(57)【要約】アクチニックＥＵＶレチクル検査のためのレチクル位置決め装置は、レチクルを保持するためのレチクルステージを収容する密封された検査チャンバを含む。レチクルステージは、「ｙ」方向の長い移動をもつ磁力で浮かされる上側ステージ及び「ｘ」方向の長い移動をもつ磁力で浮かされる下側ステージと、検査チャンバからケーブルチャンバ壁によって隔てられるケーブルステージチャンバとを有する。ケーブルステージチャンバは、「ｙ」方向に移動可能なケーブルステージと、一方の端でレチクルステージに接続され、他方の端でケーブルステージに接続される、チューブとを有する。チューブは、ケーブルステージからチャンバ壁のシールを通して検査チャンバに通され、ケーブルステージチャンバ内にケーブル及びホースを受け入れるためにケーブル受入チャンバに通じ、ケーブル及びホースはチューブに通してレチクルステージに通される。
2015514331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチニックＥＵＶレチクル検査のためのレチクル位置決め装置であって、密封された検査チャンバを備え、前記密封された検査チャンバが、
レチクルを保持するためのレチクルステージであり、ｙ方向の長い移動をもつ上側ステージ及びｘ方向の長い移動をもつ下側ステージを有する、レチクルステージと、
前記検査チャンバからケーブルチャンバ壁によって隔てられ、ｙ方向に移動可能なケーブルステージを有する、ケーブル受入チャンバと、
前記レチクルステージの端部でレチクルステージに及びケーブルステージチャンバ内でケーブルステージに接続されるチューブであり、前記ケーブルステージから前記チャンバ壁のシールを通して前記検査チャンバに通され、前記ケーブルステージチャンバ内にケーブル及びホースを受け入れるために前記ケーブルステージチャンバに通じ、前記ケーブル及びホースが前記チューブに通してレチクルステージに通される、チューブと、
を収容し、
前記チューブの場所で前記上側ステージのｙ方向の移動が検出され、前記ケーブルステージを前記上側ステージのｙ方向の移動距離だけ移動させるべく信号が提供されるように、前記ケーブルステージが前記レチクルステージに従属する、
レチクル位置決め装置。
【請求項２】
前記下側ステージが、前記上側ステージ上のガイドによって磁力で浮かされ、前記上側ステージ上のガイドに対してスライド可能である、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項３】
前記検査チャンバと前記ケーブル受入チャンバとの間のシールが差動排気式の空気軸受フィードスルーを含む、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項４】
前記検査チャンバと前記ケーブル受入チャンバとの間のシールが磁気シール軸受を含む、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項５】
前記シールが、前記ケーブルの前記ケーブルステージチャンバ内での動きによって発生した分子汚染物質と微粒子汚染物質との両方が前記清浄なレチクルステージ（検査）チャンバに入ることを防ぐ保護因子を提供する、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項６】
前記チューブが、前記レチクルステージに可撓接続され、且つ前記ケーブルステージに可撓接続される、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項７】
前記ケーブルステージ／フィードスルー構成が、検査中の前記レチクルステージの動きに影響を及ぼすことによる前記ケーブルの動きからの外乱力を減弱させ、したがって検査中のイメージシフト及びブラーを回避する状態で取り付けられる、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項８】
前記上側ステージが、磁気軸受によって前記検査チャンバの中でガイドにおいて磁力で浮かされる、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項９】
前記上側レチクルステージと前記下側レチクルステージとの両方を付加的な自由度で動かすため及び微調整のために短ストロークアクチュエータが提供される、請求項６に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項１０】
磁気抵抗型アクチュエータ及びローレンツ型アクチュエータが用いられる、請求項１に記載のレチクル位置決めデバイス。
【請求項１１】
前記上側ステージが、検査中に期待される加速度のために前記下側ステージの部分バランスマスとして作用する、請求項８に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項１２】
