(57)【要約】【課題】リソグラフィ装置の物体テーブルを位置決めするためのデバイスを利用したデバイス製造方法。【解決手段】物体テーブル３０を位置決めするためのデバイスは、物体テーブル３０を第１の方向に支持するためのフレームと、第１の力を第１の方向に実質的に直角の第２の方向から物体テーブル３０に付与し、第２の力を第１の方向及び第２の方向に実質的に直角の第３の方向から物体テーブル３０に付与するように構築され、且つ、配置されたモータ・ユニット３５、３６とを備えている。モータ・ユニット３５、３６は、第２の部品４０、４１と協働して第１及び第２の力を生成するように構築され、且つ、配置された第１の部品３８、３９を備えており、第１の力及び第２の力の両方が実質的に物体テーブル３０の重心を通る方向に物体テーブル３０の上に配置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体テーブルを位置決めするための位置決めデバイスであって、
前記物体テーブルを第１の方向に支持するフレームと、
第１の部品及び第２の部品を備えたモータ・ユニットにして、前記第１の部品が前記第２の部品と協働して前記物体テーブルに付与される第１及び第２の力を生成し、前記第１の力が前記第１の方向に実質的に直角の第２の方向から前記物体テーブルに付与され、前記第２の力が前記第１の方向及び前記第２の方向に実質的に直角の第３の方向から前記物体テーブルに付与されるモータ・ユニットとを備え、
前記第１の部品が、前記第１の力及び前記第２の力の両方が実質的に前記物体テーブルの重心を通る方向に方向づけられるように前記物体テーブルの上に配置され、
前記第１の部品が第１のモータのコイル・ユニットを備え、前記コイル・ユニットが前記第２の方向に互いに隣接して配置された複数のコイルを備え、
前記第２の部品が前記第１のモータの片面磁石アセンブリを備え、前記片面磁石アセンブリが複数の永久磁石のアレイを備えた位置決めデバイス。
【請求項２】
前記コイル・ユニットが前記第１及び前記第２の方向に実質的に平行の平面内に配置された請求項１に記載の位置決めデバイス。
【請求項３】
前記モータ・ユニットが第２のモータを備え、前記第１及び第２のモータが前記物体テーブルの重心のそれぞれ反対側に配置された請求項１または２に記載の位置決めデバイス。
【請求項４】
前記複数のコイルに多相電流を供給する多相電源と、前記多相電流の転流角及び振幅を制御するための制御ユニットとをさらに備えた請求項１から３のいずれかに記載の位置決めデバイス。
【請求項５】
リソグラフィ装置であって、
放射のビームを供給する照明システムと、
前記ビームをパターン化するパターニング構造と、
パターン化されたビームを基板の目標部分に投射する投影システムと、
基板を物体テーブル上で支持する位置決めデバイスであって、
前記物体テーブルを第１の方向に支持するフレーム、及び
第１の部品及び第２の部品を備えたモータ・ユニットにして、前記第１の部品が前記第２の部品と協働して前記物体テーブルに付与される第１及び第２の力を生成し、前記第１の力が前記第１の方向に実質的に直角の第２の方向から前記物体テーブルに付与され、前記第２の力が前記第１の方向及び前記第２の方向に実質的に直角の第３の方向から前記物体テーブルに付与されるモータ・ユニットを備えた位置決めデバイスとを備え、
前記第１の部品が、前記第１の力及び前記第２の力の両方が実質的に前記物体テーブルの重心を通る方向に方向づけられるように前記物体テーブルの上に配置され、
前記第１の部品が第１のモータのコイル・ユニットを備え、前記コイル・ユニットが前記第２の方向に互いに隣接して配置された複数のコイルを備え、
前記第２の部品が前記第１のモータの片面磁石アセンブリを備え、前記片面磁石アセンブリが複数の永久磁石のアレイを備えたリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記パターニング構造が個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを備えた請求項５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
前記投影システムが複数の投影エレメントのアレイを備えた、請求項５または６に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記投影システム及び度量衡学システムが前記フレームの上に取り付けられた、請求項５から７のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記基板を事前に熱的に条件付けるための事前条件付けシステムをさらに備えた、請求項５から８のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
物体テーブルを位置決めするための位置決めデバイスであって、
物体テーブルと、
前記物体テーブルを第１の方向に支持するフレームと、
第１の力を前記第１の方向に実質的に直角の第２の方向から前記物体テーブルに付与し、第２の力を前記第１の方向及び前記第２の方向に実質的に直角の第３の方向から前記物体テーブルに付与するモータ・ユニットであり、
第１のモータのコイル・ユニットを備えた第１の部品であって、前記コイル・ユニットが前記第２の方向に互いに隣接して配置された複数のコイルを備えた第１の部品、及び
前記第１のモータの片面磁石アセンブリを備えた第２の部品であって、前記片面磁石アセンブリが複数の永久磁石のアレイを備えた第２の部品を備えたモータ・ユニットとを備え、
前記第１の部品が前記第２の部品と協働して前記第１及び第２の力を生成する位置決めデバイス。
【請求項１１】
デバイス製造方法であって、
放射のビームをパターニングするステップと、
物体テーブルの上に基板を配置するステップと、
ベース・フレームによって前記物体テーブルを第１の方向に支持するステップと、
パターン化されたビームを前記基板の目標部分に投射するステップと、
第１の力を前記第１の方向に実質的に直角の第２の方向から前記物体テーブルに付与し、第２の力を前記第１の方向及び前記第２の方向に実質的に直角の第３の方向から前記物体テーブルに付与するモータ・ユニットを使用して、前記物体テーブルを前記パターン化されたビームに対して変位させるステップと、
前記モータ・ユニットの第１及び第２の部品により前記第１及び第２の力を生成するステップと、
前記第１の力及び前記第２の力の両方が実質的に前記物体テーブルの重心を通る方向に方向づけられるように前記第１の部品を前記物体テーブルの上に配置するステップとを含み、
前記第１の部品が第１のモータのコイル・ユニットを備え、前記コイル・ユニットが前記第２の方向に互いに隣接して配置された複数のコイルを備え、
前記第２の部品が前記第１のモータの片面磁石アセンブリを備え、前記片面磁石アセンブリが複数の永久磁石のアレイを備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。また、本発明は、放射のビームを変調するようになされた個々に制御可能な複数のエレメントのアレイをプログラミングするためのデバイス及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板の目標部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえばフラット・パネル・ディスプレイ、集積回路（ＩＣ）及び微細構造を必要とする他のデバイスの製造に使用することができる。従来の装置では、マスク又はレチクルとも呼ばれているパターニング・デバイスを使用して、フラット・パネル・ディスプレイ又は他のデバイスの個々の層に対応する回路パターンが生成される。生成されたパターンが基板（たとえばガラス板）上の目標部分（たとえば部分的に１つ又は複数のダイからなっている）に転送される。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射線感応材料（たとえばレジスト）の層への画像化を介して実施される。
【０００３】
ほとんどのスキャナには、パターン化されたビームが通過する基板を支持するための可動チャック（即ち物体テーブル）が使用されている。このタイプのマシンの場合、パターン化されたビームに対する基板の位置を正確に制御することが望ましい。基板を支持する可動チャックを正確に位置決めするために、通常、リニア電磁アクチュエータ即ちモータを備えた位置決めデバイスが適用されている。これらのアクチュエータ即ちモータは、単相電源又は多相電源から電力が供給され、ポジション・コントローラによって制御されている。基板を正確に位置決めするためには、比較的帯域幅の広い位置制御ループが必要である。
【０００４】
ＦＰＤ基板を製造するためのリソグラフィ装置の場合、基板を移動させるための可動チャックは、一般的に極めて大きく（たとえばＦＰＤ基板の各辺の長さは、通常、最大１〜２ｍである）、且つ、重い。この点に関して、可動チャックの内部力学が位置決めデバイスの力によって励起される場合、可動チャックのこれらの内部力学によってサーボ帯域幅が制限されることがある。
【０００５】
リソグラフィ装置は、通常、クリーン・ルーム環境の中で適用されるため、リソグラフィ装置のフットプリントは小さいことが望ましく、それにより利用者はクリーン環境内のでき得る限りの有効な空間を適用することができる。したがって、リソグラフィ装置の総合サイズを大きくしないためには、コンパクトな位置決めデバイスを有することが望ましい。これは、ＦＰＤ基板のサイズが大きいため、とりわけＦＰＤ基板を製造するためのリソグラフィ装置の場合に言えることである。
