(57)【要約】【課題】さまざまなタイプのモータを同一の可動物体の作動のために使用でき、かつそのようなモータの使用による望ましくない効果を回避するアクチュエータ構成および制御を提供する。【解決手段】少なくとも１つのリラクタンスモータを介して所定の自由度で変位可能な位置決め装置を制御する制御システムが、少なくとも１つの力感知素子と、リラクタンスモータによって加えられた力の量を感知する対応する力感知素子からの出力に基づいて、リラクタンスモータによって加えられた力の量を調整するコントローラとを含む。【選択図】図３Ｂ
2011035381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのリラクタンスモータを介して所定の自由度で変位可能な位置決め装置を制御する制御システムであって、
少なくとも１つの力感知素子であって、対応するリラクタンスモータによって加えられた力の量を感知する力感知素子と、
対応する力感知素子からの出力に基づいて前記対応するリラクタンスモータによって加えられた前記力の量を調整するコントローラと、を含む、制御システム。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記対応する力感知素子からの、前記対応するリラクタンスモータによって加えられた前記力の量を示す信号を含む１つ以上の制御信号を受信し、
前記位置決め装置のための速度軌道計画に関連付けられた加速軌道計画を取得し、
前記加速軌道計画に関連付けられた力軌道計画を取得し、
前記対応するリラクタンスモータによって加えられた前記力の量を、前記力軌道計画から取得した必要な力の量と比較し、
前記比較に基づいて前記対応するリラクタンスモータによって加えられた前記力の量を調整して所望の力を求める、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記対応するリラクタンスモータに供給される電流を調節することによって前記力の量を調整する、請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記コントローラは、
前記受信すること、前記加速軌道計画を取得すること、前記力軌道計画を取得すること、前記比較すること、および必要に応じて前記調整して所望の力を維持することを繰り返すようにさらに構成される、請求項２に記載の制御システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記位置決め装置の各移動イベントに従って前記対応するリラクタンスモータのコアと磁束保持バーとの間のギャップのサイズを調整する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
前記制御システムおよび前記位置決め装置はリソグラフィ装置の一部である、請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの力感知素子は、圧電セラミックおよびひずみゲージのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
位置制御ループをさらに含む、請求項１に記載の制御システム。
【請求項９】
放射ビームを調整する照明システムと、
パターニングデバイスを支持するパターニングデバイスステージであって、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付与された放射ビームを形成することができるパターニングデバイスステージと、
基板を保持する基板ステージと、
前記基板のターゲット部分上に前記パターン付与された放射ビームを投影する投影システムと、
少なくとも第１自由度で前記基板および前記パターニングデバイスのうちの１つを保持するショートストロークモジュールの位置を制御する位置決めシステムであって、
前記第１自由度で前記ショートストロークモジュールを移動させる１つ以上のリラクタンスモータを含む第１モータアセンブリと、
前記第１自由度で前記ショートストロークモジュールを移動させる第２のタイプの１つ以上のモータを含む第２モータアセンブリと、
少なくとも前記第１モータアセンブリを制御する制御システムであって、
対応するリラクタンスモータによって加えられた力の量を感知する少なくとも１つの力感知素子と、
対応する力感知素子からの出力に基づいて前記対応するリラクタンスモータによって加えられた前記力の量を調整するコントローラと、を含む制御システムと、を含む位置決めシステムと、を含む、リソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記対応するリラクタンスモータに供給される電流を調整することによって前記力の量を調整する、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記位置決め装置の各移動イベントに従って前記対応するリラクタンスモータのコアと磁束保持バーとの間のギャップのサイズを調整する、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１２】
前記制御システムは、位置制御ループをさらに含む、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
第１自由度で可動物体を位置決めする方法であって、
前記第１自由度で前記可動物体を加速させる１つ以上のリラクタンスモータを含むモータアセンブリを設けることと、
前記モータアセンブリによって加えられた力の量を示す少なくとも１つのフィードバック信号を供給することと、
