(57)【要約】【課題】  真空チャンバ内でリニアモータ等を稼動させる露光装置において、放電の影響が問題となりうる。【解決手段】  真空チャンバ内に真空度計測手段を設けて、真空度に応じてパッシェンの法則にもとづいてリニアモータの稼動状態を変化させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバ内で電気的負荷を稼動する真空内電気稼動装置において、前記真空チャンバ内の真空度を計測する真空度計測手段を有し、前記真空度計測手段によって計測された真空度に応じて前記電気的負荷の稼動状態を変化させることを特徴とする真空内電気稼動装置。
【請求項２】
前記電気的負荷はモータであることを特徴とする請求項１に記載の真空内電気稼動装置。
【請求項３】
前記真空チャンバ内に移動ステージ装置を有し、前記真空度が所定の値以下になったときに前記ステージを減速もしくは停止させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空内電気稼動装置。
【請求項４】
前記ステージ装置が気体回収機構を有する静圧軸受を有し、前記静圧軸受の気体として窒素もしくはヘリウムを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の真空内電気稼動装置。
【請求項５】
前記真空内電気稼動装置は露光装置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の真空内電気稼動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空チャンバを有する真空内電気稼動装置に関するものであり、たとえば、真空チャンバを有する露光装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今の半導体デバイスの急速な発展は、これらデバイスを搭載した各種情報機器等の性能の大幅な向上をもたらし、われわれの生活を劇的に変貌させつつある。こうした発展を支えているのが、半導体の製造技術であり、露光装置はその中核をなす装置である。
【０００３】
近年では、半導体デバイスルールの微細化に伴って露光光源が短波長領域へと移行しており、ｉ線からＤＵＶ光、さらにはＥＵＶ光と呼ばれる軟Ｘ線領域の光源の開発が進められている。しかしながら、ＥＵＶ光は大気雰囲気中では大気分子に衝突して散乱してしまう性質を持つため、この光源を搭載した露光装置においては、光学素子や、ウエハ等の基板やレチクル等の原版を搭載したステージの周囲を真空雰囲気内に配置しなければならない。
【０００４】
真空雰囲気を有する露光装置の例として、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。図５は特許文献１に記載の露光装置のウエハステージを表す図である。ウエハステージはリニアモータ（不図示）によって駆動され、リニアモータには外部の給電手段（不図示）より電力が供給される。
【特許文献１】特開２００１−２９７９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
真空環境で電気的負荷を稼動する真空内電気稼動装置において、たとえばリニアモータのような電気的負荷に高電圧を給電して稼働を行う場合には、電位差を有する複数の導電性電気素子間（導線、接続端子等）における放電が問題となりうる。したがって、リニアモータなどの電気的負荷の電極や端子台などにおける放電の可能性を低減するような装置が望まれていた。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、その目的は真空チャンバ内で電気的負荷を稼動する真空内電気稼動装置において、真空チャンバ内の放電による影響を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために本発明では、真空チャンバ内で電気的負荷を稼動する真空内電気稼動装置において、前記真空チャンバ内の真空度を計測する真空度計測手段を有し、前記真空度計測手段によって計測された真空度に応じて前記電気的負荷の稼動状態を変化させている。
【０００８】