前記上側ステージが、レチクルスワス方向ｘに沿って長い移動方向を有し、前記レチクルステージが、方向ｘに垂直なローディング及びアンローディング方向ｙに沿って長い移動を有する、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項１３】
磁気抵抗アクチュエータについてのフィードバック線形化を提供するための電子回路及びファームウェアが提供される、請求項８に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項１４】
前記電子回路及び前記ファームウェアが、前記短ストロークアクチュエータが所望の運動範囲にわたって飽和しないことを保証するべく前記ケーブルステージ及び前記レチクルステージに参照信号を送るために提供される、請求項８に記載のレチクル位置決め装置。
【請求項１５】
投影光学系ボックス上に位置決めされ、且つ前記レチクル位置決め装置の参照として作用する、計測フレームをさらに備える、請求項１に記載のレチクル位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
この特許出願は、２０１２年４月１０日に出願された米国特許仮出願第６１／６２２，２６９号及び２０１３年４月９日に出願された米国特許非仮出願第１３／８５９，６１８号に基づく優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、レチクル検査に関し、より具体的には、ＥＵＶレチクルのアクチニック検査のためのレチクルステージ設計に関する。
【背景技術】
【０００３】
レチクル、すなわち、フォトレチクル又はフォトマスクは、集積電子回路の作製のためのフォトリソグラフィのステップで電磁放射線を規定されたパターンで通過させることを可能にする透過型マスクである。
【０００４】
長年の間に、集積回路のコンポーネント密度は、コンポーネントをナノメートルで測定できるまでに劇的に増加した。フォトリソグラフィの最近の商業的応用では、超短波長の放射、例えばいくつかの波長を有するＥＵＶ又は極端紫外を採用している。「ＥＵＶ」は、２０ｎｍ未満〜軟Ｘ線の波長を有する極端紫外光（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）の略語である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
極めて小さいサイズのコンポーネントは非常に厳しいレチクル要件をもたらした。直面した課題の中には汚染に伴う問題がある。こうした小さいサイズでは、ナノメートルサイズの汚染粒子がレチクルの完全性を崩壊させ、したがって結果として得られる集積回路を駄目にすることがある。
【０００６】
したがって、こうしたレチクルの作製の一環として検査が必要とされる。残念なことに、検査プロセス自体が汚染を導入することがあり、したがってレチクルを駄目にする、又は少なくともそのクリーニングを必要とすることがある。
【０００７】
したがって、ＥＵＶフォトマスク検査の主要な要件の１つは、検査中にフォトマスク（レチクル）に粒子／汚染物質が加わらないことである。ＥＵＶレチクルの検査に要求される厳しい精密要件と共に、これは、特に、レチクルの検査に用いられるチャンバの内部の単一の最大の可動コンポーネントをなすレチクルステージに、やや特殊な要件を課す。
【０００８】
既存の検査装置は、検査プロセスがレチクルを汚染する確率が高すぎるため、ＥＵＶを用いて形成されたレチクルに関する要求を満たしていない。
【０００９】
例として、現在の検査装置は、レチクルを運ぶＸステージを含む。Ｘステージは、Ｙ方向とＺ方向との両方の動きを提供する２つのＹステージ上に乗っている。ステージは、他の自由度を制約するために、マップされた精密面に対して組込み済みの空気軸受を用い、且つフィードバックのために補間エンコーダを用いる。Ｙ方向の微調整及びＺ方向の自動合焦は、光学縦列に組み込まれた作動部／感知部によって提供される。
【００１０】
レチクルを光学系の上に位置決めする既存の手法は、精密さとアーキテクチャとの両方において制限され、以下の理由のため、ＥＵＶＬレチクルのアクチニック検査に拡張することはできない。
ａ．設計が、大気圧での使用に向けて、及びＥＵＶアクチニック検査に関する要件にまでスケールアップしない著しく緩い汚染要件に向けて作成されたものである。
ｂ．真空チャンバに一体化されていることに技術的問題と経済的問題との両方が判明するであろう空気軸受を使用する。
ｃ．アーキテクチャが、ＥＵＶマスク検査によって課される要件に対処するための分解能も精密さも有さない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、アクチニックＥＵＶレチクル検査のためのレチクル位置決め装置が提供される。
【００１２】
