(57)【要約】【課題】リソグラフィ処理中にスキャニングシステムを安定させるための装置又はシステムを提供する。【解決手段】第１の結合領域を有する第１の端部と第２の結合領域を有する第２の端部とを備えたベースフレーム３０５が設けられており、第１の結合領域を有する第１の端部と第２の結合領域を有する第２の端部とを備えた少なくとも１つの反作用質量３１０が設けられており、少なくとも１つの第１の軸受機構が設けられており、第１の軸受機構がそれぞれ、少なくとも１つの反作用質量の第１の結合領域のうちの１つを、ベースフレーム第１の結合領域に結合させており、少なくとも１つの第２の軸受機構が設けられており、第２の軸受機構がそれぞれ、少なくとも１つの反作用質量の第２の結合領域のうちの１つを、ベースフレームの第２の結合領域に結合させている。【選択図】図３Ａ
2005150753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反作用質量装置において、
第１の結合領域を有する第１の端部と第２の結合領域を有する第２の端部とを備えたベースフレームが設けられており、
第１の結合領域を有する第１の端部と第２の結合領域を有する第２の端部とを備えた少なくとも１つの反作用質量が設けられており、
少なくとも１つの第１の軸受機構が設けられており、該第１の軸受機構が、前記少なくとも１つの反作用質量の第１の結合領域のうちの１つをそれぞれ、前記ベースフレーム第１の結合領域に結合させており、
少なくとも１つの第２の軸受機構が設けられており、該第２の軸受機構が、前記少なくとも１つの反作用質量の第２の結合領域のうちの１つをそれぞれ、前記ベースフレームの第２の結合領域に結合させており、
前記ベースフレームと、前記少なくとも１つの反作用質量と、前記少なくとも１つの第１の軸受機構と、前記少なくとも１つの第２の軸受機構とが、前記少なくとも１つの反作用質量に力が加えられて該少なくとも１つの反作用質量を前記第１の端部から前記第２の端部に向かって移動させた場合に前記少なくとも１つの反作用質量の質量中心が実質的に線形に移動するように配置されていることを特徴とする、反作用質量。
【請求項２】
前記少なくとも１つの反作用質量の第１の結合領域が、前記少なくとも１つの反作用質量の第２の結合領域に対角線方向で向き合っている、請求項１記載の反作用質量。
【請求項３】
反作用質量装置において、
第１の結合領域を有する第１の端部と第２の結合領域を有する第２の端部とを備えたベースフレームが設けられており、
第１の結合領域を有する第１の端部と第２の結合領域を有する第２の端部とを備えた少なくとも１つの反作用質量の少なくとも１つのセットが設けられており、
少なくとも１つの第１の軸受機構が設けられており、該第１の軸受機構が、前記少なくとも１つの反作用質量の第１の結合領域のうちの１つをそれぞれ、前記ベースフレームの第１の結合領域に結合させており、
少なくとも１つの第２の軸受機構が設けられており、該第２の軸受機構が、前記少なくとも１つの反作用質量の第２の結合領域のうちの１つをそれぞれ、前記ベースフレームの第２の結合領域に結合させており、
同じセットの中で、前記少なくとも１つの反作用質量のうちの１つが、前記少なくとも１つの第１の軸受機構又は前記少なくとも１つの第２の軸受機構のうちの一方によって、前記少なくとも１つの反作用質量のうちの別のものと結合されており、
前記ベースフレームと、前記少なくとも１つの反作用質量と、前記少なくとも１つの第１の軸受機構と、前記少なくとも１つの第２の軸受機構とが、前記少なくとも１つの反作用質量に力が加えられて該少なくとも１つの反作用質量を前記第１の端部から前記第２の端部に向かって移動させた場合に前記少なくとも１つの反作用質量の質量中心が実質的に線形に移動するように配置されていることを特徴とする、反作用質量。
【請求項４】
反作用質量装置において、
第１の結合領域を有する第１の端部と、第２の結合領域を有する第２の端部とを備えたベースフレームが設けられており、
第１の結合領域を有する第１の端部と、第２の結合領域を有する第２の端部とを備えた少なくとも１つの反作用質量が設けられており、該少なくとも１つの反作用質量が、少なくとも１つの中間反作用質量の対応するセットを有しており、前記少なくとも１つの中間反作用質量が、第１の結合領域を有する第１の端部と、第２の結合領域を有する第２の端部とを備えており、
前記少なくとも１つの反作用質量の第１の結合領域と、前記少なくとも１つの中間反作用質量の第１の結合領域とをそれぞれ前記ベースフレームの第１の結合領域に結合させた少なくとも１つの第１の軸受機構が設けられており、
前記少なくとも１つの反作用質量の第２の結合領域と、前記少なくとも１つの中間反作用質量の第２の結合領域とをそれぞれ前記ベースフレームの第２の結合領域に結合させた少なくとも１つの第２の軸受機構とが設けられており、
