力をコイルに供給し、これにより、コイルとステータとの磁気的な相互作用に基づいてステージを並進させ、（ｅ）バランス質量アセンブリを使用して、並進により引き起こされた反力との均衡をとる方法を提供する。
【００１０】
本発明の実施例は、チャンバと、このチャンバの内部に配置されたステージと、チャンバに近接して配置されたバランス質量アセンブリと、ステータ及びコイルを備えたモータアセンブリとを有するシステムを提供する。ステータ又はコイルのいずれか一方がチャンバの壁の第１の側でステージに連結され、ステータ又はコイルの他方がチャンバの壁の第２の側でバランス質量アセンブリに連結される。
【００１１】
本発明の実施例は、リソグラフィシステムの内部でステージを位置決めするためのシステム及び方法に向けられている。このシステムは、内部にステージを有するチャンバと、バランス質量体（例えば反力を低減又は除去するために使用することのできる質量体）に連結されたステータ及びコイルを備えたモータアセンブリとを有していてよい。前記ステータは磁界を発生させる磁石も有している。磁界は、コイルアセンブリにより生ぜしめられた電界と相互作用し、これにより、ステージは移動せしめられる。チャンバは真空又は非真空のチャンバであってよい。コイルアセンブリはチャンバの内部に配置し、ステージに連結することができる。コイルアセンブリは、バランス質量体に近接して配置してよいが、チャンバの壁により前記バランス質量体から隔離されている。コイルアセンブリをチャンバの内部に配置することにより、真空を維持することが可能となり、ひいては汚染が低減される。
【００１２】
別の実施例では、バランス質量体を有するステータはチャンバの内部に配置し、コイルアセンブリはチャンバの外部に配置することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の実施例では、バランス質量体、ステータ及びコイルアセンブリは、チャンバ及びそれぞれに関連して種々異なった形で配置されている。
【００１４】
本発明によれば、ステータは非接触軸受に配置することができる。非接触軸受システムは磁石アセンブリを有していてよい。磁石又はレールの第１のセットはチャンバの壁に連結されたベースに載置することができ、磁石の第２のセットはステージに載置することができる。このような軸受は空気軸受、磁気軸受などであってよい。これらの軸受により、ステージのより滑らかな並進が可能となり、バランス質量体が、ステージの運動により生ぜしめられた反力を吸収することが可能となる。
【００１５】
本発明によれば、ステージは非接触軸受システムに配置することができる。この軸受は空気軸受、磁気軸受なとであってよい。非接触軸受システムにより、望ましいステージ位置の間でのより滑らかでより正確な並進が可能となる。
【００１６】
本発明によれば、チャンバの内部に配置されたコイルは、ステータの内部のキャビティに配置することができる。このキャビティは、楕円形又は丸い形状などの種々異なる形状とサイズとを有していてよい。キャビティの形状は、チャンバの周囲の圧力に抗するために使用することができる。
【００１７】
本発明のさらなる実施例、機構、利点並びに本発明の種々異なる実施例の構成及び操作を、付属の図面につき詳しく説明する。
【００１８】
本明細書に組み込まれており、特徴の一部を形成する付属の図面は、本発明を例示しており、記載事項と共に、さらに本発明の原理を説明し、当該技術の熟練者が本発明を製造し、使用することができるために役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に本発明の実施例を付属の図面につき説明する。図面において同一の符号は、同一または機能的に類似のエレメントを示す。付加的に、符号の一番左の桁の数字は、同一符号が最初に付された図面と一致する。
【００２０】
図１は、本発明の実施例によるシステム１００を示している。このシステム１００のための１実施例は、リソグラフィシステム又はこれに類するものであってよい。光１０２がレーザ１０４から放出される（例えば励起レーザ、遠赤外線エキシマレーザなど）。前記光１０２は、ビームコンディショナ１０８により受け取られ、このビームコンディショナ１０８は光を照明光学素子１１０へ放出する。この照明光学素子１１０は、光を、レチクル（またはマスク）１１２を介して、投影光学素子１１４を通過して基板（又はウェーハ）１１６に透過させる。
【００２１】
図２は、本発明の実施例によるシステム１００の区分２００を示している。この区分２００は、バランス質量アセンブリ２０４に隣接したチャンバ２０２を有している。バランス質量アセンブリ２０４は、モータアセンブリのステータ２０８に連結されたバランス質量体２０６を有している。モータアセンブリはコイル２１０も有している。ステータ２０８は磁石２１２を有しており、この磁石２１２は、モータアセンブリの作動時には壁（例えば真空壁）を介してコイル２１０内の導体２１４と相互作用する。ステータ２０８は非接触軸受システム２１３に配置されている。
【００２２】