【０００６】
ＦＰＤ基板を製造するためのリソグラフィ装置の場合、基板をビームに対して同期走査している間、ビームを使用して基板を照射することができる。位置決めデバイスは、少なくともビームの方向に直角の平面内で基板をビームに対して正確に位置決めしている。ほとんどの場合、必要な本質的な変位（位置決めデバイスによって提供される）は一般的には走査方向の変位であり、走査方向に直角の方向及びビームの方向に直角の方向に必要な変位は極わずかである。投影システムは、基板の幅全体に亘って展開させることができる。
【０００７】
対象又は物体テーブルを長い距離に亘って一方向（たとえば走査方向）に変位させ、且つ、その方向に直角の方向に比較的短い距離に亘って変位させるために使用される従来の位置決めデバイス（たとえばレチクル・ステージを変位させるための位置決めデバイス）は、可動チャックの内部力学のため、動的挙動に関しては最適化されていないことがしばしばである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明の目的は、内部力学の影響が緩和される改良型位置決めデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施例によれば、物体テーブル（an object table）と、フレームと、モータとを備えた、物体テーブルを位置決めするための位置決めデバイスが提供される。フレームによって物体テーブルが第１の方向に支持される。モータ・ユニットは、第１の力を第１の方向に実質的に直角の第２の方向から物体テーブルに付与し、第２の力を第１の方向及び第２の方向に実質的に直角の第３の方向から物体テーブルに付与するように構築され、且つ、配置されている。モータ・ユニットは、第２の部品と協働して第１及び第２の力を生成するように構築され、且つ、配置された第１の部品を備えている。第１の部品は、第１の力及び第２の力の両方が実質的に物体テーブルの重心を通る方向に方向づけられるように物体テーブルの上に配置されている。
【００１０】
本発明の一実施例によれば、照明システムと、フレームと、パターニング構造と、投影システムと、位置決めデバイスとを備えたリソグラフィ装置が提供される。照明システムによって放射のビームが供給される。フレームによって物体テーブルが第１の方向に支持される。パターニング構造によって放射のビームの断面にパターンが付与される。投影システムによって、パターン化されたビームが基板の目標部分に投射される。位置決めデバイスは、第１の力を第１の方向に実質的に直角の第２の方向から物体テーブルに付与し、第２の力を第１の方向及び第２の方向に実質的に直角の第３の方向から物体テーブルに付与するように構築され、且つ、配置されたモータ・ユニットを備えている。モータ・ユニットは、第２の部品と協働して第１及び第２の力を生成するように構築され、且つ、配置された第１の部品を備えている。第１の部品は、第１の力及び第２の力の両方が実質的に物体テーブルの重心を通る方向に方向づけられるように物体テーブルの上に配置されている。
【００１１】
本発明の一実施例によれば、以下のステップを含むデバイス製造方法が提供される。放射のビームを供給するステップ。パターニング構造を使用して放射のビームにパターンを付与するステップ。物体テーブルの上に基板を配置するステップ。ベース・フレームによって物体テーブルを第１の方向に支持するステップ。パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するステップ。第１の力を第１の方向に実質的に直角の第２の方向から物体テーブルに付与し、第２の力を第１の方向及び第２の方向に実質的に直角の第３の方向から物体テーブルに付与するように構築され、且つ、配置されたモータ・ユニットを備えた位置決めデバイスを使用して、物体テーブルをパターン化されたビームに対して変位させるステップ。モータ・ユニットは、第２の部品と協働して第１及び第２の力を生成するように構築され、且つ、配置された第１の部品を備えている。第１の部品は、第１の力及び第２の力の両方が実質的に物体テーブルの重心を通る方向に方向づけられるように物体テーブルの上に配置されている。
【００１２】
一実施例では、第１の方向に提供されるサポートは、空気軸受などの軸受システムであっても、或いはフレームと物体テーブルの間に提供される１つ又は複数のアクチュエータによって得られるアクティブ・サポートであっても良い。そのようなサポートにすることにより、さらに自由度が増した方法で物体テーブルを駆動することができる（たとえば第１の方向に駆動することができ、或いは第２又は第３の方向の周りに回転させることができる）。
【００１３】
一実施例では、パターニング構造は、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイを備えることができ、また、投影システム及びパターニング構造は、共に複数の投影エレメントのアレイを備えることができる。
【００１４】
一実施例では、他の基板がパターン化されたビームを通過している間に、複数の基板のうちの１つを事前に熱的に条件付けるための事前条件付けシステムが提供されている。この事前条件付けシステムは、ローディング・デバイスと同じ場所に配置することができるため、基板がローディング・デバイス上に位置している間に事前条件付けを実行することができる。また、この事前条件付けは、基板が可動チャック上に配置された後に実行することも可能である。
【００１５】
一実施例では、投影システム、度量衡学システム及び可動チャックを支持するためのベース・フレームが提供されている。対応する可動チャックから基板を除去するためのアンローディング・デバイスを提供することができる。
【００１６】
以下、本発明の他の実施例、特徴及び利点、並びに本発明の様々な実施例の構造及び動作について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
本明細書に組み込まれ、且つ、本明細書の一部を形成している添付の図面は、本発明の１つ又は複数の実施例を示したもので、以下の説明と共に本発明の１つ又は複数の実施例の原理をより良く説明し、且つ、当業者による本発明の１つ又は複数の実施例の構築及び使用を可能にする役割を果している。
【００１８】
以下、本発明について、添付の図面を参照して説明する。図において、同様の参照番号は、全く同じ構成要素又は機能的に類似した構成要素を表している。補足として、参照番号の左端の１つ又は複数の桁は、その参照番号が最初に出てくる図面を識別している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。
【図２ａ】本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の第１の略側面図である。
【図２ｂ】本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の第２の略側面図である。
【図３】本発明の一実施例による、２つのモータ・ユニットを備えた可動チャック構造を示す略図である。
【図４】本発明の一実施例による、図１１に示す構造の略ＸＹ図である。
【図５】本発明の一実施例による、図１２に示す構造のＹ方向の可能ストロークを示す略図である。
【図６】本発明の一実施例による、個別のＸモータ及びＹモータを備えた構造の略ＸＹ図である。
【図７】本発明の一実施例による、位置決めデバイスに使用するために適したモータの略ＸＺ図である。
【図８】本発明の一実施例による、図７に示すモータの第１の略ＸＹ図である。
【図９】本発明の一実施例による、図７に示すモータの第２の略ＸＹ図である。
【図１０】本発明の一実施例による複数の永久磁石のアレイ及びコイルを示す略図である。
【図１１ａ】本発明の一実施例による、コイルに付与される、複数の永久磁石のアレイに対するコイルのある位置における力を示す略図である。
【図１１ｂ】本発明の一実施例による、コイルに付与される、複数の永久磁石のアレイに対するコイルの他の位置における力を示す略図である。
【図１１ｃ】本発明の一実施例による、コイルに付与される、複数の永久磁石のアレイに対するコイルの他の位置における力を示す略図である。
【図１１ｄ】本発明の一実施例による、コイルに付与される、複数の永久磁石のアレイに対するコイルの他の位置における力を示す略図である。
【図１１ｅ】本発明の一実施例による、コイルに付与される、複数の永久磁石のアレイに対するコイルの他の位置における力を示す略図である。
【図１１ｆ】本発明の一実施例による、コイルに付与される、複数の永久磁石のアレイに対するコイルの他の位置における力を示す略図である。
【図１２ａ】本発明の一実施例による、位置決めデバイスに使用するために適した第２のモータを示す略図である。
【図１２ｂ】本発明の一実施例による、位置決めデバイスに使用するために適した第２のモータを示す他の略図である。
【図１３】本発明の一実施例による、図１２ａ及び１２ｂに示すモータによって生成される力を示す略線図である。
【図１４】本発明の一実施例による、位置決めデバイスに使用するために適した第３のモータの略ＸＹ図である。