前記ベースフレームと、前記少なくとも１つの反作用質量と、前記少なくとも１つの中間反作用質量のセットと、前記少なくとも１つの第１の軸受機構と、前記少なくとも１つの第２の軸受機構とが、力が前記少なくとも１つの反作用質量に加えられて該少なくとも１つの反作用質量を前記第１の端部から前記第２の端部に向かって移動させたときに前記少なくとも１つの反作用質量の質量中心が実質的に線形に移動するように、配置されていることを特徴とする、反作用質量装置。
【請求項５】
反作用質量装置において、
第１の端部と第２の端部とを有するベースフレームが設けられており、
下部結合突出部を備えた第１の端部と、上部結合突出部を備えた第２の端部とを有する反作用質量が設けられており、
前記ベースフレームの第１の端部の上部結合突出部に結合された第１の端部と、前記反作用質量の前記下部結合突出部に結合された第２の端部とを有する第１の撓み板が設けられており、
前記反作用質量の前記上部結合突出部に結合された第１の端部と、前記ベースフレームの下部結合突出部に結合された第２の端部とを有する第２の撓み板が設けられていることを特徴とする、反作用質量装置。
【請求項６】
第２の反作用質量と、
第３の撓み板と、
第４の撓み板とが設けられており、
前記第３の撓み板と第４の撓み板とが前記第２の反作用質量を前記ベースフレームに結合させている、請求項第５記載の装置。
【請求項７】
前記第１の反作用質量と前記第２の反作用質量とが互いに平行に整列させられている、請求項５記載の装置。
【請求項８】
上部結合突出部を備えた第１の端部と、下部結合突出部を備えた第２の端部とを有する第２の反作用質量が設けられており、
前記第２の反作用質量の第１の端部の前記上部結合突出部に結合された第１の端部と、前記ベースフレームの下部結合突出部に結合された第２の端部とを有する第３の撓み板が設けられており、
前記ベースフレームの上部結合突出部に結合された第１の端部と、前記第２の反作用質量の第２の端部の前記下部結合突出部に結合された第２の端部とを有する第４の撓み板が設けられている、請求項５記載の装置。
【請求項９】
前記第１の反作用質量と前記第２の反作用質量とが互いに平行に整列されている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
ステージが前記第１の反作用質量と第２の反作用質量とによって支持されておりかつ前記第１の反作用質量と第２の反作用質量とに可動に結合されており、これにより、前記ステージが加速した場合、結果的に生じる負荷が前記第１の反作用質量と前記第２の反作用質量との間で実質的に均等に分割されるようになっている、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記ステージの加速に基づき前記第１の反作用質量が前記第２の反作用質量とは反対方向に回転し、ほぼゼロの、前記ベースフレームにおける正味モーメント反作用を生じるようになっている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記ステージの重量が、前記第１の反作用質量と前記第２の反作用質量との合計の重量よりもＸ倍だけ小さく、これにより、前記第１の反作用質量と第２の反作用質量とが、前記ステージの距離の１／Ｘの距離だけ移動するようになっている、請求項１０記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の反作用質量が、実質的に前記第２の反作用質量と同じ重量を有する、請求項１０記載の装置。
【請求項１４】
前記ステージが、前記第１の反作用質量と第２の反作用質量とのそれぞれの重量の約１／１０の重量を有する、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
各撓み板が、前記ステージの加速に反作用して前記反作用質量が回転し始めたときに実質的に二次効果を防止するような長さを有している、請求項１０記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの撓み板が金属から形成されている、請求項５記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの撓み板がアルミニウムから形成されている、請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの撓み板が鋼から形成されている、請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのチャネルが、ヒンジ軸受をまねるジオメトリを生じる可撓性のために、前記第１及び前記第２の撓み板の前記第１の端部及び前記第２の端部のそれぞれに、少なくとも１つのチャネルが切り込まれている、請求項５記載の装置。