前記少なくとも１つのフィードバック信号に基づいて前記モータアセンブリによって加えられた前記力の量を調整するための少なくとも１つの制御信号を供給することと、を含む、方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのフィードバック信号に基づいて前記少なくとも１つの制御信号を決定するコントローラを設けること、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記コントローラは、
前記物体のための速度軌道計画に関連付けられた加速軌道計画を取得すること、
前記物体のための前記加速軌道計画に関連付けられた力軌道計画を取得すること、
前記モータアセンブリによって加えられた前記力の量を、前記力軌道計画から取得された必要な力の量と比較すること、および
前記少なくとも１つの制御信号を介して提供される、前記比較に基づいた力調整を決定すること、によって前記少なくとも１つの制御信号を決定する、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、可動物体の位置を制御する方法およびリソグラフィ装置の位置決めシステムに関する。より詳細には、本発明は、リソグラフィ装置の基板ステージまたはレチクルステージのショートストロークモジュールを制御する方法および位置決めシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。公知のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
【０００３】
[0003]  公知のリソグラフィ装置は、比較的高加速度と高精度で作動される必要がある、多数の可動物体を含んでいる。そのような可動物体の例は、さまざまなリソグラフィプロセス中にレチクルを支持するレチクルステージである。別の例は、投影プロセス中に、ウェーハを支持するウェーハステージである。そのようなウェーハステージは、ロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを含み得る。ロングストロークモジュールはショートストロークモジュールを支持する一方、ショートストロークモジュールはウェーハを搬送するように構成される。ロングストロークモジュールは、ウェーハステージの粗動位置決めのために使用される一方、ショートストロークモジュールは、投影システムに対するウェーハの微動位置決めのために使用される。公知のリソグラフィ装置においては、ショートストロークモジュールの作動のためにローレンツモータが使用される。そのようなローレンツモータは、ショートストロークモジュールを正確な位置に高精度で配置できる非常に正確なモータとして知られている。しかし、ローレンツモータはさほど高効率ではなく、かつ、モータの使用中に比較的多量の熱が放散される。一般に、そのような熱の放散は特に、ショートストロークモジュールの加速中にモータによって大きな力が生成される必要があるときには望ましくない。発生した熱は、ローレンツモータの制御精度、およびリソフラフィ装置内の他のシステムの性能に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】
[0004]  ショートストロークモジュールのアクチュエータ構成（actuator arrangement）のために２つのタイプのモータが提案されている。高効率であるが比較的低精度のタイプと、高精度であるが低効率のタイプである。例えば、米国特許出願公開第２００６／００６１２１８Ａ１号は、ショートストロークモジュールの位置制御のための２つのタイプのモータを含むアクチュエータ構成を提案している。このアクチュエータ構成において、Ｅ−Ｉアクチュエータの使用（高効率であるが比較的低精度のタイプのリラクタンスモータ）が、ショートストロークモジュールを所望位置の付近に運ぶための加速力および減速力を生成することが提案されている。ショートストロークモジュールが所望位置の付近に運ばれると、ボイスコイルモータ（高精度であるが低効率のタイプのローレンツモータ）によって制御が引き継がれ、このボイスコイルモータは、ショートストロークモジュールの位置を正確に制御するための加速力および減速力を生成するために使用される。したがって、ショートストロークモジュールに対して、ショートストロークモジュールが第１のタイプのモータによって作動される粗動位置決め段階と、ショートストロークモジュールが第２のタイプのモータによって作動される微動位置決め段階とが実行される。２つの段階の間で、２つのタイプのモータはオフおよびオンに切り換えられる。別の例として、米国特許第７、３５２、１４９Ｂ２号は、ショートストロークモジュールの位置制御のための２つのタイプのモータを含む別のアクチュエータ構成であって、当該制御が第１モータアセンブリに対するフィードフォワード信号および第２モータアセンブリに対するフィードバック信号の使用を伴う、アクチュエータ構成を提案している。この例示的な構成においては、第１モータアセンブリは任意のタイプのリラクタンスモータを含むことができる。
【０００５】
[0005]  位置決め装置内でのリラクタンスモータの使用は有利である。というのは、他のタイプのモータと比較してより少ない質量を加え、より少ない熱を放散するからである。しかし、リラクタンスモータの使用は非線形的に機能することがあり、また、寄生減衰効果（parasitic damping effect）をもたらすことがある。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  さまざまなタイプのモータを同一の可動物体の作動のために使用でき、かつそのようなモータの使用による望ましくない効果を回避する、可動物体、特に、ウェーハステージまたはレチクルステージのショートストロークモジュールのためのアクチュエータ構成および制御を提供することが望ましい。