【図１５】本発明の一実施例による、図１４に示すモータの略ＹＺ図である。
【図１６】本発明の一実施例による、図１４に示すモータの磁石アセンブリに使用されるＨａｌｂａｃｈ構成を示す図である。
【図１７】リニア・モータの略ＸＹ図である。
【図１８】図１７に示すリニア・モータの磁界分布を示す略図である。
【図１９】本発明の一実施例による、図１４に示すリニア・モータの磁界分布を示す略図である。
【図２０ａ】本発明の一実施例による、電流コイルによって生成される、磁界分布中のある位置における力を示す略図である。
【図２０ｂ】本発明の一実施例による、電流コイルによって生成される、磁界分布中の他の位置における力を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
概要及び用語
対象又は物体テーブルを長い距離に亘って一方向（たとえば走査方向）に変位させ、且つ、その方向に直角の方向に比較的短い距離に亘って変位させるために使用される位置決めデバイス（たとえば米国特許第６，４４９，０３０号に記載されているレチクル・ステージを変位させるための位置決めデバイス）は、可動チャックの内部力学のため、動的挙動に関しては最適化されていないことがしばしばである。
【００２１】
本明細書に使用されている「コントラスト・デバイス」、「パターニング・デバイス」、「パターニング・アレイ」又は「個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ」という用語は、放射ビームの断面を変調し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンが移相フィーチャ又はいわゆる補助フィーチャを備えている場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。同様に、基板に最終的に生成されるパターンは、任意の瞬間に個々に制御可能な複数のエレメントのアレイに形成されるパターンに必ずしも対応している必要はない。これは、基板の個々の部分に最終的に形成されるパターンが、所与の時間周期又は所与の露光回数で積み上げられ、その間に、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上のパターン及び／又は基板の相対位置が変更される構造の場合がそうである。基板の目標部分に生成されるパターンは、通常、目標部分に生成される、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。このコンテキストの中では、「光バルブ」及び「空間光変調器」（ＳＬＭ）という用語を使用することも可能である。このようなパターニング・デバイスの実施例のいくつかを以下に示しておく。
【００２２】
プログラム可能ミラー・アレイは、粘弾性（粘性及び弾性特性を有する）制御層及び反射表面を有するマトリックス・アドレス指定可能表面を備えることができる。このような装置の基礎をなしている基本原理は、たとえば、反射表面のアドレス指定領域が入射光を回折光として反射し、一方、非アドレス指定領域が入射光を非回折光として反射することである。適切な空間フィルタを使用することにより、非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、基板に到達する回折光のみを残すことができる。この方法によれば、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従ってビームがパターン化される。
【００２３】
別法として、フィルタを使用して回折光をフィルタ除去し、基板に到達する非回折光を残すことができることは理解されよう。
【００２４】
複数の回折型光ＭＥＭＳデバイス（超小型電気機械システム）のアレイを対応する方法で使用することも可能である。回折型光ＭＥＭＳデバイスの各々は、互いに変形して入射光を回折光として反射する回折格子を形成することができる複数の反射型リボンからなっている。
【００２５】
プログラム可能ミラー・アレイの他の代替実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されており、適切な局部電界を印加することによって、又は圧電駆動手段を使用することによって微小ミラーの各々を１つの軸の周りに個々に傾斜させることができる。この場合も、ミラーは、入射する放射ビームを反射する方向がアドレス指定されたミラーと非アドレス指定ミラーとでそれぞれ異なるよう、マトリックス・アドレス指定することが可能であり、この方法によれば、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに従って反射ビームがパターン化される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適切な電子手段を使用して実行することができる。たとえば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第５，２９６，８９１号及び第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ特許出願第ＷＯ ９８／３８５９７号及びＷＯ ９８／３３０９６号にミラー・アレイが記載されている。
【００２６】
パターニング・デバイスのもう１つの実施例はプログラム可能ＬＣＤアレイであり、たとえば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第５，２２９，８７２号にプログラム可能ＬＣＤアレイが記載されている。
【００２７】
リソグラフィ装置は、１つ又は複数のパターニング・アレイを備えることができる。たとえば、リソグラフィ装置は、互いに独立して制御される、個々に制御可能な複数のエレメントの複数のアレイを有することができる。このような構造の場合、個々に制御可能な複数のエレメントの複数のアレイの一部若しくはすべてのアレイは、共通照明システム（又は照明システムの一部）、個々に制御可能な複数のエレメントの複数のアレイのための共通支持構造、及び共通投影システム（又は投影システムの一部）のうちの少なくとも１つを有することができる。
【００２８】
本明細書に使用されている「投影システム」という用語には、使用する露光放射に適した、又は液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系、或いはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。
【００２９】
投影システムは、基板にパターンが干渉的に形成されるよう、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイにパターンを画像化することができる。別法としては、投影システムは、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイのエレメントがシャッタとして作用する二次ソースを画像化することも可能である。この点に関して、投影システムは、たとえば二次ソースを形成し、且つ、基板にスポットを画像化するための複数の集束エレメントのアレイ、たとえば微小レンズ・アレイ（ＭＬＡとして知られている）又はフレネル・レンズ・アレイなどを備えることができる。このような構造の場合、複数の集束エレメントのアレイ内の集束エレメントの各々を、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ内の個々に制御可能な複数のエレメントのうちの１つに結合することができる。別法としては、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ内の複数の個々に制御可能なエレメントから入射する放射が、複数の集束エレメントのアレイ内の複数の集束エレメントのうちの１つに向かって導かれ、且つ、該集束エレメントから基板へ導かれるように投影システムを構成することも可能である。
【００３０】
添付の図に示すように、リソグラフィ装置は反射型の装置（たとえば個々に制御可能な複数のエレメントの反射型アレイを使用した装置）である。別法としては、リソグラフィ装置は透過型の装置（たとえば個々に制御可能な複数のエレメントの透過型アレイを使用した装置）であっても良い。
【００３１】
リソグラフィ装置は、２つ（たとえば二重ステージ）以上の（たとえば多重ステージ）基板テーブルを有するタイプの装置であっても良い。このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。
【００３２】
また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい「液浸液」、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばコントラスト・デバイスと投影システムの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体中に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。
【００３３】