【請求項２０】
前記チャネルが、応力集中を回避するように丸味付けられている、請求項１９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してリソグラフィ処理に関する。より具体的には、本発明は、リソグラフィ処理中にステージの移動に釣り合うための改良されたスプリット反作用質量システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィは、基板表面上にフィーチャを形成するために使用されるプロセスである。このような基板は、フラットパネルディスプレイ、回路板、様々な集積回路及び同様のものを製造する場合に使用されるものを含むことができる。このような用途のために頻繁に使用される基板は半導体ウェハである。リソグラフィ中、ウェハはウェハステージ上に配置され、チャックによって所定の位置に保持される。チャックは通常、ウェハを所定の位置に固定保持することができる真空又は静電チャックである。ウェハは、リソグラフィ装置内に配置された露光系によってその表面に投影される像に曝される。露光系がフォトリソグラフィの場合に使用されるが、特定の用途に応じて種々異なるタイプの露光装置を使用することができる。当業者に知られているように、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、異なる露光装置を必要とする。フォトリソグラフィの特定の例が、例示目的だけのためにここで説明される。
【０００３】
投影された像は、ウェハの表面上に堆積された層、例えばフォトレジストの特性を変化させる。これらの変化は、露光中にウェハ上に投影されたフィーチャに相当する。露光の後、層をエッチングして、パターニングされた層を形成することができる。パターンは、露光中にウェハ上に投影されたフィーチャに相当する。次いで、このパターニングされた層は、ウェハ内の下側に位置する構造層、例えば導電層、半導体層又は絶縁層の露出させられた部分を除去するために使用される。次いで、このプロセスは、所望のフィーチャがウェハの表面上に又は様々な層に形成されるまで、その他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、狭幅なイメージングスロットを有する投影光学系に関連して働く。一度にウェハ全体を露光するのではなく、一度に個々のフィールドがウェハ上にスキャンされる。このことは、イメージングスロットがスキャン中にフィールドを横切るようにウェハ及びレチクルを同時に移動させることによって行われる。次いで、ウェハステージは、ウェハ表面に多数のレチクルの複製を露光させるために、フィールド露光の間にステップ移動させられなければならない。この形式では、ウェハに投影される像の鮮明度が最大化される。
【０００５】
ステップ・アンド・スキャン技術を使用することは概して全体的な像の鮮明度を改善することを助けるが、像のゆがみはこのようなシステムにおいて、レチクルステージ又はウェハステージの加速によって生ぜしめられるシステム全体の移動によって生じる。これを修正するための１つの方法は、ステージの加速に基づくリソグラフィシステムの移動を最小限に抑制するためにカウンターバランス（反作用質量とも呼ばれる）を提供することによるものである。通常、カウンターバランス機構は軸受又は撓み板によって案内される。
【０００６】
軸受が使用される場合、反作用質量を案内するために多数の軸受が必要とされる（例えば、幾つかの軸受が反作用質量の下側において必要とされ、幾つかの軸受が側部において必要とされる等）。スプリット反作用質量ステージの場合、少なくとも２つの反作用質量が使用され、更に多くの軸受が必要とされる。様々なタイプの軸受（例えば玉軸受、ころ軸受、車輪等）を使用することができるが、良好な線形動作によりガス（又は空気）軸受がリソグラフィシステムにおいて好適である。ガス軸受の極端に低い摩擦は、運動量をも保存し、モータサイズを最小限に小さくする。さらに、伝達される振動は、ガス軸受を使用した場合に著しく減じられる。なぜならば、球体等の固体対象物の代わりに空気が使用されるからである。玉軸受又はころ軸受における潤滑剤等の潜在的な汚染物は、ガス軸受の場合には存在しない。しかしながら、ガス軸受は、様々な理由から高真空リソグラフィシステムとは両立しない。真空チャンバ内へのガス漏れに対して動的にシールすることは、それぞれの円筒状空気軸受において少なくとも２つの予真空（pre-vacuum）溝を必要とし、これらの溝自体は付加的な真空ポンプを要求し、高価なシステムを生じる。シールの動的な性質は、真空チャンバ内への空気軸受ガスの幾分の漏れを生じる可能性があり、このことは、主真空ポンプの所要の寸法を増大する。シールの潜在的な故障は、制御された環境内に破滅的な汚染の高い危険性を生じる。