【０００７】
[0007]  本発明の一実施形態に従って、少なくとも１つのリラクタンスモータを介して所定の自由度で変位可能な位置決め装置を制御する制御システムが提供される。制御システムは、少なくとも１つの力感知素子（force sensing element）と、対応するリラクタンスモータによって加えられた力の量を感知するように構成された対応する力感知素子からの出力に基づいて対応するリラクタンスモータによって加えられた力の量を調整するように構成されたコントローラとを含む。コントローラは、対応する力感知素子からの、対応するリラクタンスモータによって加えられた力の量を示す信号を受信し、位置決め装置のための速度軌道計画（trajectory plan）に関連付けられた加速軌道計画を取得し、加速軌道計画に関連付けられた力軌道計画を取得し、対応するリラクタンスモータによって加えられた力の量を、力軌道計画から取得した必要な力の量と比較し、比較に基づいて対応するリラクタンスモータによって加えられた力の量を調整して所望の力を求めるように構成される。一実施形態において、コントローラは、位置決め装置の各移動イベントに従って対応するリラクタンスモータのコアと磁束保持バー（flux carrying bar）との間のギャップのサイズを調整するように構成される。一実施形態において、例えば、コントローラは、位置決め装置の強力加速（high force acceleration）より前に、ギャップのサイズを最適値まで減少させるように構成される。一実施形態において、コントローラは、強力加速の完了後、ギャップのサイズを一定速度での位置決め装置の移動の最適値まで増加させるように構成される。
【０００８】
[0008]  本発明の一実施形態に従って、リソグラフィ装置は、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、パターニングデバイスを支持するように構成されたパターニングデバイスステージであって、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付与された放射ビームを形成することができるパターニングデバイスステージと、基板を保持するように構成された基板ステージと、基板のターゲット部分上にパターン付与された放射ビームを投影するように構成された投影システムとを含む。当該リソグラフィ装置は、少なくとも第１自由度で基板およびパターニングデバイスのうちの１つを保持するように構成されたショートストロークモジュールの位置を制御するように構成された位置決めシステムをさらに含む。位置決めシステムは、第１自由度でショートストロークモジュールを移動させるように構成された１つ以上のリラクタンスモータを含む第１モータアセンブリと、第１自由度でショートストロークモジュールを移動させるように構成された第２のタイプの１つ以上のモータを含む第２モータアセンブリと、少なくとも第１モータアセンブリを制御する上述した制御システムとを含む。
【０００９】
[0009]  本発明の一実施形態に従って、第１自由度で可動物体を位置決めする方法は、第１自由度で可動物体を加速させるように構成された１つ以上のリラクタンスモータを含むモータアセンブリを設けることと、モータアセンブリによって加えられた力の量を示す少なくとも１つのフィードバック信号を供給することと、少なくとも１つのフィードバック信号に基づいてモータアセンブリによって加えられた力の量を調整するための少なくとも１つの制御信号を供給することとを含む。一実施形態において、当該方法は、少なくとも１つのフィードバック信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を決定するように構成されたコントローラを設けることをさらに含む。
【００１０】
[0010]  本発明の一実施形態に従って、第１自由度でリソグラフィ装置のショートストロークステージを位置決めする方法は、第１自由度でショートストロークステージを加速させるように構成された１つ以上のリラクタンスモータを含むモータアセンブリを設けることを含む。各リラクタンスモータは、ショートストロークステージに関連付けられたロングストロークステージと連結されたコアと、ショートストロークステージに連結された磁束キャリアバー（flux carrier bar）と、コアと磁束キャリアバーとの間のギャップとを含む。当該方法は、ショートストロークステージの各移動イベントに従ってギャップのサイズを調整して、対応するリラクタンスモータの寄生効果を最小限にすることをさらに含む。一実施形態において、ギャップのサイズを調整することは、第１方向でのショートストロークステージの強力加速のための第１サイズにギャップを調整することと、ショートストロークステージの一定速度のための第２サイズにギャップを調整することと、第２方向でのショートストロークステージの強力加速のための第３サイズにギャップを調整することとを含む。
【００１１】