種々異なる実施例において、ステータ２０８及びコイル２１０の位置は反対であってよい。この場合、コイル２１０はチャンバ２０２の外側に配置され、かつバランス質量体２０６に連結され、ステータ２０８はチャンバ２０２の内側に配置され、かつステージ２１８に連結されると有利である。このことの実施例が、以下に詳しく説明する図４に示されている。
【００２３】
さらに図２に関して、チャンバ２０２はステージ２１８を有しており、このステージ２１８はコイル２１０に連結されている。ステージ２１８は、磁石アセンブリ２２０に連結されてよい。この磁石アセンブリ２２０は、ステージ２１８をチャンバ２０２の内部で並進させるために使用される。磁石アセンブリ２２０はマグネット２２０Ａとレール２２０Ｂとを有している。図示の実施例では、磁石２２０Ａはステージ２１８と一体的に形成されており、レール２２０Ｂはチャンバ２０２の区分２２１と一体的に形成されている。別の実施例ではこれは逆であってもよい。隣接する磁石２２０Ａは互いに関していかなる角度で設けられていてもよいが、０°と９０°との間であると有利である。磁石アセンブリ２２０が励磁されるや否や、図２に示したように、磁石２２０Ａとレール２２０Ｂとは離隔され、これにより、ステージ２１８は区分２２１の間で浮揚する。
【００２４】
壁２１６の厚さは、この壁２１６がチャンバ２０２の内側範囲２２２とステータ２０８との間のセパレータとして働くように設計することができる。壁２１６の厚さは、ステージ２１８の並進の間に、ステータ２０８がこの壁２１６を介してコイル２１０と磁気的に相互作用するように設計されていることが望ましい。従って、壁２１６がより厚くなるにつれて、磁石２１２と導体２１４との間の磁気的な相互作用はより弱くなる。幾つかの実施例では、厚さは壁２１６の異なる範囲で変化していてよい。等しい厚さの壁部分が本発明で考慮されていることは有利である。壁２１６の厚さは応用分野特定に形成されていると有利である。なぜならば、特定の厚さは、壁２１６を介した圧力差に関係し得るからである。ほとんどの実施例では、壁２１６は非導電性であってよく、このことは磁石２１２と導体２１４との間の相互作用を可能にする。例えば、壁２１６はプラスチック又は非導電性の別の複合材料から製造することができる。別の実施例では、非磁気性の材料、例えばアルミニウムを使用することができる。有利な１実施例では、壁２１６は非磁気性であり、かつ非導電性である。
【００２５】
モータアセンブリは、コイル２１０を収容するために形成されたキャビティ２２４も有していてよい。このキャビティ２２４のサイズは、少なくともコイル２１０のサイズにより規定される。キャビティ２２４は、コイル２１０を封入する壁２１６に適合するように寸法取りすることもできる。キャビティ２２４は、ステータ２０８とコイル２１０との間の改善された磁気的な相互作用が存在するように設計されている。キャビティ２２４は、図２、図３及び図４に示したように、長方形、円形、楕円形、五角形などの種々異なる形状とサイズとを有していてよい。キャビティ２２４の長さは、チャンバ２０２の長さに等しく形成するか、又はステージ２１８が紙の方向に並進する最大距離に等しく形成することができる。
【００２６】
バランス質量体２０６は、ステージ２１８の並進により生ぜしめられた反力との平衡を得るために使用することができる。ステージ２１８の並進の間には反力が生ぜしめられ、モータアセンブリに伝達される。バランス質量体２０６の付加により、並進の間に生ぜしめられた反力は吸収され、これにより、ステージ２１８の並進時のエラーを修正することが可能となる。
【００２７】
上に述べたように、バランス質量アセンブリ２０４は、非接触の軸受アセンブリ２１３に配置することができる。この非接触軸受アセンブリ２１３は、一対の非接触軸受装置２２６を有していてよい。この非接触軸受装置２２６は、システム２００が作動している場合にバランス質量アセンブリ２０４を浮揚させることができる。種々異なる実施例では、非接触軸受システム２１３は、非接触空気軸受システム又は非接触磁気軸受システムの形で形成することができる。空気又は磁気軸受システム２１３は、それぞれモータアセンブリがステージ２１８をチャンバの内部で並進させる間にバランス質量アセンブリを支持する空気軸受又は磁気軸受２２６を有していてよい。バランス質量アセンブリ２０４を空気軸受に配置し、バランス質量体２０６をステータ２０８に連結することにより、並進運動により生ぜしめられた反力の作用は、空気軸受摩擦又はケーブルなしに低減又は除去される。
【００２８】
このようにして、モータアセンブリはステージ２１８を、バランス質量アセンブリ２０４との接触なしに並進させることができる。このことは、ステータ２０８とコイル２１０との間の磁気的な相互作用により行われる。磁石２１２と導体（例えば電磁コイル）２１４とは、システム２００が作動している場合に壁２１６を介して相互作用する。コイル２１０はキャビティ２２４の内部に配置されているので、このような相互作用はステージ２１８の運動に影響を及ぼさない。磁石２１２は、この磁石２１２と電磁コイル２１４との間に磁気的な相互作用が最小限しか存在しないように配置できることは有利である。