【０００７】
反作用質量の運動を案内するために薄板の形状の撓み板が使用される。通常、撓み板の一方の端部は反作用質量の突出部に結合されており、他方の端部は、ベースフレーム等の別の構成要素に結合されている。この形式において、撓み板の両端部は、反作用質量の移動に基づき撓み板が回転することができないように拘束されている。撓み板は通常、反作用質量を支持する場合の可撓性のためにそれぞれの端部に１つ又は２つ以上の溝状のチャネルを有している。チャネルは、矩形、湾曲型、又は撓み板に可撓性を提供するあらゆる形状であってよい。撓み板は、ガス軸受とは反対に、高真空環境において反作用質量を案内するのに適している。なぜならば、撓み板は、比較的高価ではなく、汚染の危険性を生じないからである。しかしながら、撓み板は、以下に説明するように、自己の様々な問題を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
必要とされているのは、上記のカウンターバランスシステムに関連した欠点を有さない、処理中にリソグラフィシステムを安定させる、線形ステージと共に使用されるカウンターバランスシステムである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
リソグラフィ処理中にスキャニングシステムを安定させるための装置又はシステムが説明されており、：第１の端部と第２の端部とを有するベースフレームと、下部結合突出部を備えた第１の端部と上部結合突出部を備えた第２の端部とを有する反作用質量と、第１の撓み板と第２の撓み板とを含む１対の撓み板とを含む。第１の撓み板は、ベースフレームの第１の端部の上部結合突出部に結合された第１の端部と、反作用質量の下部結合突出部に結合された第２の端部とを有する。第２の撓み板は、反作用質量の上部結合突出部に結合された第１の端部と、ベースフレームの下部結合突出部に結合された第２の端部とを有する。
【００１０】
本発明によるシステムにおいて、システムは更に第２の反作用質量と、撓み板の第２の対とを有する。実施形態において、第２の反作用質量は第１の反作用質量に対して平行に配置されている。別の実施形態によれば、第２の反作用質量と、撓み板の第２の対とが互いに平行に配置されているが、第１の反作用質量と、撓み板の第１の対とに対して１８０゜回転させられている。
【００１１】
本発明によるシステムにおいて、ステージは、第１の反作用質量と第２の反作用質量とによって支持されており、ステージが加速した場合に、結果的に生じる負荷が第１の反作用質量と第２の反作用質量との間で実質的に均等に分割されるように第１の反作用質量と第２の反作用質量とに可動に結合されている。実施形態において、ステージの加速に基づき第１の反作用質量が第２の反作用質量とは反対方向に回転し、ほぼゼロの、ベースフレーム上の正味モーメント反作用を生じる。
【００１２】
本発明によるシステムにおいて、ステージの重量は第１の反作用質量と第２の反作用質量との合計の重量よりもＸ倍だけ小さく、ステージの加速に基づきステージの距離の１／Ｘの距離だけ移動する第１の反作用質量及び第２の反作用質量を生じる。
【００１３】
本発明によるシステムにおいて、第１の反作用質量は実質的に第２の反作用質量と同じ重さである。実施形態において、ステージは、第１の反作用質量と第２の反作用質量とのそれぞれの重量のほぼ１／１０の重さである。
【００１４】
本発明によるシステムにおいて、それぞれの撓み板は、ステージの加速に反作用して反作用質量が回転し始めたときに二次効果を実質的に防止するための長さを有する。
【００１５】
本発明によるシステムにおいて、ヒンジ軸受をまねるジオメトリを生じる可撓性のために撓み板の両端部に少なくとも１つのチャネルが切り込まれている。実施形態において、応力集中を回避するためにチャネルは丸味付けられている。
【００１６】
本発明の別の実施形態、特徴及び利点並びに本発明の様々な実施形態の構造及び操作は添付図面を参照して以下に詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
ここに組み込まれかつ明細書の一部を形成した添付図面は、本発明を例示しており、さらに、詳細な説明と共に、発明の原理を説明するために及び当業者が発明を形成及び使用することを可能にするために働く。
【００１８】
本発明の特徴及び利点は、図面に関連して取られたときに以下に示された詳細な説明からより明らかになる。図面において参照符号は全体を通じて、対応するエレメントを表す。図面において、同一の参照符号は概して、同一の、機能的に類似の、及び／又は構造的に類似のエレメントを示している。エレメントが最初に現れる図面は、対応する参照符号における左側の数字によって示されている。