[0011]  本発明の一実施形態に従って、第１自由度でリソグラフィ装置のショートストロークステージを位置決めする方法は、ショートストロークステージの第１端の１つ以上のリラクタンスモータおよび別のタイプの1つ以上の追加モータによって第１方向にショートストロークステージを加速することと、１つ以上の追加モータによって第１方向にほぼ一定速度でショートストロークステージを駆動することと、ショートストロークステージの第２端の１つ以上のリラクタンスモータおよび1つ以上の追加モータによって第１方向と反対の第２方向にショートストロークステージを加速することと、１つ以上の追加モータによって第２方向にほぼ一定速度でショートストロークステージを駆動することと、１つ以上のフィードバックセンサからの出力に基づいて、ショートストロークステージの第１端および第２端の１つ以上のリラクタンスモータによって加えられた力の各量を必要に応じて調整することとを含み、各フィードバックセンサは、１つ以上のリラクタンスモータのうちの対応する１つのリラクタンスモータによって加えられた力の量を感知するように構成される。一実施形態において、力の各量を調整することは、各リラクタンスモータに供給される電流を調整することを含む。一実施形態において、当該方法は、ショートストロークステージの各移動イベントに従って、対応するリラクタンスモータのコアと磁束保持バーとの間のギャップのサイズを調整することをさらに含む。
【００１２】
[0012]  本発明の別の特徴および利点、ならびに本発明のさまざまな実施形態の構造および操作を、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。本発明は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されない。このような実施形態は、例示のためにのみ本明細書で示される。本明細書の教示に基づいて、追加の実施形態が当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
[0013]  本明細書に組み込まれ、かつ明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を示し、さらに説明と共に本発明の原理を説明し、かつ当業者が本発明を行い使用することを可能とするのに役立つ。
【００１４】
【図１】[0014]  図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。
【図２】[0015]  図２は、本発明の一実施形態に係る位置決めシステムを含むウェーハステージを概略的に示す。
【図３Ａ】[0016]  図３Ａは、図２の位置決めシステムの位置制御方式（control scheme）を概略的に示す。
【図３Ｂ】[0017]  図３Ｂは、本発明の一実施形態に係る位置決めシステムの力制御方式を概略的に示す。
【図４】[0018]  図４は、本発明の一実施形態に係る位置決めシステムを含むレチクルステージを概略的に示す。
【図５】[0019]  図５は、本発明の一実施形態に係る力感知素子を有する位置決めシステムを含むステージを概略的に示す。
【図６Ａ】[0020]  図６Ａは、本発明の一実施形態に係るステージ用の加速度、速度、および位置の軌道プランの図である。
【図６Ｂ】[0021]  図６Ｂは、本発明の一実施形態に係るステージ用の力の軌道プランの図である。
【図７】[0022]  図７は、本発明の一実施形態に係るステージ移動イベント中にさまざまなステージモニタに供給される電流を示すタイムチャートである。
【図８】[0023]  図８は、本発明の一実施形態に係る位置決めシステムを含むステージを概略的に示す。
【図９】[0024]  図９は、本発明の一実施形態に係るステージ移動イベント中のリラクタンスモータのギャップサイズ変化を示すタイムチャートを概略的に示す。
【図１０】[0025]  図１０は、本発明の一実施形態に係る可動物体を位置決めする方法を示すフローチャートである。
【図１１】[0026]  図１１は、本発明の一実施形態に係る、図１０に示す方法と関連して使用され得る力調整を決定する方法を示すフローチャートである
【図１２】[0027]  図１２は、本発明の一実施形態に係る図１０に示す方法の任意のさらなる工程を示すフローチャートである。
【図１３】[0028]  図１３は、本発明の一実施形態に係る工程１２０２をさらに示すフローチャートである。
【図１４】[0028]  図１４は、本発明の一実施形態に係る工程１２０２をさらに示すフローチャートである。
【図１５】[0029]  図１５は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置のショートストロークステージを位置決めする方法を示すフローチャートである。
【図１６】[0030]  図１６は、本発明の一実施形態に係る工程１５０６をさらに示すフローチャートである。
【図１７】[0031]  図１７は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置のショートストロークステージを位置決めする方法を示すフローチャートである。
【図１８】[0032]  図１８は、本発明の一実施形態に係る図１７に示す方法の任意のさらなる工程を示すフローチャートである。
【００１５】
[0033]  本発明の特徴及び利点は、図面を参照した以下の詳細な説明から明らかであろう。これらの図面において、同一の参照符号は、全体を通じて対応する要素を示す。図面において、同一の参照番号は、概して、同一、機能的に同様、および／または構造的に同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号の最も左の数字により示される。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[0034]  本発明の実施形態は、位置決めシステム制御に関する。本明細書は、本発明の特徴を組み入れた１つ以上の実施形態を開示する。開示される実施形態は、本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は、開示される実施形態に限定されない。本発明は、添付の請求項により定義される。