レチクル位置決め装置は、レチクルを保持するためのレチクルステージを収容し、前記レチクルステージが「ｙ」方向の長い移動軸をもつ上側ステージ及び「ｘ」方向の長い移動軸をもつ下側ステージを有する、密封された検査チャンバと、検査チャンバからケーブルチャンバ壁によって隔てられるケーブルステージチャンバであり、「ｙ」方向に移動可能なケーブルステージを有する、ケーブルステージチャンバと、レチクルステージの端部で上側レチクルステージに及び他の端部でケーブルステージに接続されるチューブであり、ケーブルステージチャンバからチャンバ壁のシールを通して検査チャンバに通され、前記ケーブルステージチャンバ内にケーブル及びホースを受け入れるためにケーブルステージチャンバに通じ、ケーブル及びホースがチューブに通してレチクルステージに通される、チューブと、を含む。チューブは、レチクルステージに可撓接続され、且つケーブルステージに可撓接続されることが望ましい。
【００１３】
上側ステージは、磁気軸受によって検査チャンバの中でガイドにおいて磁力で浮かされることが好ましい。
【００１４】
チューブの場所で上側ステージの「ｙ」方向の移動が検出され、ケーブルステージを上側ステージのｙ方向の移動距離だけ移動させるべく信号が提供されるように、ケーブルステージはレチクルステージに従属する。
【００１５】
下側ステージは、上側ステージ上のガイドによって磁力で浮かされ、上側ステージ上のガイドに対してスライド可能である。
【００１６】
上側ステージは、レチクルスワス（ｓｗａｔｈｉｎｇ）方向ｙに沿って長い移動方向を有し、下側ステージは、方向ｘに垂直なローディング及びアンローディング方向ｙに沿って長い移動を有する。
【００１７】
検査チャンバとケーブル受入チャンバとの間のシールは、当業者に公知のどのような適切なシールであってもよく、好ましくは差動排気式の空気軸受フィードスルーである。差動排気式の空気軸受シールは一実施形態であり、２つのチャンバを密封する磁気軸受又はあらゆる他の非接触手段によって置き換えることができる。
【００１８】
ケーブル及びレチクルステージを動かすのに電磁アクチュエータが用いられることが好ましい。増加した質量を与えると仮定して上側ステージを磁力で浮かせるのに磁気抵抗アクチュエータが用いられ、それらの直線性を与えると仮定して下側ステージを磁力で浮かせるのにローレンツ型アクチュエータが用いられることが好ましい。
【００１９】
レチクルステージを付加的な自由度（長い移動軸以外）で動かすため及び微調整のために、普通は短ストロークアクチュエータも提供される。一般に、上側ステージと下側ステージとの両方をそれぞれ６自由度（ＤＯＦ）で動かし、レチクルステージに関して合計で１２ＤＯＦをもたらすのに十分なアクチュエータが提供される。
【００２０】
磁気抵抗アクチュエータについてのフィードバック線形化を提供するための電子回路及びファームウェアが提供されることが望ましく、電子回路はまた、短ストロークアクチュエータが所望の運動範囲にわたって飽和しないことを保証するべくケーブルステージ及びレチクルステージに参照信号を送るために提供されることが望ましい。
【００２１】
請求項１に記載のレチクル位置決め装置が投影光学系ボックス上に位置決めされる計測フレームを含み、計測フレームが投影光学系ボックスに関するレチクル位置決め装置の参照として作用することがさらに好ましい。
【００２２】
本発明の動作の性質及びモードが、添付図と共に取り上げられる本発明の以下の詳細な説明でより十分に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】チャンバの内部が見えるように検査チャンバの底部が開けられた状態の、本発明のレチクル位置決め装置の底面斜視図である。
【図２】検査チャンバの内部が見えるように検査チャンバの上部が開けられた状態の、本発明のレチクル位置決め装置の上面斜視図である。
【図３】本発明のレチクルステージ組立体の底面図である。
【図４】本発明の下側レチクルステージ組立体の斜視図である。
【図５】反応マスを有する２粗動／６微動設計の検査チャンバの代替的な実施形態の斜視図である。
【図６】反応マスを有さない２粗動／６微動設計の検査チャンバの代替的な実施形態の斜視図である。
【図７】単純化された移動のための平面モータの斜視図である。
【図８】ステージ構成、結像光学系ボックス、及び結像光学系ボックス上に取り付けられた計測フレームの斜視図である。
【図９】真空チャンバのない状態の、ケーブルステージと共にレチクルステージを示す図である。
【図１０】「清浄な」真空チャンバと「汚い」真空チャンバとの間のシールの一実施形態である差動排気式の空気軸受フィードスルーの切取図である。
【図１１】フィードスルーチューブ、フィードスルー、差動排気構成、及びチャンバ壁を伴うケーブルステージのより詳細な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ＥＵＶフォトマスク検査の主要な要件の１つは、検査中にフォトマスク（レチクル）に粒子／汚染物質が加わらないことである。ＥＵＶレチクルの検査に要求される厳しい精密要件と共に、これは、特に、レチクルの検査に用いられるチャンバの内部の単一の最大の可動コンポーネントをなすレチクルステージに、やや特殊な要件を課す。必要とされるレチクルステージの速度及び加速度がやや遅いことで改善の事実がもたらされる。遅い速度の要件を利用しつつ、汚染要件と精密要件との両方に対処するための最もよく知られた方法を組み合わせるステージ設計が提案される。ステージの重要な要素は以下の通りである。