【００１９】
本発明が特定の用途のために例示的な実施形態に関連して説明されているが、本発明はそれに限定されないということが理解されるべきである。ここに提供された教示へのアクセスを有する当業者は、発明の範囲内での付加的な修正、用途及び実施形態、並びに本発明が重要な役割を果たす付加的な分野を認識するであろう。
【００２０】
この明細書を通じて、上部、下部、上側、下側等の用語は例示のみのためである。これらの例示用語を使用することは、読み手が添付図面に関して説明をより深く理解することを可能にする。
【００２１】
運動のニュートンの第３法則は、全ての作用若しくは力に対して、自然に、等しくかつ反対向きの反作用があることを述べている。換言すれば、物体Ｘが物体Ｙに力を加えるならば、物体Ｙも等しくかつ反対向きの力を物体Ｘに加える。リソグラフィ処理システムを含む、機械的又は電気機械的なシステムにおいて使用される反作用質量システムは同じ原理の下で働く。
【００２２】
慣用の反作用質量１１０，２１０が図１Ａ，１Ｂ及び２に示されている。１つ又は２つ以上の反作用質量１１０，２１０を、高真空環境を含むあらゆるリソグラフィ環境において案内するために撓み板を使用することができる。撓み板の代わりに軸受（又はその他の同様に機能する機構）を使用することができることが認められるであろう。図１Ａの線形ばね１００Ａに示されているように、システムにおけるそれぞれの反作用質量１１０Ａは、反作用質量１１０Ａのそれぞれの端部に取り付けられた２つの大きな垂直方向の撓み板１１５Ａによって支持されることができる。それぞれの撓み板１１５Ａの一端は、システムのベースフレーム１０５Ａにも結合されている。この形式において、撓み板の両端部は、反作用質量の移動時に撓み板が回転できないように拘束されている。ステージ（図示せず）も反作用質量１１０Ａに結合されており、ステージが処理中に加速した場合、システムを安定させるために、この移動が反作用質量１１０Ａを反対方向に加速させるようになっている。この移動は、図２の上面図のスプリット反作用質量システム２００に示されている。スプリット反作用質量システムにおいては、通常、２つの反作用質量が互いに平行に配置されており、これらの反作用質量の間にステージが配置されている。反作用質量はどのような形状であってもよく、添付図面に示されたような形状でなくてもよい。
【００２３】
図２において、ステージ２２０は軸受２２５を介して反作用質量２１０に結合されている。この実施例において、ステージ２２０は、線形コイル２３０及び磁石配列２３５から成る慣用の線形駆動モータを介して駆動され、それぞれの磁石配列は反作用質量２１０に取り付けられている。ステージ２２０が方向２４０に加速すると、反作用質量は反対方向２４５に加速し、外部反作用負荷を補償して排除し、これによりシステムを安定させる。
【００２４】
撓み板の使用は様々な問題を生じる。再び図１Ａを参照すると、両撓み板１１５Ａが、その下端部においてベースフレーム１１０Ａに、その上端部において反作用質量に取り付けられている場合、結合されたステージ（図示せず）の加速に基づき、反作用質量１１０Ａは、眉をひそめた形状のアーチ１１６Ａを辿る。換言すれば、それぞれの撓み板１１５Ａは二次エラー（quadratic error）により短縮する。二次エラーの効果は、反作用質量の不平衡な上下運動である。このことは、リソグラフィプロセス中にシステムの望ましくない移動を生ぜしめるのみならず、弾む反作用質量１１０Ａと、使用されているならばリニアモータとの間のクリアランス問題をも生ぜしめる。下側にも拘わらず、この構成の１つの利点は、重力モーメントは曲げモーメントから引かれ、このことは中心転換力（re-centering force）を減じる又は排除するということである。
【００２５】
同様に、図１Ｂにおける線形ばね１００Ｂの描写に示されているように、両撓み板１１５Ｂが、その上端部においてベースフレーム１１０Ｂに、その下端部において反作用質量１１０Ｂに取り付けられている場合、結合されたステージ（図示せず）の加速により反作用質量１１０Ｂは笑顔状のアーチ１１６Ｂを辿る。換言すれば、撓み板１１５Ｂはそれぞれ二次エラーで短縮し、前の実施例と同様の効果を有する。しかしながら、これが生じた場合、重力モーメントと曲げモーメントとが加わり、強い中心転換力（re-centering force）を生じる。中心転換力が強いほど、反作用質量に対する負荷が大きくなり、ひいてはより大きなモータを必要とする。
【００２６】
上記の線形ばね実施例１００Ａ及び１００Ｂは、機械的にコンパクトであり、極めて低い水平方向剛性を有するように設計されることができるという利点を有するにも拘わらず、上記の欠点はこれらの利点よりも重要である。両実施例において、二次エラーによって生ぜしめられる曲線運動は、望ましくない垂直方向反力を生じる。