また、前記真空内電気稼動装置は露光装置であることが望ましく、その場合には電気的負荷としてたとえば真空チャンバ内のステージ装置を駆動するリニアモータが挙げられる。前記電気的負荷の稼動状態を変化させることとは、リニアモータに流れる電流を下げることによってステージ装置を減速もしくは停止させることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、真空チャンバ内で電気的負荷を稼動する真空内電気稼動装置において、真空チャンバ内の放電による影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は実施例１に係る露光装置のステージ装置を表す概略構成図である。ステージ装置は真空チャンバ１９内に配置されている。ステージ装置は複数相（図１では４相）のコイルをステージ移動方向（Ｙ方向）に一直線上に並べたリニアモータコイル４を備えている。リニアモータコイル４はコイル支持部材３に支持されており、Ｙ方向と平行に一対のガイド２が設けられている。ガイド２には、Ｚ方向に垂直な面とＸ方向に垂直な面に静圧軸受６が設けられており、移動ステージとしてのステージ天板１は静圧軸受６によってＹ方向に移動自在に案内される。静圧軸受６の供給ガスとして窒素もしくはヘリウムが用いられており、静圧軸受６の周囲にはこれらの気体を回収するための気体回収機構が用いられている。
【００１１】
ステージ天板１には可動磁石５が取り付けられ、可動磁石５はＹ方向に永久磁石を極性を交互にして２対並べて構成されている。また、ステージ天板１の上面にはミラー７ｂが設けられており、ミラー７ｂとレーザ測長器７ａによってステージ天板１の位置を検出する。
【００１２】
リニアモータコイル４から引き出されたモータコイル線８は、端子台９に一旦固定され、モータ動力線１０に結線されてコネクタ１３及びフィードスルーコネクタ１８を介して給電手段２４に接続される。
【００１３】
また、ステージ装置はリミットセンサや加速度センサなどのセンサ１１が設けられており、センサ１１から引き出されたセンサケーブル１２は、コネクタ１３を介して信号線１４に接続される。これらの信号線１４は、プリント基板１５に実装されたオペアンプ等の増幅素子１６によって信号を増幅され、コネクタ１３及びフィードスルーコネクタ１８を介して位置制御手段２３に読み込まれる。レーザ測長器７ａからの信号も同様にコネクタ１３及びフィードスルーコネクタ１８を介して位置制御手段２３に読み込まれる。
【００１４】
このようにステージ天板１上のセンサ信号は、ステージ装置の外部で固定された位置制御手段２３へ送られ、給電手段２４を通して電流としてリニアモータコイル４に送られる。
【００１５】
真空環境において、電気的負荷（たとえば上述のようなリニアモータなど）に高電圧を給電して稼働を行う場合には、電位差を有する導電性電気素子間（たとえば端子台９の２極間やコネクタ１３の２極間など）における放電開始電圧Ｖｓが大気中と比べて大きく変化する。パッシェンの法則によると、圧力をＰ、導電性電気素子間の距離をＤとしたときに、放電開始電圧ＶｓはＰＤの関数となる。
【００１６】
図３はパッシェンの法則を表す図であり、縦軸はＶｓで横軸はＰＤである。図からわかるように、Ｖｓは気体の種類によって異なるが、各気体ともにＰＤがおよそ１．０［Ｐａ・ｍ］付近で極小値を取る。不図示ではあるが、ヘリウムの場合ではＰＤの値が約５．３［Ｐａ・ｍ］のときにＶｓは極小値１５６Ｖとなり，窒素の場合ではＰＤの値が約０．８９［Ｐａ・ｍ］のときにＶｓは極小値２５０Ｖとなる。この極小値をパッシェン最小値と呼ぶ。パッシェンの法則は、電極間隔が数十ｃｍ以下であれば成立する。
【００１７】
さて、ＥＵＶ露光装置などでは、前述のアウトガスに対する制約から、少なくとも１０−５Ｐａ以上の高真空度で装置を動作させる必要があり、不図示の真空ポンプで真空チャンバ１９の真空度を上げてから露光が行われる。したがって、パッシェンの法則に照らして考えると、電気的負荷まわりの電気的導電素子間の取り得る距離は、最大で数ｍのオーダ、最小で１０−３ｍのオーダであるから、装置内の全ての導電電気素子間においてＰＤ値の取り得る範囲は１０−５Ｐａ  ｍ〜１０−８Ｐａ  ｍのオーダになり、明らかに図２の放電開始電圧曲線の極小値よりも左側に相当する。
【００１８】
一方、電気的負荷に対する供給電圧であるが、昨今の露光装置の高スループット化を実現するため、ステージの高速・高加速化が進んでおり、大加速力の発生や高速移動時の逆起電力の発生に対応し、数百ボルトオーダの供給電圧を供給する必要がある。
【００１９】