【００２９】
範囲２２２に関して、１実施例では範囲２２２は真空であってよい。この範囲２２２が真空である場合、ステージ２１８の並進は汚染なしに行うことができる。このことは、システム２００のコンポーネント間での摩擦の結果として生ぜしめられる多量の汚染粒子を著しく低減することができることを意味する。別の実施例では、範囲２２２はガス状物質を充填することができる。しかしながら、ステージアセンブリの並進の間に生ぜしめられた汚染粒子の量は増加することがあり得る。
【００３０】
バランス質量体２０６のサイズは応用分野特定であると有利である。それ故、ステージ２１８の並進の間に大きい反力が生ぜしめられる場合、バランス質量体２０６のサイズは相応に反力の作用を低減させるために増大することができる。同様に、反力により生ぜしめられた作用が比較的小さい場合、より小さいバランス質量体２０６を使用することができる。バランス質量体２０６の重量とステージ２１８の重量とがバランス質量体２０６の移動の長さを決定できることも有利である。
【００３１】
図３は、本発明の１実施例による円形又は丸形を有するキャビティ３００を示している。相応に、コイル２１０もキャビティ３００により収容されるように円形又は丸形を有している。
【００３２】
図４は、本発明の実施例によるシステム２００のための別の構成を示している。この構成では、上に述べたようにマグネット４０８はステージ２１８に連結されており、コイル４１０はバランス質量アセンブリ４０４に連結されている。さらにマグネット４０８はチャンバ４０２の内側に楕円形のキャビティ４２４を有している。このキャビティ４２４は楕円形のコイル４１０を収容する。
【００３３】
有利には、ステータ、マグネット、コイル及び／又は導体のために幾つ構成が使用されてもよい。全ては本発明の範囲内で考慮される。
【００３４】
図５は、本発明の実施例による方法５００を示すフローチャートを示している。ステップ５０２では、ステータ又はコイルのいずれか一方がチャンバの壁の一方の側に配置されており、バランス質量アセンブリに連結されている。ステップ５０４では、ステータ又はコイルの他方がチャンバの壁の反対の側に配置されており、ステージに連結されている。ステップ５０６では、ステージが浮揚せしめられる。ステップ５０８では、電力がコイルに供給され、これにより、ステージはコイルとステータとの磁気作用に基づいて並進せしめられる。ステップ５１０では、並進により引き起こされた反力がバランス質量アセンブリを使用して打ち消される。
【００３５】
本発明の方法、回路及びコンポーネントの実施例を上に記載した。既に別の箇所で述べたように、これらの実施例は例示目的でのみ記載されており、限定的なものではない。別の実施例が可能であり、本発明により包含される。このような実施例は、関連技術に熟達した当業者にとっては本明細書に含まれる記載事項に基づき明らかである。それ故、本発明の奥行きと範囲とは上に記載の実施例のいずれによっても限定されるべきものではないが、以下の請求項及びこれらと関連の記述に従ってのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例によるリソグラフィシステムの構成図である。
【００３７】
【図２】本発明の実施例による図１のリソグラフィシステムの一区分を示す図である。
【００３８】
【図３】本発明の実施例による図２のリソグラフィシステムの区分の一部を示す図である。
【００３９】
【図４】本発明の実施例による図２のリソグラフィシステムの区分の一部を示す図である。
【００４０】
【図５】本発明の実施例による方法を説明するフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１００  システム、    １０２  光、    １０４  レーザ、    １０８    ビームコンディショナ    １１０  照明光、    １１２  レチクル、    １１４  投影光、    ２００  区分、    ２０２  チャンバ、    ２０４  バランス質量アセンブリ、    ２０６  バランス質量体、    ２０８  ステータ、    ２１０  コイル、    ２１２  磁石、    ２１３  非接触軸受システム、    ２１４  導体、    ２１６  壁、    ２１８  ステージ、    ２２０  磁石アセンブリ、    ２２０Ａ  磁石、２２０Ｂ  レール、    ２２１  区分、    ２２２  内側範囲、    ２２４  キャビティ、    ３００  キャビティ、    ４０８  磁石、    ４１０  コイル、    ４２４  キャビティ、    ５００  方法、    ５０２  ステップ、    ５０４  ステップ、    ５０６  ステップ、    ５０８  ステップ、    ５１０  ステップ
【図１】
2004260161.tif 000003
【図２】
2004260161.tif 000004
【図３】
2004260161.tif 000005
【図４】
2004260161.tif 000006
【図５】
2004260161.tif 000007