【００１７】
[0035]  説明されている実施形態および本明細書での「一実施形態」、「実施形態」、「例示的実施形態」などに関する言及は、説明されている実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、各実施形態がその特定の特徴、構造、または特性を必ずしも含むとは限らないことを示す。また、そのような表現は同一の実施形態を必ずしも示すものではない。さらに、実施形態と関連して特定の特徴、構造、または特性が説明される場合、明示的に説明されているか否かによらず、他の実施形態と関連してそのような特徴、構造、または特性を達成することは当業者の知識の範囲内であると理解されたい。
【００１８】
[0036]  本発明の実施形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せの形式で具現化されてよい。本発明の実施形態は、１つ以上のプロセッサにより読取かつ実行可能である機械読取可能媒体に記憶された命令として具現化されてもよい。機械読取可能媒体は、機械（例えば、演算装置）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送する任意の機構を含んでよい。例えば、機械読取可能媒体は、以下のもの、すなわち、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、およびフラッシュメモリ装置を含んでよい。また本明細書では、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令は、ある動作を実行するためのものとして記述されていてもよい。しかし、当然のことながら、これらの記述は単に便宜上のものであり、これらの動作は、そのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令などを実行する演算装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により実際に得られるものである。
【００１９】
[0037]  図１は、本発明の実施形態を実施することができるリソグラフィ装置１００を示している。リソグラフィ装置１００は、以下のもの、すなわち、放射ビームＢ（例えば、ＤＵＶまたはＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク、レチクル、または動的パターニングデバイス）ＭＡを支持するように構成され、かつパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに連結されたサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、かつ基板Ｗを正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、を含む。また、リソグラフィ装置１００は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分（例えば、１つ以上のダイを含む）Ｃ上に投影するように構成された投影システムＰＳを含む。リソグラフィ装置１００において、パターニングデバイスＭＡおよび投影システムＰＳは反射型である。あるいは、パターニングデバイスＭＡおよび投影システムＰＳは透過型であってもよい。
【００２０】
[0038]  照明システムＩＬとしては、放射Ｂを誘導し、整形し、または制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光コンポーネントを含むことができる。
【００２１】
[0039]  サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの向き、リソグラフィ装置１００の設計、および、パターニングデバイスＭＡが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスＭＡを保持する。サポート構造ＭＴは、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスＭＡを保持することができる。サポート構造ＭＴは、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルとすることができる。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスを、例えば、投影システムＰＳに対して所望の位置に確実に置くことができる。
【００２２】
[0040]  「パターニングデバイス」ＭＡという用語は、基板Ｗのターゲット部分Ｃ内にパターンを作り出すように、放射ビームＢの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。放射ビームＢに付与されたパターンは、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分Ｃ内に作り出されるデバイス内の特定機能層に対応することができる。
【００２３】
[0041]  パターニングデバイスＭＡは、透過型（リソグラフィ装置１００に見られるように）であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスＭＡの例としては、レチクル、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームをさまざまな方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームＢにパターンを付ける。