フィーチャの予備バイアス化、光学近似補正フィーチャ、位相変分技法及び多重露光技法を使用する場合、たとえば、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上に「表示される」パターンは、基板の層又は基板上に最終的に転送されるパターンとは実質的に異なっていても良いことを理解されたい。同様に、基板上に最終的に生成されるパターンは、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上に任意の瞬間に形成されるパターンに対応している必要はない。これは、基板の個々の部分に最終的に形成されるパターンが、所与の時間周期又は所与の露光回数で積み上げられ、その間に、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ上のパターン及び／又は基板の相対位置が変更される構造の場合がそうである。
【００３４】
本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明されているリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、フラット・パネル・ディスプレイ、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）或いは度量衡学ツール又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回に亘って処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。
【００３５】
本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの放射）、極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、及びイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。
【００３６】
他の実施例では、本発明は、上で開示した方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含んだコンピュータ・プログラムの形態を取ることができ、或いはこのようなコンピュータ・プログラムが記憶されているデータ記憶媒体（たとえば半導体記憶装置、磁気ディスク又は光ディスク）の形態を取ることができる。
【００３７】
例示的環境
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ投影装置１００を略図で示したものである。装置１００は、少なくとも放射システム１０２、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４（たとえばコントラスト・デバイス即ちパターニング・デバイス）、物体テーブル１０６（たとえば基板テーブル）及び投影システム（「レンズ」）１０８を備えている。
【００３８】
放射システム１０２を使用して、放射（たとえばＵＶ放射）のビーム１１０を供給することができ、この特定の実施例では、放射システム１０２は、さらに、放射源１１２を備えている。
【００３９】
個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４（たとえばプログラム可能ミラー・アレイ）を使用してビーム１１０にパターンを適用することができる。通常、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４の位置は、投影システム１０８に対して固定することができる。しかしながら、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４を投影システム１０８に対して正確に位置決めするために、代替構造では、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４を位置決めデバイス（図示せず）に接続することができる。図に示すように、個々に制御可能な複数のエレメント１０４は反射型のエレメントである（たとえば個々に制御可能な複数のエレメントの反射型アレイを有している）。
【００４０】
物体テーブル１０６は、基板１１４（たとえばレジスト被覆シリコン・ウェハ又はガラス基板）を保持するための基板ホルダ（図には特に示されていない）を備えることができ、また、物体テーブル１０６は、基板１１４を投影システム１０８に対して位置決めするための位置決めデバイス１１６に接続することができる。
【００４１】
投影システム１０８（たとえば水晶及び／又はＣａＦ２レンズ系、或いはこのような材料から構築されたレンズ・エレメントを備えたカタディオプトリック系、又はミラー系）を使用して、ビーム・スプリッタ１１８から受け取るパターン化されたビームを基板１１４の目標部分１２０（たとえば１つ又は複数のダイ）に投射することができる。投影システム１０８は、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４の画像を基板１１４に投影することができる。別法としては、投影システム１０８は、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４のエレメントがシャッタとして作用する二次ソースの画像を投影することも可能である。また、投影システム１０８は、二次ソースを形成し、且つ、基板１１４にマイクロスポットを投影するための微小レンズ・アレイ（ＭＬＡ）を備えることができる。
【００４２】
放射源１１２（たとえばピクセル格子画像化モードでは周波数三倍Ｎｄ：ＹＡＧレーザであり、他のモードではエキシマ・レーザである）は、放射のビーム１２２を生成することができる。ビーム１２２は、照明システム（たとえばイルミネータ）１２４に直接供給されるか、又はたとえばビーム・エキスパンダなどの条件付けデバイス１２６を介して供給される。
【００４３】
一実施例では、装置１００をピクセル格子画像化モードで動作させる場合、イルミネータ１２４は、ズームを設定してビーム１２２のスポット・サイズを調整するための調整デバイス１２８を備えることができる。また、イルミネータ１２４は、通常、スポット発生器１３０及びコンデンサ１３２などの他の様々なコンポーネントを備えている。たとえば、スポット発生器１３０は、それらに限定されないが、屈折格子又は回折格子、セグメンテッド反射鏡アレイ、導波路などであっても良い。この方法によれば、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４に衝突するビーム１１０は、所望のズーム、スポット・サイズ、一様性及び強度分布をその断面に有することになる。
【００４４】
他の実施例では、装置１００を他のモードで動作させる場合、イルミネータ１２４は、ビーム１２２の強度分布の外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）を設定するための調整デバイス１２８を備えることができる。また、イルミネータ１２４は、通常、他の様々なコンポーネント、たとえばビーム・コンディショナ１２６（たとえばビーム・エキスパンダ）を備えている。この実施例では、上で考察した実施例と比較した場合、エレメント１３０はインテグレータ１３０であり、また、エレメント１３２はコンデンサ１３２である。この方法によれば、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４に衝突するビーム１１０は、所望する一様な強度分布をその断面に有することになる。
【００４５】
図１に関して、放射源１１２をリソグラフィ投影装置１００のハウジング内に配置することができることに留意されたい。代替実施例では、放射源１１２は、リソグラフィ投影装置１００から離して配置することができる。放射源１１２をリソグラフィ投影装置１００から離して配置する場合、放射ビーム１２２が装置１００に導かれることになる（たとえば適切な誘導ミラーを使用して）。本発明の範囲にはこれらのシナリオの両方が意図されていることを理解されたい。
【００４６】
ビーム１１０は、次に、ビーム・スプリッタ１１８を使用して導かれた後、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４によって遮断される。個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４で反射したビーム１１０は、ビーム１１０を基板１１４の目標部分１２０に集束させる投影システム１０８を通過する。
【００４７】
基板テーブル１０６は、位置決めデバイス１１６（及びビーム・スプリッタ１４０を介して干渉ビーム１３８を受け取る、ベース・プレート１３６上の任意選択の干渉測定デバイス１３４）を使用して移動させることができ、それにより異なる目標部分１２０をビーム１１０の光路内に配置することができる。使用されている場合、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４のための位置決めデバイス（図示せず）を使用して、たとえば走査中に、ビーム１１０の光路に対する個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４の位置を修正することができる。通常、物体テーブル１０６の移動は、図１には明確に示されていないが、長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現される。また、同様のシステムを使用して、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４を位置決めすることも可能である。別法／追加として、ビーム１１０を移動可能にし、一方、物体テーブル１０６及び／又は個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４に固定位置を持たせ、それにより必要な相対移動を提供することも可能であることは理解されよう。