【００２７】
前述の実施例に示されているように、リソグラフィ処理システムにおける線形ステージによる作用又は加速は、使用される構成に応じて、ステージに直接又は間接的に結合されたこれらのエレメントに様々な望ましくない反動を生じる。これらの望ましくない反動は、リソグラフィシステムの望ましくない移動を含んでおり、これは、時間が経過するにつれてシステムの様々な機械的部分を弱めるか又は破壊させるか又はリソグラフィ処理の質を低下させる。
【００２８】
本発明による撓み板配列が図３Ａに示されている。複合的な直線的なばね３００は、たわみ結合部３５０を介する連結を介して中間質量３５５を支持した１対の撓み板３１５と、反作用質量３１０を支持するために折り返された撓み板３１３の別の対とを有している。反作用質量３１０に結合されたステージ（図示せず）の加速に基づき、この設計の正味効果は、撓み板長さが合致するとするならば、反作用質量３１０を直線に沿って移動させるのに対して、中間質量が上下に移動する。この配列は、平面内回転（in-the-plane rotation）に対して極めて耐性であるという利点を有する。さらに、中間質量は、水平方向に反作用質量の距離（ｘ１）の半分（ｘ２）だけ、線形ばね１００Ａ，１００Ｂの垂直方向移動の４分の１だけ移動する。また、中間質量は著しくより軽いので、中間質量の使用は、ベースフレームにおける極めて小さな妨害力を生ぜしめる。しかしながら、この配列は、案内システムの剛性を減じる傾向があり、中間質量３５５と共に二次的な寄生共振を生ぜしめる。
【００２９】
図３Ａの中間質量に関連した問題を軽減するのを助けるために、ベースフレーム３０５に取り付けられたレバー３５７が、図３Ｂに示したように、中間質量３５５の動作を反作用質量３１０の動作の半分に制限するために使用されることができる。レバーは、中間質量３５５と、この中間質量３５５の案内撓み板が、反作用質量の動作に応答して独立して共振するのを防止する。図３Ｂは、ステージ（図示せず）が反作用質量３１０の間において支持されるようなスプリット反作用質量システムを示している。レバー３５７は、２つの小さな水平方向の撓み板３５６Ａ／Ｂそれぞれの一方の端部に結合されている。小さな撓み板３５６Ａの他方の端部は、反作用質量支持ノッチ３５８に結合されており、このノッチは反作用質量３１０に結合されている。小さな撓み板３５６Ｂの他方の端部は、中間質量支持ノッチ３５９に結合されており、このノッチは中間質量３５５に結合されている。レバー３５７の下端部も、レバーがベースフレーム３０５に取り付けられた箇所の近傍において撓まされる。レバー３５７は、反対側の反作用質量３１０の外側においても同様に使用される。レバー３５７の効果は、反作用質量３１０と撓み板との間においてレバーを使用することによって中間質量３５５が使用されない場合にも達成される。
【００３０】
別の撓み板の実施形態が図４に示されている。変更された複合的な線形ばね４００は、６つの撓み板４１５と撓み板結合部材４６０とを使用することによってベースフレーム４０５を反作用質量４１０に結合した２つの中間質量４６５を有している。撓み板結合部材４６０は、撓み板の移動の可撓性をも提供しながら、撓み板の間の結合を提供する。反作用質量４１０に結合されたステージ（図示せず）の加速に基づき、中間質量４６５は、反作用質量４１０の距離の半分だけ移動する。これは、変更されていない複合的な直線ばね３００Ａよりも機械的にコンパクトであるが、平面内回転（in-the-plane rotation）に対する抵抗が低い。
【００３１】
別の撓み板の実施形態が図５Ａ／Ｂに示されている。図５Ａ及び図５Ｂはそれぞれ、二重の変更された複合的な線形ばねの異なる斜視図を示している。図５Ａは１つの図５００Ａを示しており、図５Ｂは反対側の図５００Ｂを示している。この配列は、８つの撓み板（１つの中間質量５５５Ａに関連した４つの撓み板５１５Ａと、１つの中間質量５５５Ｂに関連した４つの撓み板５１５Ｂ）の使用によってベースフレーム５００を反作用質量５１０に結合した２つの中間質量５５５Ａ及び５５５Ｂと、撓み結合部材５５０Ａ及び５５０Ｂとを有している。反作用質量５１０に結合されたステージ（図示せず）の加速に基づき、反作用質量５１０の移動は直線的であり、ベースフレームにおける垂直の力は消滅する。２つの中間質量５５５Ａ及び５５５Ｂは反作用質量５１０の距離の半分だけ移動する。撓み板におけるオフセットにより、小さなモーメントが存在する。しかしながら、このモーメントは、スプリット反作用質量システムにおいて第２のバランス質量の取付けを反転することによって消滅させることができる。スプリット反作用質量を使用することは、ベースフレーム５０５におけるゼロの正味の力及びトルクを生ぜしめる。しかしながら、このシステムは、前に説明されたシステムよりも大きく、パッケージングするのがより困難である。