【００２４】
[0042]  「投影システム」ＰＳという用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含することができる。ＥＵＶまたは電子ビーム放射に対しては真空環境を用いることが望ましい。というのは、他のガスが放射または電子を吸収し過ぎる場合があるからである。したがって、真空環境は、真空壁および真空ポンプを用いてビームパス全体に提供され得る。
【００２５】
[0043]  リソグラフィ装置１００は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）ＷＴを有する型とすることができる。そのような「マルチステージ」機械においては、追加の基板テーブルＷＴは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上の基板テーブルＷＴを露光用に使うこともできる。
【００２６】
[0044]  図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受ける。例えば、放射源ＳＯがエキシマレーザである場合、放射源ＳＯとリソグラフィ装置１００は、別個の構成要素とすることができる。そのような場合には、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置１００の一部を形成しているとはみなされず、また放射ビームＢは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを用いて通過する。その他の場合には、例えば、放射源ＳＯが水銀ランプである場合、放射源ＳＯは、リソグラフィ装置１００の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要であればビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼ぶこともできる。
【００２７】
[0045]  イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれ「σ-outer」および「σ-inner」と呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータＩＬを使って放射ビームＢを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
【００２８】
[0046]  図１を参照すると、放射ビームＢは、サポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って（例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置付けるように）基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に図示せず）を使い、（例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に）マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。
【００２９】
[0047]  通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動も、第２ポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。基板アライメントマーク（図示する）が専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
【００３０】
[0048]  リソグラフィ装置１００は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
１．ステップモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームＢに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。
２．スキャンモードにおいては、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期的にスキャンする一方で、放射ビームＢに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、サポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴを実質的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴを動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームＢに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、パルス放射源ＳＯを採用することができ、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、本明細書に記載した型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
【００３１】
[0049]  上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
【００３２】
[0050]  本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