【００４８】
この実施例の代替構成では、基板テーブル１０６を固定し、基板１１４を基板テーブル１０６上で移動させることができる。このような場合、基板テーブル１０６の一番上の平らな表面に多数の開口が設けられ、その開口を通してガスが供給され、それにより基板１１４を支持することができるガス・クッションが提供される。これは、従来、空気軸受構造と呼ばれている。基板テーブル１０６上の基板１１４の移動は、基板１１４をビーム１１０の光路に対して位置決めすることができる１つ又は複数のアクチュエータ（図示せず）を使用して実施される。別法としては、開口を通るガスの通過を選択的に開始及び停止することによって基板１１４を基板テーブル１０６上で移動させることも可能である。
【００４９】
本明細書においては、本発明によるリソグラフィ装置１００は、基板上のレジストを露光するための装置として記述されているが、本発明はこのような使用に限定されないこと、また、装置１００を使用して、パターン化されたビーム１１０をレジストレス・リソグラフィに使用するべく投射することができることは理解されよう。
【００５０】
図に示す装置１００は、複数のモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４上のパターン全体が目標部分１２０に１回の露光で投影される（即ち単一「フラッシュ」）。次に、基板テーブル１０６がｘ及び／又はｙ方向を異なる位置へ移動し、異なる目標部分１２０がパターン化されたビーム１１０によって照射される。
２．走査モード：所与の目標部分１２０が単一「フラッシュ」で露光されない点を除き、ステップ・モードと同様である。走査モードでは、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４を速度ｖで所与の方向（いわゆる「走査方向」、たとえばｙ方向）に移動させることができるため、パターン化されたビーム１１０を使用して個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４が走査される。同時に、基板テーブル１０６が速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向又は反対方向へ移動する。Ｍは投影システム１０８の倍率である。この方法によれば、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きい目標部分１２０を露光することができる。
３．パルス・モード：個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４が基本的に静止状態に維持され、パルス放射システム１０２を使用してパターン全体が基板１１４の目標部分１２０に投影される。基板テーブル１０６は、パターン化されたビーム１１０を使用して基板１１４の両端間のラインを走査することができるよう、基本的に一定の速度で移動する。個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４上のパターンは、必要に応じて放射システム１０２のパルスとパルスの間に更新され、パルスは、連続する目標部分１２０が基板１１４上の必要な位置で露光されるように計時されている。したがって、パターン化されたビーム１１０は、細長い基板１１４の完全なパターンを露光するべく基板１１４の両端間を走査することができる。このプロセスは、基板１１４全体がライン毎に露光されるまで繰り返される。
４．連続走査モード：パルス・モードと同様であるが、実質的に一定の放射システム１０２が使用され、パターン化されたビーム１１０が基板１１４の両端間を走査して基板１１４を露光すると、個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ１０４上のパターンが更新される点が異なっている。
５．ピクセル格子画像化モード：スポット発生器１３０によって形成される、アレイ１０４へ導かれるスポットを連続的に露光することによって、基板１１４に形成されるパターンが実現される。露光されるスポットは、実質的に同じ形状を有している。スポットは、実質的に格子の形で基板１１４に印刷される。一実施例では、スポットのサイズは、印刷されるピクセル格子のピッチより大きく、且つ、露光スポット格子よりはるかに小さくなっている。印刷されるスポットの強度を変化させることによってパターンが実現される。露光フラッシュと露光フラッシュの間に、スポット全体の強度分布が変更される。
【００５１】
上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。
【００５２】
図２ａ及び２ｂは、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の第１及び第２の略側面図を示したものである。リソグラフィ装置は、基板を支持するための基板テーブルＳＴを支持するベース・フレームＢＦを備えている。リソグラフィ装置は、さらに、パターン化されたビームを基板Ｓ２に投射するための投影システムＰＳを備えている。リソグラフィ装置は、さらに、基板Ｓ１を基板テーブルへ搬送し、且つ、基板テーブルから基板Ｓ１を搬送するためのロード／アンロード・ユニットＬＵを備えている。
【００５３】
図２ｂに示すように、リソグラフィ装置の反対側でローディングＬ及びアンローディングＵを実行することも可能である。
【００５４】
一実施例では、投影システムは、３つ以上の振動絶縁器を介してベース・フレームに取り付けられた度量衡学フレーム（図示せず）に取り付けることができる。
【００５５】
一実施例では、リソグラフィ装置は、さらに、たとえば基板を事前に熱的に条件付け、且つ／又は基板を浄化するための事前条件付けシステム（図示せず）を備えることができる。事前条件付けユニットは、ロード／アンロード・ユニットと同じ領域に配置することができる。本発明による位置決めデバイスの様々な実施例、及びこのような位置決めデバイスに使用するために適したモータ・ユニットについて、以下、図面を参照してより詳細に説明する。
【００５６】
図３は、本発明の一実施例による位置決めデバイスの第１の実施例の略平面図を示したものである。位置決めデバイスは、基板３１を備えた可動チャック（即ち物体テーブル）３０を備えている。可動チャック即ち物体テーブル３０は、可動チャック３０の両側に配置された２つのモータ３５、３６によって変位させることができ、この２つのモータ３５、３６は、モータ３５、３６によって付与される、結果として生じる力が可動チャック３０の重心を通る方向に実質的に方向づけられるように配置されている。通常、モータ３５、３６の各々は、Ｙ方向及びＸ方向の両方の力が生成されるように構築され、且つ、配置されている。モータ３５、３６の各々は、第２の部品４０、４１と協働して力を生成するように構築され、且つ、配置された第１の部品３８、３９を備えている。様々な実施例では、第２の部品４０、４１は、物体テーブルを支持しているフレーム（図示せず）上に配置することができ、又は第２のフレーム上に配置することができる。後者の場合、フレーム及び第２のフレームは、たとえばエア・マウント又はスプリングなどの振動絶縁器によって互いに絶縁することができる。別法としては、モータによって付与される反力によって第２の方向及び第３の方向に変位させることができるバランス・マスとして第２の部品４０、４１を配置することも可能である。
【００５７】
内部ステージ力学を励起する寄生Ｒｘトルク及びＲｙトルクが除去されるか又は緩和されるため、図３に示すようにモータの力と重心が整列するように配置することによって物体テーブルの改良型動的挙動が得られる。この改良型動的挙動は、モータの力が実質的に重心を通る方向に方向づけられる場合、Ｘ方向の力が生成されるようにモータ３５、３６のいずれか一方のみを構築し、且つ、配置することによっても得られることに留意されたい。
【００５８】
一実施例では、空気軸受などの軸受によって可動ステージが支持され、且つ／又は案内されている。このような構造は、可動チャックの内部平面外こわさ及び軸受のこわさ、詳細にはＺ方向に対する軸受こわさ、Ｘ軸の周りの回転及びＹ軸の周りの回転で決まる機械的共振をもたらすことになる。これらの共振が励起されると、可動チャックの位置を制御しているコントローラの帯域幅が制限されることになる。したがって可動チャックのサーボ精度（延いては位置精度）が影響を受けることになる。図３に示す構造により、事実上、機械的共振が励起されないため、改良型動的挙動が得られる。
【００５９】
一実施例では、図３で説明した位置決めデバイスは、自由度３で駆動されると見なすことができる。一実施例では、物体テーブルは、アクチュエータによって第１の方向に支持されている。一実施例では、３つ以上のアクチュエータが提供されると、自由度６（６ＤｏＦ）で物体テーブルを駆動することができる。同じく第１の方向の外乱を補償することができるため、６ＤｏＦで駆動されるこのような物体テーブルによって改良型動的挙動が提供される。