【００３２】
本発明のさらに別の実施形態が図６に示されている。反対の線形ばね６００は上述の二次エラー問題を修正するためのコンパクトな単一反作用質量解決手段を提供する。反対の線形ばね６００において、ベースフレーム６０５は、上部突出コネクタを備えた第１端部と、下部突出コネクタを備えた第２端部とを有する。反作用質量６１０は、下部突出コネクタを備えた第１端部と、上部突出コネクタを備えた第２端部とを有する。反作用質量６１０は撓み板６１５を使用してベースフレーム６５０に結合されている。ベースフレーム６０５の上部突出コネクタは撓み板の一方の端部に結合されており、反作用質量６１０の下部突出コネクタは同じ撓み板の他方の端部に結合されている。同様に、ベースフレームの下部突出コネクタが撓み板の一方の端部に結合されており、反作用質量６１０の上部突出コネクタが同じ撓み板の他方の端部に結合されている。この配列の場合、反作用質量６１０に結合されたステージ（図示せず）の加速に基づき、反作用質量６１０の第１の端部における下部突出部は笑顔状のアーチ６１６Ｂを描き、反作用質量６１０の第２の端部における上部突出部は、眉をひそめた形状のアーチ６１６Ａを描く。このことは、Ｚ方向（上下方向）での反作用負荷を排除し、あらゆる重力センタリング効果を排除する。換言すれば、反作用質量の質量中心は直線上を移動する。しかしながら、アーチ６１６Ａ及び６１６Ｂをたどる回転エラーが生じる。
【００３３】
別の実施形態において、２つの向き合った線形ばね６００がスプリット反作用質量システムにおいて使用されており、２つの向き合った線形ばね６００は同様に互いに平行に配置されている。ステージは反作用質量６１０の間に配置され、各反作用質量６１０に可動に結合される。ステージの加速に基づき、反作用負荷は２つの反作用質量６１０の間で分割され、各反作用質量の質量中心は、再び直線上を移動する。しかしながら、回転エラーが依然として生じる。
【００３４】
回転エラーを回避するために、本発明の更に別の実施形態は、スプリット反作用システムにおいて２つの向き合った線形ばね６００を使用することを含み、一方の向き合った線形ばねが他方に対して平行に、しかし１８０゜回転されて配置されている。この配列は、図７の二重の向き合った線形ばね７００として示されている。ステージ（図示せず）は反作用質量７１０Ａと７１０Ｂとの間に配置され、それぞれに可動に結合されている。ステージの加速に基づき、反作用負荷は２つの反作用質量７１０Ａ／７１０Ｂの間で分割され、各反作用質量の質量中心は直線７１８上を移動する。しかしながら、この配列の場合、各反作用質量の二次エラー７１６Ａは他方の反作用質量の二次エラー７１６Ｂによって消滅され、これにより、回転エラー、及びＺ方向（上下方向）での反作用負荷及びあらゆる重力センタリング効果を排除する。換言すれば、１つの反作用質量７１０Ａは、他方の反作用質量７１０Ｂとは反対方向に回転し、約ゼロの、ベースフレーム７０５における正味モーメント反作用を生じる。したがって、本発明は、特に高真空環境における使用のために、コストが低く、より信頼できる反作用質量システムを提供する。
【００３５】
再び簡単に図６を参照すると、物理法則によれば、反作用質量６１０に可動に結合されたステージ（図示せず）が加速し、所定の距離だけ一方向に移動すると、ステージのＸ倍の重量を有する反作用質量６１０は、反対方向に、ステージの距離の１／Ｘの距離だけ移動する。再び図７を参照すると、ステージ（図示せず）がスプリット反作用質量システム７００において２つの反作用質量７１０Ａ／７１０Ｂに可動に結合されている場合、負荷は、ステージの加速に基づき２つの反作用質量７１０Ａ／７１０Ｂの間でほぼ均等に分割される。このスプリット反作用質量システム７００において、第１の反作用質量７１０Ａと第２の反作用質量７１０Ｂとの組み合わされた重量がステージのＸ１倍の重量を有するならば、反作用質量７１０Ａ／７１０Ｂが実質的に等しい重さを有すると仮定すると、第１の反作用質量７１０Ａと第２の反作用質量７１０Ｂとはそれぞれ、反対方向にステージの距離の１／Ｘ１だけ移動する。典型的なリソグラフィシステムは約１０対１の駆動比を有する。すなわち、システムの反作用質量の合計重量は、ステージよりも１０倍大きい。例えば、ステージが５０ｋｇであるならば、反作用質量は合計で５００ｋｇであり、ステージが２０ｃｍだけ移動すると、反作用質量は僅か約２ｃｍしか移動しない。
【００３６】