ａ．上側ステージ
ｂ．下側ステージ
ｃ．ステージチャンバ
ｄ．ケーブルステージ
ｅ．計測ループ
ｆ．制御アルゴリズム
【００２５】
前述の要素が以下で詳細に説明される。
【００２６】
図１及び図２は、この発明で提案されるレチクル／ケーブルステージ全体の斜視図を示す。この設計は、検査チャンバの内部の可能性ある汚染源を最小にしようとするものである。これは、以下の設計特徴を取り入れることによってなされる。
ａ．封じ込められた比較的「汚い」環境での別個のケーブルステージの使用。粒子の発生に最も大きく寄与する因子の１つは、可動／可撓ケーブル及びホースの存在である。加えて、検査チャンバの内部は、こうしたステージの構築に伝統的に用いられる材料にとって有害な水素雰囲気を有する。本発明は、「ｙ」方向に平行移動し、且つレチクルステージにゆるやかに従属する、ケーブルステージを有する。ステージ要素に電力／冷却水を提供するのに必要なすべてのケーブル及びホースは、ケーブルステージの金属チューブへ引かれる。ケーブルステージ自体を収容するチャンバは、（レチクルステージ自体の動きに従って）チューブが検査チャンバに出入りする際のチューブ表面上への水の吸着を最小にするために窒素雰囲気を用いる。チューブは、不要な制約を回避するためにレチクルステージとケーブルステージとの両方に適切に蝶番式に取り付けられる。「汚い」ケーブルステージチャンバと「清浄な」検査チャンバが、差動排気式の空気軸受フィードスルーによって分離される。
ｂ．磁気軸受の使用：ステージ設計は、汚染に伴う問題を回避するために、流体要素軸受け又は転がり要素軸受の代わりに、磁気軸受を用いる。加えて、これは、磁気抵抗型軸受とローレンツ型磁気軸受との両方を用いる。具体的には、磁気抵抗型軸受は上側ステージで用いられる。それらは、低い電流密度要件、より高い剛性の利点を有するが、非線形性及び寄生剛性に大いに悩まされる。したがって、それらは、「総」調整を提供する及び下側ステージでのアクチュエータの飽和を防ぐために上側ステージで用いられる。ローレンツアクチュエータは、下側ステージで用いられ、かなり高い電流密度要件を有し、永久磁石を必要とし、より熱く動作し、剛性でないが見事に線形であり、主として「微細な」動きの制御のために用いられる。
ｃ．別個のモーションステージの使用：前述のように、レチクルステージの動きは、２組の６ＤＯＦ（自由度）ステージに分けられる。ステージのそれぞれは、１つの長い移動軸と５の短ストロークＤＯＦを備える。具体的には、すべてのそのＤＯＦのためにローレンツアクチュエータを用いる下側Ｘステージは、この動きに高い忠実度を与えるためにスワス（ｘ）方向に沿ってその長い移動を有する。短ストロークＤＯＦは、スワス中の異常の動的補正のために用いられる。磁気抵抗アクチュエータを用いる上側ステージは、下側ステージのマスを運び、ローディング／アンローディング（ｙ）方向に沿ってその長い移動を有する。上側ステージは、スワス方向へのレチクルの位置合わせに必要な総補正、ケーブル管理を提供し、且つまた、下側ステージへの反応マスとして作用する。期待される加速度がかなり低く、可動要素とチャンバ自体との質量比がかなり小さいため、この構成では反応マスの別個の組は用いられない。
ｄ．計測ループ：計測フレームが、投影光学系ボックス（システムレベルの発明の開示で説明される）上で確立され、位置決めシステム全体の参照として作用する。ゼロＣＴＥガラスセラミック材料で作製されたミラーは、レチクルチャックの基礎をなし、レチクルステージ上の６軸レーザ干渉法のターゲットである。
ｅ．制御法則及び実装：制御法則は、設計の特定の電気機械的特徴を活用するために考案される。磁気抵抗アクチュエータについてのフィードバック線形化が用いられ、上側ステージは下側ステージへの反応マスとして用いられ、短ストロークアクチュエータが所望の運動範囲にわたって飽和しないことを保証するためにステージにフィルタされた参照信号が送られる。
【００２７】
本発明のいくつかの利点は以下の通りである。
ａ．ケーブルステージとレチクルステージとの分離、並びにこの２つの間にホース及びケーブルを引くための導管と、該導管を案内し、汚い環境と清浄な環境とを分離するための差動排気式空気軸受フィードスルーの使用は、レチクル、光学系、及び検査チャンバ自体に課される汚染のリスクを劇的に最小化する。
ｂ．反応マスに関する要件の除去と、２組の６ＤＯＦステージへの動きの分割は、性能を改善し、コスト／フットプリントを大いに下げることを可能にする。
ｃ．代替的な構築方法は、検査チャンバの外部で作動される２粗動／長ＤＯＦを提供するための長ストロークステージ及び短ストロークステージと、チャンバの内部の６微動ＤＯＦを提供するための他のアクチュエータとの組合せを用いることを含む。