【００６０】
図４は、本発明の一実施例による、図１１に示す構造の略ＸＹ図を示したものである。上で説明したように、複数のモータのうちの少なくとも１つ（図４に略図で示すモータ３５）は、走査方向（Ｙ方向）と非走査方向（Ｘ方向）の両方の方向に力を提供することができるため、有利には上で説明した位置決めデバイスを適用することによってリソグラフィ装置のフットプリントに対する影響を小さくすることができる。
【００６１】
図５は、本発明の一実施例による、図１２に示す構造のＹ方向の可能ストロークを略図で示したものである。図５には、可動チャックのＹ方向の定義済みストロークをもたらす磁石アセンブリの長さが示されている。図には、可動チャック５０及び可動チャックの一方の側にそれぞれ配置された２つのモータ５２、５４が略図で示されている。可動チャックをＹ方向（たとえば走査方向）にあるストロークだけ変位させるためには、モータの部品５６、５８には対応する長さが必要である。図５に示す点線は、可動チャックのＹ方向の最終位置を示したもので、部品５６、５８に対する可動チャックの有効ストロークＹｍａｘを決定している。
【００６２】
図６は、本発明の一実施例による、個別のＸモータ及びＹモータを備えた構造の略ＸＹ図を示したものである。図６には、Ｙ方向の力を生成するためのリニア・モータ７０、７２（たとえば磁石アセンブリ及びコイル・ユニットを備えたリニア・モータ）、及びＸ方向の力を生成するための２つのリニア・モータ即ちアクチュエータ７４、７６を使用してこのような構造を実現する方法が示されている。図に示す構造の場合、リニア・モータ７０及びアクチュエータ７４は、共通の磁石アセンブリを適用することができ、又は個々のモータは、独自の磁石アセンブリを有することができる。いずれの場合においても、図５に示すＹ方向のストロークと同じストロークを保証するためには、磁石アセンブリ（又は複数のアセンブリ）全体の長さをＹ方向に延長しなければならないことは明らかであろう（Ｘモータ及びＹモータが互いにＹ方向に隣接して配置されているため）。
【００６３】
以下の図面は、本発明による位置決めデバイスに使用するために適した様々なモータを示したものである。
【００６４】
図７は、本発明の一実施例による、位置決めデバイスに使用するために適したモータの略ＸＺ図を示したものである。モータは、それぞれ強磁性部材即ちバック鉄８６、８８の上に配置された複数の永久磁石の２つのアレイ８２、８４及びコイル・アセンブリ９０を備えた磁石アセンブリ８０を備えている。コイル・アセンブリは、複数の永久磁石のアレイとアレイの間に配置された複数のコイル９５、及び強磁性ヨーク７１０の上に配置されたコイル７００を備えたコイル・ユニットを備えている。
【００６５】
図８は、本発明の一実施例による、図７に示すモータの第１の略ＸＹ図を示したものである。図９は、本発明の一実施例による、図７に示すモータの第２の略ＸＹ図を示したものである。図８には、図７に示す線Ａ−Ａ’に沿ったモータの略横断面図が示されており、また、図９には、図７に示す線Ｂ−Ｂ’に沿ったモータの略横断面図が示されている。
【００６６】
一実施例では、複数のコイル９５に多相電源から電力が供給されると、実質的にＹ方向に沿って方向付けられる力が生成される。強磁性ヨーク７１０の上に配置されているコイル７００に電力が供給されると、強磁性ヨークと永久磁石アレイのバック鉄（図７に示すアイテム８６及び８８）の間に引力（磁気抵抗力）が生成される。この構造は、永久磁石アレイと、強磁性ヨーク７１０の上に配置されたコイル７００及び永久磁石アレイのバック鉄を備えたリラクタンス・アクチュエータと一体統合されたコイル・ユニットとからなる長ストローク・アクチュエータとして記述することができる。図７ないし９で説明したモータは、対象（又は物体テーブル）を比較的長い距離に亘って一方向に変位させ、且つ、その方向に直角の方向に比較的短い距離に亘って変位させるためにとりわけ適している。
【００６７】
これらの要求事項は、たとえばリソグラフィ装置のレチクル・ステージの変位要求事項、或いはフラット・パネル・ディスプレイ（ＦＰＤ）又は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を製造するためのリソグラフィ装置の基板ステージの変位要求事項に見出される。したがって、図に示すモータは、図３又は４に示す位置決めデバイスに適切に適用することができる。このような構造の場合、図７に示すアセンブリ９０などのコイル・アセンブリに第１の部品３８、３９を対応させることができ、また、図７に示す磁石アセンブリ８０などの磁石アセンブリに第２の部品４０、４１（図３に示す）を対応させることができる。
【００６８】
一実施例では、上で説明したように可動チャックの一方の側にモータを適用し、且つ、もう一方の側にリニア・モータを適用することで十分である。可動チャック及びリニア・モータをこのように適用することによって構造が安価になり、且つ、上で言及した結果が実質的に維持される（結果として生じるＹ方向及びＸ方向の力が実質的に重心を通る方向に方向づけられる場合、改良型動的挙動が得られ、また、有利な機械フットプリントが得られる）。他の実施例では、可動コイル構造又は可動磁石構造にモータを適用することができる。後者の構造の場合、Ｙ方向の実質的に全動作範囲に亘ってコイル構造を展開させなければならず、一方、磁石アセンブリは、磁石アセンブリによって可動チャックに付与される力が重心を通る方向に実質的に方向づけられるように可動チャックの上に配置される。
【００６９】
一実施例では、リラクタンス・アクチュエータによって生成される力は、コイル７００に供給される電流Ｉ及び強磁性ヨーク７１０とバック鉄８６、８８（図７参照）の間の距離αの形で表すことができ、且つ、次の式によって近似することができる。
【００７０】
【数１】
2010153908.tif 000003
【００７１】
この式から分かるように、リラクタンス・アクチュエータによって生成される力は、アイテム８０と９０の間の距離αに依存している。この非線形挙動を緩和するためには、反対方向の力を付与する２つのリラクタンス・モータを適用し、且つ、両方のアクチュエータに予備荷重力を生成するためのＤＣ予備荷重電流を両方のアクチュエータに提供することが望ましい。リラクタンス・モータを適用し、且つ、ＤＣ予備荷重電流を供給することにより、結果として生じるＸ方向の力の挙動をより線形にすることができ、それによりアクチュエータ制御の実施態様が単純化される。
【００７２】
参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第６，２５２，３１４号に、対象を比較的長い距離を一方向に変位させ、且つ、その方向に直角の方向に比較的短い距離を変位させるために適した例示的電磁モータ（即ちモータ・ユニット）が教示されていることに留意されたい。説明されているリニア・モータとリラクタンス・アクチュエータの特定の組合せは、よりコンパクトで、且つ、より安価な解決法を提供することができる点で望ましい組合せである。提案されているリラクタンス・アクチュエータの代わりにローレンツ・アクチュエータを使用するためには磁石アセンブリを追加する必要があり、そのためにモータの体積が増加し、また、どちらかと言えば高価になる。図７ないし９で説明したリラクタンス・アクチュエータは、リニア・モータのバック鉄に力を直接付与するため、コンパクトで、且つ、どちらかと言えば安価な解決法が得られる。
【００７３】
本発明による位置決めデバイスに使用するために適したモータのいくつかの他の実施例を説明するために、最初にリニア・モータに関するいくつかの基本的な電磁原理について説明する。
【００７４】
図１０は、本発明の一実施例による複数の永久磁石のアレイ及びコイルを略図で示したものである。図１０には、複数の永久磁石のアレイ１０２０及び電流コイル（長方形１０３０で示されている）の略ＸＹ図が示されている。また、磁界は、実質的にＺ方向（Ｘ方向及びＹ方向の両方に直角の方向）に方向づけられ、且つ、Ｙ方向に沿って実質的に正弦波で変化することが仮定されている。さらに、磁界は磁石を越えてＸ方向に展開しないことが仮定されている。これらの仮定に基づいて、コイルに付与される力を容易に決定することができる。別法としては、コイルの鎖交磁束を考慮し、且つ、前記コイルのＸ方向又はＹ方向のいずれかの変位の変化を決定することによって力を決定することも可能である。
【００７５】
図１１ａ〜１１ｆは、本発明の一実施例による、コイルに付与される、複数の永久磁石のアレイに対するコイルの様々な位置における力を略図で示したものである。図１１ａ〜１１ｆには、永久磁石アレイ１１２０に対するコイル１１３０の様々な位置及び生成される力が略図で示されている。図１１ａ〜１１ｆの太線片は、所与のコイル位置における力が付与される様々なコイル部分を表しており、矢印は力の方向を表している。これらを力の大きさを表すものと見なしてはならない。特定の線片によって生成される力の実際の大きさは、線片の実際の長さ、電流（ｉ）の値及び磁界分布に基づいて決定することができる。
【００７６】