本発明に関して使用される撓み板は、ステージの加速に反作用して反作用質量が回転し始めた時に二次効果（quadratic effect）を防止するのに十分に長い必要がある。通常、約２５．４ｃｍ（約１０インチに等しい）の長さの撓み板がこの目的のために十分である。理想的には、撓み板の長さは、線形移動を保証するために同じである。撓み板は通常金属から形成されており、この金属は、アルミニウム又は鋼を含むがこれらに限定されない。しかしながら、撓み板は、当業者によって適切であると認められるその他の材料から形成することができることが認められる。反作用質量を支持する撓み板の可撓性を改良するために、図８Ａ〜図８Ｅに示された撓み板８１５の例に示したように、溝状のチャネルが撓み板の端部に切り込まれている。図８Ａは、各端部に切り込まれたチャネルを備えた撓み板８１５の三次元の図であり、図８Ｂは、同じ撓み板８１５の二次元の端面図である。図８Ｄは、一方の端部にのみチャネルが切り込まれた撓み板８１５の例を示している。図８Ｅは、一方の端部に１つのチャネルのみが切り込まれた例を示している。撓み板は、各端部に切り込まれた１つのチャネルを有していてもよい。チャネルのジオメトリは、撓み板の移動がヒンジ軸受の移動をまねることによって、さらなる可撓性を生ぜしめる。チャネルは、矩形、曲線的又は撓み板における可撓性を提供するあらゆる形状であってよい。図８Ｃは、丸味付けられたチャネルを備えた撓み板８１５を示している。曲線的なチャネルの利点は、応力集中が回避されるということである。
【００３７】
結論
本発明の様々な実施形態が上に説明されたが、これらの実施形態は限定としてではなく例としてのみ示されていることが理解されるべきである。添付の請求項に定義されたような発明の思想及び範囲から逸脱することなく形式及び詳細における様々な変更を行うことができることが当業者によって理解されるであろう。例えば、同じ望ましい効果を得るために撓み板の代わりに軸受（又はその他の同様に機能する機構）を使用することができる。さらに、撓み板及び軸受。撓み板及び軸受の組み合わせを使用することもできる。つまり、本発明の広さ及び範囲は、上述の典型的な実施形態の何れによって制限されるべきではなく、請求項及び請求項の均等物に基づいてのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】ステージの加速に基づき、眉をひそめた形状のアーチ形経路を辿る撓み板を備えた線形ばねの典型的な図である。
【図１Ｂ】ステージの加速に基づき、笑顔状のアーチ形経路を辿る撓み板を備えた線形ばねの典型的な図である。
【図２】ステージの加速に基づく反作用質量の移動方向を示す、スプリット反作用質量システムの典型的な上面図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による複合的な線形ばねの図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による二重複合直線ばねの図である。
【図４】本発明の実施形態による変更された複合的な直線ばねの図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態による変更された二重複合線形ばねの図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による変更された二重複合線形ばねの図である。
【図６】本発明の実施形態による、向き合った線形ばねの図である。
【図７】本発明の実施形態による、二重の向き合った線形ばねの図である。
【図８】それぞれの端部に切り込まれたチャネルを備えた例としての撓み板の図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００Ａ，１００Ｂ，３００，４００，６００，７００  線形ばね、  １１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，２１０，３１０，４１０，６１０，７１０Ａ，７１０Ｂ  反作用質量、  １１５Ａ，１１５Ｂ，３１３，３１５，３５６Ａ，３５６Ｂ，４１５，５１５Ａ，５１５Ｂ，６１５，８１５  撓み板、  ２００  スプリット反作用質量システム、  ２２０  ステージ、  ２２５  軸受、  ２３０  線形コイル、  ２３５  磁石配列、  ２４０  方向、  ２４５  反対方向、  ３０５，４０５，６０５，７０５  ベースフレーム、  ３５５，４６５，５５５Ｂ，５５５Ｂ  中間質量、  ３５７  レバー、  ３５８  ノッチ、  ４６０，５５０Ａ，５５０Ｂ  撓み結合部材、  ７１６Ａ，７１６Ｂ  二次エラー
【図１Ａ】
2005150753.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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