【００３３】
[0051]  他の実施形態において、リソグラフィ装置１００は、極端紫外線（ＥＵＶ）源を含み、このＥＵＶ源は、ＥＵＶリソグラフィ用のＥＵＶ放射ビームを生成するように構成される。一般に、ＥＵＶ源は放射システム（以下を参照）内で構成され、対応する照明システムがＥＵＶ源のＥＵＶ放射ビームを調整するように構成される。
【００３４】
[0052]  「レンズ」および「レンズエレメント」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光コンポーネントを含むさまざまな種類の光コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
【００３５】
[0053]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長λを有する）、極端紫外線（ＥＵＶまたは軟Ｘ線）（例えば、１３.５ｎｍなどの５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、５ｎｍ未満で作用する硬Ｘ線、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。一般に、約７８０〜３０００ｎｍの間の（またはそれより大きい）波長を有する放射は、赤外放射とみなされる。ＵＶは、約１００〜４００ｎｍの波長を有する放射を意味する。リソグラフィでは、「ＵＶ」という用語は、水銀放電ランプによって生成され得る波長、すなわち、Ｇ線４３６ｎｍ、Ｈ線４０５ｎｍ、および／またはＩ線３６５ｎｍにも適用される。真空ＵＶ、つまりＶＵＶ（すなわち、空気によって吸収されるＵＶ）は、約１００〜２００ｎｍの波長を有する放射を意味する。深紫外線（ＤＵＶ）は通常、１２６ｎｍ〜４２８ｎｍの範囲の波長を有する放射を意味し、一実施形態において、エキシマレーザはリソグラフィ装置で使用されるＤＵＶ放射を生成し得る。当然のことながら、例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する放射は、少なくとも一部が５〜２０ｎｍの範囲である特定の波長域の放射に関連することが分かる。
【００３６】
[0054]  図２は、本発明の一実施形態に係るウェーハステージおよび位置決めシステムを示している。ウェーハステージは全体として参照符号１で示され、ロングストロークモジュール２およびショートストロークモジュール３を含む。ロングストロークモジュール２は、ショートストロークモジュール３が搬送し得るウェーハの粗動位置決めのために使用される。ショートストロークモジュール３は、それ自体が搬送するウェーハの微動位置決めのために使用される。
【００３７】
[0055]  ｘ方向にショートストロークモジュール３を作動させるために、第１モータアセンブリ４および第２モータアセンブリ５の組合せが設けられる。第１モータアセンブリ４は２つのリラクタンスモータ６および７を含み、これらのリラクタンスモータ６および７は、ショートストロークモジュール３の両側に配置される。そのようなリラクタンスモータは、好ましくはロングストロークモジュール２に連結されたコイルと、好ましくはショートストロークモジュール３上に配置された鉄の物体、例えば鉄棒を含む。
【００３８】
[0056]  リラクタンスモータ６、７はショートストロークモジュール３を引き寄せるためだけに使用され得るので、ショートストロークモジュールの各側にリラクタンスモータ６、７を設けることが望ましい。したがって、リラクタンスモータ６を使用して、ショートストロークモジュール３を図の左側へ移動させることができるが、ショートストロークモジュール３を反対方向、すなわち、図中右側に移動させるためには、ショートストロークモジュール３の反対側のリラクタンスモータ７を使用する必要がある。
【００３９】
[0057]  第２モータアセンブリ５は、ショートストロークモジュール３に配置されたローレンツモータ８を含む。そのようなローレンツモータは、好ましくはロングストロークモジュール２上に配置されたコイルと、ショートストロークモジュール３上に配置された磁石とを含む。
【００４０】
[0058]  リラクタンスモータ６および７は、高効率のモータとして知られ、多量の熱を比較的発生しない。これらのリラクタンスモータ６および７は、ショートストロークモジュール３の加速および減速のために非常に有用である。というのは、ショートストロークモジュール３の加速／減速中に発生する熱が少量だからである。しかし、リラクタンスモータ６および７は、精度が比較的低いので、ショートストロークモジュール３の微動位置決めに適さない。
【００４１】
[0059]  ローレンツモータ８（例えば、ボイスコイルモータ）は、ショートストロークモジュール３の位置決めにおいて比較的正確である。しかし、ローレンツモータ８は比較的低効率であるため、ショートストロークモジュール３を加速させる／減速させるためにモータを使用する際、多量の熱が発生する。第２モータアセンブリ５のモータとして、ショートストロークモジュール３の高精度の位置決めを可能にする他のタイプのモータを使用してもよい。
【００４２】
[0060]  所定の自由度でショートストロークモジュール３を作動させるために、１つ以上の高効率で比較的低精度である第１タイプのモータを含む第１モータアセンブリと、１つ以上の低効率で高精度の第２タイプのモータを含む第２モータアセンブリの組合せを用いることによって、第１および第２モータアセンブリの各タイプのモータの便益をショートストロークモジュール３の作動に用いることができる。
【００４３】