適用可能な基本的な法則は、付与される力即ち生成される力が電流（ｉ）及び磁界密度（Ｂ）に比例し、且つ、電流の方向及び磁界の方向に直角に方向づけられることである。図１１ａ〜１１ｃには、コイル１１３０によって生成される、コイル１１３０が磁石アレイ１１２０に対して対称に位置している場合の力が略図で示されている。図から分かるように、コイルが対称に位置している場合、Ｙ方向の力が生成され、結果として生じるＸ方向の力は実質的にゼロである。図に示すコイル位置では、コイルのエンド・ターン（コイル１１３０のＹ方向に展開している線片に対応している）に生成される力は互いに補償しあっている。一方のエンド・ターンが磁界とリンクするようにコイルが磁石アレイに対してＸ方向にシフトすると（図１１ｄ〜１１ｆ）、結果として生じる力はＸ方向にも生成されることが分かる。
【００７７】
図１１ｄ（結果として生じる力がＸ方向のみである）と図１１ｆ（結果として生じる力がＹ方向のみである）を比較すると、Ｆｙがゼロに等しい場合にＦｘが最大になり、また、Ｆｘがゼロに等しい場合にＦｙが最大になると結論付けることができる。磁界の変化がＹ方向に対して正弦波であるという仮定に基づいて、電流コイル（電流ｉが流れる）に付与される力に対して、コイルのＹ位置を関数とした次の表現式を引き出すことができる。
【００７８】
【数２】
2010153908.tif 000004
【００７９】
パラメータＫｍｘ及びＫｍｙは、磁界強度及びコイルの幾何学パラメータによって決まる定数であり、ｄは図１０に示す磁気ピッチである。コイルがＸ方向に対称に配置された場合、Ｋｍｘ＝０であることに留意されたい。
【００８０】
図１１ａないし図１１ｆで説明した原理は、本発明による位置決めデバイスに使用するために適したモータに適用することができる。図１２ａは、このようなモータを略図で示したものである。
【００８１】
図１２ａ及び１２ｂは、本発明の一実施例による、位置決めデバイスに使用するために適した第２のモータを略図で示したものである。図１２ａには、それぞれ強磁性ヨーク１５４、１５６及び前記ヨークの上に配置された複数の永久磁石のアレイ１５８、１６０を備えた２つの磁石アセンブリ１５０、１５２を備えたモータが略図で示されている。このモータは、さらに、互いにＹ方向に隣接して配置された３つのコイルを備えたコイル・アセンブリ１６５を備えている。コイルの各々は、２つのコイル面１６６、１６７及び２つのコイル面を接続している２つのエンド・ターン部品１６８、１６９を備えている。コイル・アセンブリは、コイルの一方のエンド・ターン部品が磁石アセンブリの磁界中に配置されるように磁石アセンブリに対して配置されている。
【００８２】
これについては、図１２ａに示すモータの上部磁石アセンブリを取り外したＸＹ図を示す図１２ｂからも分かる。図に示す構造の場合、コイル・ユニットの長さ（Ｙ方向の長さ）は磁気ピッチｄの４倍である。一実施例では、コイル・ユニットは、コイル・ユニットと磁石アセンブリの間に力を生成するべく三相電源によって適切に電力を供給することができる。一実施例では、コイル・ユニットは、さらに、複数のセットの３つのコイルを備えることができる。これらのセットは、直列に配置することも又は並列に配置することもできる。別法としては、二相コイル・ユニットを適用してコイル・ユニットと磁石アセンブリの間に力を生成することも可能である。一実施例では、多相コイル・ユニット及び多相電源を適用することができる。このような多相電源には、たとえば三相電流源、複数の単相電源が包含されている。
【００８３】
三相電流源からコイルに電流を供給する場合、コイルに供給される電流は、通常、次のように表現することができる。
【００８４】
【数３】
2010153908.tif 000005
【００８５】
上式で、ｆは電流の周波数を表し、また、ｔは時間、ψは転流角を表している。
【００８６】
コイル・ユニットの３つのコイルが磁気ピッチｄの４倍のスパンで配置される場合（図１２ｂに示すように）、異なるコイルに付与される力は、次のように表現することができる（異なるコイルの力の位置依存性を示すために式（２）（ａ）及び（ｂ）を使用して）。
【００８７】
【数４】
2010153908.tif 000006
【００８８】
電流の時間による変化を、
【００８９】
【数５】
2010153908.tif 000007
を設定することによってコイル・セットのＹ方向の変位に同期化させ、且つ、Ｘ方向及びＹ方向に生成される力を表すために式を再編すると、式（４）（ａ）〜（ｃ）は次のようになる。
【００９０】
【数６】
2010153908.tif 000008
【００９１】
別法としては、入力電流（振幅ｉ）及び転流角ψを必要なＦｘ及びＦｙの関数として表現することができる（式６（ａ）及び（ｂ））。
【００９２】
【数７】
2010153908.tif 000009
【００９３】
式６（ａ）及び（ｂ）から分かるように、Ｘ方向及びＹ方向の両方に必要な力を制御するためには、電流の振幅ｉ及び転流角ψの両方を制御しなければならない。
【００９４】
図１３は、本発明の一実施例による、図１２ａ及び１２ｂに示すモータによって生成される力を略線図で示したものである。図１３には、Ｆｘ／Ｆｙが略線図で示されている。図１３には、生成される力Ｆｘ及びＦｙが転流角ψ及び電流振幅ｉの関数として略図で示されている。図１３に示す楕円の各々は、電流振幅ｉの特定の値に対応している。電流の振幅及び転流角ψが与えられると、対応する力を容易に見出すことができる。力Ｆｘ又は力Ｆｙのいずれかが変化し、且つ、他の成分が一定の状態を維持する場合、転流角ψ及び電流振幅ｉを変化させるための軌道を図１３から引き出すことができる。一例として線１７０は、Ｆｙ＝Ｆｙ１を維持しつつ力ＦｘをＦｘ１からＦｘ２へ変化させるために追従すべき軌道を表している。
【００９５】
一実施例では、図に示すモータは、図３又は４に示す位置決めデバイスに適切に適用することができる。このような構造の場合、第１の部品３８、３９（図３に示す）は、図１２ａに示すコイル・アセンブリ１６５などのコイル・アセンブリに対応させることができ、また、第２の部品４０、４１（図３に示す）は、図１２ａに示す磁石アセンブリ１５０、１５２などの磁石アセンブリに対応させることができる。また、この実施例の場合、上で説明したように可動チャックの一方の側にモータを適用し、且つ、もう一方の側にリニア・モータを適用することで十分である。
【００９６】
一実施例では、永久磁石アレイは、Ｈａｌｂａｃｈ構成（図１６にこのような構成の実施例が示されている）を備えることができる。この磁石構成によって永久磁石アレイの一方の側の磁界強度を大きくし、且つ、もう一方の側の磁界強度を小さくすることができる。その結果、強磁性ヨークの厚さを薄くし、且つ、モータの効率を約１５〜３０％改善することができる。
【００９７】
図１４〜２０ｂは、本発明の１つ又は複数の実施例による位置決めデバイスに適用することができる１つ又は複数のモータを示したものである。
【００９８】
図１４には、本発明の一実施例による、位置決めデバイスに使用するために適した第３のモータの略ＸＹ図が示されている。モータは、強磁性ヨーク１８４の上に配置された複数の永久磁石１８２のアレイを備えた片面磁石アセンブリ１８０を備えている。リニア・モータは、さらに、隣接する３つのコイル１８８を備えたコイル・ユニット１８６を備えている。図に示す構造の場合、コイル・ユニットの長さ（Ｙ方向の長さ）は磁気ピッチｄの４倍である。一実施例では、コイル・ユニットは、コイル・ユニットと磁石アセンブリの間に力を生成するべく三相電源によって適切に電力を供給することができる。他の実施例では、コイル・ユニットは、さらに、複数のセットの３つのコイルを備えることができる。これらのセットは、直列に配置することも又は並列に配置することもできる。別法としては、二相コイル・ユニットを適用してコイル・ユニットと磁石アセンブリの間に力を生成することも可能である。一般的には多相コイル・ユニット及び多相電源を適用することができる。このような多相電源には、たとえば三相電流源、複数の単相電源が包含されている。
【００９９】
生成される力は、適用される転流角に応じてＸＹ平面内の任意の方向に方向づけることができる。
【０１００】
図１５には、本発明の一実施例による、図１４に示すモータの略ＹＺ図が示されている。コイル・ユニットのコイル１８８及び片面磁石アセンブリ１８０の永久磁石は、いずれもＹ方向に互いに隣接して配置され、Ｚ方向に展開している。図１２ｂといくつか類似していることが分かるが、このモータ構造は実質的に異なっていることを明確にされたい。たとえばコイル・ユニットの両側の磁石アセンブリと比較すると、磁石アセンブリ及びコイル・アセンブリの配向、コイル・ユニットと磁石アセンブリの相対位置決め、及び片面磁石アセンブリが異なっていることに留意されたい。
【０１０１】
図１６には、本発明の一実施例による、図１４に示すモータの磁石アセンブリに使用されるＨａｌｂａｃｈ構成が示されている。この磁石構成によって永久磁石アレイの一方の側の磁界強度が大きくなり、且つ、もう一方の側の磁界強度が小さくなる。図１６に示すＨａｌｂａｃｈ構成によってコイル・ユニット側の磁界強度が大きくなり、また、磁気ヨーク側の磁界強度が小さくなる。その結果、強磁性ヨーク１９０の厚さを薄くし、且つ、モータの効率を約１５〜３０％改善することができる。
【０１０２】
図４、５及び６に示すモータの動作は、図１７に示す従来のリニア・モータの動作とは全く異なっていることに留意されたい。
【０１０３】