したがって、ＥＵＶ露光装置においては、目標の真空度を保持した状態では、ヘリウムや窒素の放電開始電圧は、明らかに供給電圧よりも高いため、放電は発生しない。
【００２０】
しかしながら、万一真空度が低下して供給ガスの圧力が上昇した場合、ＰＤ値から、放電開始電圧Ｖｓはパッシェン曲線の極小値の方へ移動するため、Ｖｓが供給電圧を下回ってしまい、導電性電気素子間で放電現象などが発生してしまう。
【００２１】
そこで、本発明においては、真空チャンバ１９内に真空度計測手段２２を配置し、計測した真空度が所定の真空度を下回り、放電破壊の危険がある場合には、位置制御手段２３により電気的負荷であるリニアモータに給電する電流を変化させてステージに減速もしくは停止の動作を行わせる。また、真空チャンバ１９の真空度が所望の値を上回り、真空放電の危険が無くなるまで待ってから、停止させたステージを再び動作させる。これによって放電を防ぎ、安定した動作が可能になる。ここで、所定の値とは前述のパッションの法則にもとづいて求めた導電性電気素子間で放電現象などが発生しうる真空度のことであり、設計によって変わりうるものである。
【００２２】
本実施例では、真空チャンバ１９内にステージ装置が配置された例を示しているが、これは露光装置の投影系などを真空チャンバ１９内に配置した構成でも、ステージ装置のみを真空チャンバ１９内に配置した構成でもよい。
【００２３】
図３は、上記と同様のステージ装置をウエハステージとする半導体デバイス製造用の露光装置を示す。
【００２４】
この露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用され、原版であるレチクルを介して基板としての半導体ウエハＷ上に照明系ユニット５０１からの露光エネルギーとしての露光光（この用語は、可視光、紫外光、ＥＵＶ光、Ｘ線、電子線、荷電粒子線等の総称である）を投影系としての投影レンズ５０３（この用語は、屈折レンズ、反射レンズ、反射屈折レンズシステム、荷電粒子レンズ等の総称である）を介して照射することによって、ウエハステージ５０４に搭載された基板上に所望のパターンを形成している。また、このような露光装置は、露光光が短波長光となるにしたがって、真空雰囲気での露光が必要となってきている。
【００２５】
ウエハステージ５０４に搭載したチャック上に基板であるウエハ（対象物）を保持し、照明系ユニット５０１によって、レチクルステージ５０２に搭載された原版であるレチクルのパターンをウエハ上の各領域にステップアンドリピートもしくはステップアンドスキャンで転写する。ここで実施形態１のステージ装置はこれらのウエハステージ５０４もしくはレチクルステージ５０２として用いられる。
【００２６】
次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図４は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
【００２７】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。
【００２８】
上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１に係るステージ装置の概略構成図
【図２】パッシェンの法則を示すグラフ
【図３】露光装置を表す図
【図４】半導体製造プロセスを表す図
【図５】従来の真空内ステージ装置を表す図
【符号の説明】
【００３０】
１  ステージ天板
２  ガイド
３  コイル支持部材
４  リニアモータコイル
５，２２  可動磁石
６  静圧軸受
７ａ  レーザ測長器
７ｂ  ミラー
８  モータコイル線
９  端子台
１０  動力線
１１  センサ
１２  センサケーブル
１３  コネクタ
１４  信号線
１５  プリント基板
１６  増幅素子
１７  製織ケーブル
１８  フィードスルーコネクタ
１９  真空チャンバ
２０  金属シート
２１  固定部材
２２  真空度計測手段
２３  位置制御手段
２４  給電手段
５０１  照明系ユニット
５０２  レチクルステージ
５０３  投影レンズ
５０４  ウエハステージ
５０５  露光装置本体
【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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