【００２８】
この手法は、汚染を最小にするためのケーブル／ホース管理の重要な推進因子が満たされることを可能にする。ケーブル管理は、長ストロークステージのチャンバの外部で行われ、ケーブル／ホースは、Ｏリングを用いて検査チャンバから密封される非常に封じ込められた環境内で短ストロークステージに移動される。しかしながら、これらの手法のすべては、清浄な環境と汚い環境にわたって往復移動する際に水を吸着することがある高価なスライダの使用を含む。検査中に清浄な環境と汚い環境との間でかなり大きな領域交流が起こり、技術的に及び経済的にかなりのリスクをもたらす。
【００２９】
本発明の装置が、図面を参照してより詳細に説明される。
【００３０】
図１は、検査チャンバ１２の内部が見えるように底部が開けられた状態の、アクチニックＥＵＶ検査のためのレチクル位置決め装置１１の実施形態の底面斜視図を示す。装置は密封された検査チャンバ１２を含む。
【００３１】
レチクルステージは、上側ステージ１８及び下側ステージ１４を有する。ステージ１４は、レチクル１６を保持するためのものである。同じく検査チャンバ１２の中で見えるのは、レチクルステージ継手２８によって上側ステージ１８に可撓接続されるチューブ２２である。図９は、真空チャンバのない状態の、ケーブルステージと共にレチクルステージを示す図である。
【００３２】
図２は、中身を見せるために上部が開けられた、上記の実施形態の上面斜視図を示す。ケーブルステージ２１が見えており、同様にチューブ２２及びケーブルステージ継手２６も見えている。ケーブルチャンバ２０の内部を、空気軸受フィードスルー２４、ケーブルステージ継手２６、及びケーブルチャンバ壁４２と共に見ることができる。可撓性レチクルステージ継手２８と共に、レチクルステージ１１の上側ステージ１８も見えている。
【００３３】
図３は、レチクルステージ組立体１１の底面図を示す。レチクルステージの上側ステージ１８及びレチクルステージの下側ステージ１４もはっきりと見えている。レチクル下側ステージ１４がレチクル下側ステージガイド４４を通じてレチクルステージ１８とスライド可能に相互作用すること、及びレチクル上側ステージ１８が磁気軸受３０によって検査チャンバ１２に固定されたレチクル上側ステージガイド４６と相互作用することを見ることができる。レチクル上側ステージ１８が長さ方向「ｙ」に動き、レチクル下側ステージ１４が長さ方向「ｘ」に動くことを見ることができる。
【００３４】
図４は、ガイド４４及び短ストロークアクチュエータ３４を示す、レチクル下側ステージ１４とレチクル上側ステージ１８との関係性の拡大斜視図を示す。
【００３５】
図５及び図６は、いくつかの図面の簡単な説明に示されるものの代替的な実施形態を示す図である。
【００３６】
図７は、本発明に係るアクチュエータとして代替的に用いられ得る平面モータの斜視図である。
【００３７】
投影光学系ボックスからのＥＵＶ光が検査のために用いられる。光学系ボックスは、レチクル位置決め装置１０の参照として作用する計測フレームと共に提供される。図８は、ステージ構成、結像光学系ボックス、及び結像光学系ボックス上に取り付けられた計測フレームの斜視図である。
【００３８】
汚いチャンバ２０と清浄なチャンバ１２との間にシールを提供するのに差動排気式空気軸受フィードスルー２４が用いられる。フィードスルーは、図１０に示すように、２つのチャンバを分離するチャンバ壁４２に、フレキシャを用いて取り付けられる。汚いチャンバ２０で発生する分子汚染と粒子汚染との両方に対する必要な保護因子を提供するために排気溝及びコンダクタンスが構成されている。同様の保護因子を実装するために他のタイプの非接触シールを設計できることを当業者は認識するであろう。
【００３９】
図１１は、フィードスルーチューブに通され、次いで差動排気式空気軸受フィードスルーに通されて清浄なチャンバに引かれる電力供給ケーブル、信号搬送ケーブル、及び冷却水ケーブルを有するケーブルステージのイラストを示す。差動排気構成の実際の具現化も示される。
【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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【図６】
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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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【図１１】
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【国際調査報告】
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