図１７にはリニア・モータの略ＸＹ図が示されている。図１７に示すリニア・モータは、２つの永久磁石アレイ２００、２０２を備えており、隣接する３つのコイルからなるコイル・ユニット２０５を密閉している。また、このコイル・ユニットは、結果として生じる力がＺ方向（Ｘ方向及びＹ方向の両方に直角の方向）に生成されないよう、永久磁石アレイと永久磁石アレイの間に対称に挿入されることが仮定されている。また、協働する２つの永久磁石アレイが使用されているため、磁界がＸ方向に実質的に平行に方向づけられることになる。そのため、リニア・モータは、実質的にＹ方向に方向づけられる、大きさが電流及び転流角の関数である力を生成することになる。
【０１０４】
図１８には、本発明の一実施例による、図１７に示すリニア・モータの磁界分布が略図で示されている。磁界は、磁力線２１０によって略図で示されている。
【０１０５】
図１９には、本発明の一実施例による、図１４に示すリニア・モータの磁界分布が略図で示されている。図２０ａ及び２０ｂには、本発明の一実施例による、電流コイルによって生成される、磁界分布中の異なる位置における力が略図で示されている。図１９から分かるように、磁力線２２０の配向は位置に強く依存している。そのため、電流コイルによって生成される力の方向も位置によって変化する。図２０ａ及び２０ｂはこれを示したものである。図２０ａ及び２０ｂには、磁石アセンブリ２３０及びコイル２３５が略図で示されている。コイル２３５に電流Ｉが供給されると仮定すると、矢印２４０及び２１４で示す力が電流と磁界の間の相互作用によって生成される。結果として生じる図２０ａに示す力は実質的にＸ方向に方向づけられ、一方、結果として生じる図２０ｂに示す力は実質的にＹ方向に方向づけられる。磁界分布がＹ位置の関数として実質的に正弦波で変化すると仮定すると、図１９に示す磁界中の電流コイルに付与される力は、次の式によって表現することができる。
【０１０６】
【数８】
2010153908.tif 000010
【０１０７】
式（７）（ａ）及び（ｂ）と式（２）（ａ）及び（ｂ）は類似しているが、Ｘ方向の力の成分をもたらしている効果は、図１２ａに示すモータと図１４ないし１６に示すモータとでは異なっていることを明確にされたい。図１４ないし１６に示すモータに生じるＸ方向の力の成分は、磁界の方向がＸ方向及びＹ方向の両方の関数として変化することによるものである。そのため、Ｘ方向又はＹ方向のいずれかに変位するコイルの鎖交磁束が変化し、コイルに電流が供給されると力が生成されることになる。図１２ａに示すモータの場合、Ｘ方向に生じる結果として生じる力は、コイルの鎖交磁束がＸ位置に依存するよう、コイル・ユニットが非対称に位置決めされていることによるものである。
【０１０８】
式３ないし６を参照すると、図１４ないし１６に示すモータに三相電源から電力を供給する場合に生成される結果として生じる力が引き出される。上で説明したモータの使用に関して、図１２ａで説明したモータについても同じように考察することができる。
【０１０９】
一実施例では、図１４ないし１６で紹介したモータは、基板を備えたチャックなどの物体テーブルを位置決めするための位置決めデバイスに適用することができる。また、このような位置決めデバイスは、可動チャックの一方の側にリニア・モータを使用し、且つ、もう一方の側に図１４ないし１６に示すモータを使用することによっても得ることができる。
【０１１０】
図１４ないし１６に示すモータは、必要な磁石アセンブリがコイル・ユニットの一方の側の磁石アセンブリのみであるため、その組立てが図１２ａに示すモータ又は図７に示すモータより容易であることに留意されたい。また、そのために図１４ないし１６に示すモータはより安価である。
【０１１１】
また、図１４ないし１６及び図１２ａに示すモータは、必要な電源が、必要な第２及び第３の両方の方向の力を生成するための１つの（多相）電源のみであることに留意されたい。
【０１１２】
以上、本発明による実施例の使用について、とりわけリソグラフィのコンテキストの中で参照したが、本発明は他のアプリケーションにも使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。特に、上で説明した様々なモータは、他のアプリケーションにも適切に適用することができることに留意されたい。通常、比較的長い距離に亘る一方向への変位、及びその方向に実質的に直角の方向への比較的短い距離に亘る変位を必要とするアプリケーションに様々なモータを適用することができる。
【０１１３】
結論
以上、本発明の様々な実施例について説明したが、以上の説明は単なる実施例を示したものにすぎず、本発明を何ら制限するものではないことを理解されたい。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明の形態及び細部に様々な変更を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明の見解及び範囲は、上で説明した例示的実施例によっては一切制限されず、唯一、特許請求の範囲の各請求項及びそれらの等価物によってのみ定義されるものとする。
【０１１４】
特許請求の範囲の解釈に際しては、課題を解決するための手段及び要約書の節ではなく、実施例の節を使用するべく意図されていることを理解されたい。課題を解決するための手段及び要約書の節には、一人又は複数の発明者が意図している本発明の１つ又は複数の例示的実施例が示されているが、すべての例示的実施例が示されているわけではなく、したがって課題を解決するための手段及び要約書の節には、本発明及び特許請求の範囲を限定することが一切意図されていない。
【符号の説明】
【０１１５】
３０、５０、１０６、ＳＴ  物体テーブル（可動チャック、基板テーブル）
３１、１１４、Ｓ１、Ｓ２  基板
３５、３６、５２、５４  モータ
３８、３９  モータの第１の部品
４０、４１  モータの第２の部品
５６、５８  モータの部品
７０、７２、７４、７６  リニア・モータ（アクチュエータ）
８０、１５０、１５２、２３０  磁石アセンブリ
８２、８４、１５８、１６０、１０２０  複数の永久磁石のアレイ
８６、８８  バック鉄
９０、１６５  コイル・アセンブリ
９５、１８８、２３５、７００、１１３０  コイル
１００  リソグラフィ投影装置
１０２  放射システム（パルス放射システム）
１０４  個々に制御可能な複数のエレメントのアレイ（個々に制御可能な複数のエレメント）
１０８、ＰＳ  投影システム（レンズ）
１１０、１２２  放射のビーム
１１２  放射源
１１６  位置決めデバイス
１１８、１４０  ビーム・スプリッタ
１２０  基板の目標部分
１２４  照明システム（イルミネータ）
１２６  条件付けデバイス（ビーム・コンディショナ）
１２８  ズームを設定してビームのスポット・サイズを調整するための調整デバイス（ビームの強度分布の外部及び／又は内部ラジアル・エクステントを設定するための調整デバイス）
１３０  スポット発生器
１３２  コンデンサ
１３４  干渉測定デバイス
１３６  ベース・プレート
１３８  干渉ビーム
１５４、１５６、１８４、１９０、７１０  強磁性ヨーク
１６６、１６７  コイル面
１６８、１６９  エンド・ターン部品
１７０  Ｆｙ＝Ｆｙ１を維持しつつ力ＦｘをＦｘ１からＦｘ２へ変化させるために追従すべき軌道を表す線
１８０  片面磁石アセンブリ
１８２  永久磁石
１８６、２０５  コイル・ユニット
１０３０  電流コイルを示す長方形
２００、２０２、１１２０  永久磁石アレイ
２１０、２２０  磁力線
２４０、２１４  電流と磁界の間の相互作用によって生成される力を示す矢印
ＢＦ  ベース・フレーム
Ｌ  ローディング
ＬＵ  ロード／アンロード・ユニット
Ｕ  アンローディング
【図１】
2010153908.tif 000011
【図２ａ】
2010153908.tif 000012
【図２ｂ】
2010153908.tif 000013
【図３】
2010153908.tif 000014
【図４】
2010153908.tif 000015
【図５】
2010153908.tif 000016
【図６】
2010153908.tif 000017
【図７】
2010153908.tif 000018
【図８】
2010153908.tif 000019
【図９】
2010153908.tif 000020
【図１０】
2010153908.tif 000021
【図１１ａ】
2010153908.tif 000022
【図１１ｂ】
2010153908.tif 000023
【図１１ｃ】
2010153908.tif 000024
【図１１ｄ】
2010153908.tif 000025
【図１１ｅ】
2010153908.tif 000026
【図１１ｆ】
2010153908.tif 000027
【図１２ａ】
2010153908.tif 000028
【図１２ｂ】
2010153908.tif 000029
【図１３】
2010153908.tif 000030
【図１４】
2010153908.tif 000031
【図１５】
2010153908.tif 000032
【図１６】
2010153908.tif 000033
【図１７】
2010153908.tif 000034
【図１８】
2010153908.tif 000035
【図１９】
2010153908.tif 000036
【図２０ａ】
2010153908.tif 000037
【図２０ｂ】
2010153908.tif 000038
【外国語明細書】
2010153908000001.pdf