[0061]  公知のリソグラフィ装置の一実施形態において、第１モータアセンブリおよび異なるタイプのモータを有する第２モータアセンブリの組合せは、その内容全体が参照により本明細書中に組み込まれる、米国特許出願公開第２００６／００６１２１８Ａ１号により公知である。この実施形態において、第１モータアセンブリは、ショートストロークモジュールの位置を制御する第１工程において、所望の位置の方向または所望の速度の付近でショートストロークモジュール３を加速するために使用される。ショートストロークモジュール３が所望の位置または速度の付近に到達すると、ショートストロークモジュールの作動は第２モータアセンブリによって引き継がれ、それによって、ショートストロークモジュールは所望の位置に正確に動かされたり、所望の速度に維持され得る。ショートストロークモジュール３の微動位置決めの間、第１モータアセンブリはオフになってショートストロークモジュール３の微動位置決めにおける第１モータアセンブリの１つ以上のモータのあらゆる干渉を回避する。
【００４４】
[0062]  しかし、ショートストロークモジュール３の制御中にモータをオンやオフに切り換えることは望ましくない場合がある。図３Ａは、位置決めシステムのモータをオンやオフにすることは必要なく、一方で、第１モータアセンブリ４および第２モータアセンブリ５の両タイプのモータの便益を用いることができる米国特許第７、３５２、１４９Ｂ２号に開示される位置決めシステムの制御方式を示す。
【００４５】
[0063]  図３Ａの制御方式は、全体として参照符号９で示されるフィードフォワード部分およびフィードバック制御部分１０を有する。制御方式のフィードフォワード部分９においては、リラクタンスモータ６、７を含む第１モータアセンブリ４のみが作動する。制御方式のフィードフォワード部分９は、フィードフォワードユニット１２を含み、このフィードフォワードユニット１２はフィードフォワード基準信号に基づいてフィードフォワード信号を第１モータアセンブリ４へフィードフォワードし得る。フィードフォワード基準信号は、基準信号ジェネレータ１１によって生成され、例えば、位置、速度、または加速設定点信号、もしくはそれらの組合せであってよい。フィードフォワードユニットは、フィードフォワード利得との乗算などの、フィードフォワード基準信号に対する任意のフィードフォワード演算を実行するために使用され得る。
【００４６】
[0064]  フィードフォワードユニットの出力信号は、フィードフォワードユニットの出力信号を正の部分と負の部分とに分割するように構成された分割ユニット１３に供給される。正の部分は、２つのリラクタンスモータのうちの第１のモータ６に対して使用され、一方、負の部分は、他方のリラクタンスモータ７に対して使用される。上述した通り、リラクタンスモータ６、７は１つの方向にショートストロークモジュール３を作動させるためにのみ使用することができるので、フィードフォワード信号を分割することが望ましい。
【００４７】
[0065]  正の部分および負の部分を使用してそれぞれのリラクタンスモータ６、７を作動させる前に、信号は、最初に各線形化ユニット１４、１５に供給される。リラクタンスモータ６および７の挙動は線形でないことがあるので、分割ユニット１３の正の部分および負の部分の線形化が望ましい場合がある。ここで使用する「線形化」という用語は、フィードバック線形化である。線形性補償は、例えば、ロングストロークモジュール２とショートストロークモジュール３との間の距離に基づき得る。さらに、リラクタンスモータ６、７によって生成される力は、リラクタンスモータ６、７を介して供給される電流に二次関数的に依存することがあり、これによって、線形化ユニット１４および１５を設けることが望ましくなり得る。リラクタンスモータ６、７の（非）線形挙動が重要であるとみなされない場合、例えば、ショートストロークモジュール３が非常に狭い範囲で移動される場合、線形ユニット１４および１５は省略されてよい。
【００４８】
[0066]  正の部分および負の部分の線形化の後、線形化ユニット１４、１５の出力信号は、リラクタンスモータ６、７に供給され得る。実際には、リラクタンスモータ６、７に送信される信号は電流の形態をとり、この電流は、線形化ユニット１４、１５によって生成される信号に応答して、増幅器によって生成される。しかし、こうした増幅器は図３Ａに示されていない。
【００４９】
[0067]  制御方式のフィードバック制御部分１０においては、ローレンツモータ８を含む第２モータアセンブリ５のみが作動される。フィードバック制御部分１０は、基準信号ジェネレータ１１で生成された基準信号とともに供給される。好ましくは位置設定点信号であり、かつ好ましくは加速度成分を含まないこの基準信号は、タイムラグユニット１６に供給される。このタイムラグユニット１６において、信号は、フィードバック制御部分１０の基準信号をフィードフォワード部分９の基準信号に対してずらずために、特定の時間にわたり、または多くのサンプル用のデジタル制御システムにおいて保持されることが可能である。タイムラグユニット１６によって、制御ユニット１７に供給された信号をフィードフォワード部分９が達成した移動と同期させることが可能になる。よって、フィードフォワード部分９に対するシステムの反応のいかなる遅れも、フィードバックループ内の位置エラーをもたらさない。上述の遅れが十分に小さければ、タイムラグユニット１６を省略してもよい。
【００５０】
[0068]  タイムラグユニット１６を離れる基準信号は、位置測定センサ１８により測定されたショートストロークモジュール３の実際の位置と比較される。そのようなセンサ１８は、各自由度でショートストロークモジュール３の位置を測定可能であり、かつ、当技術分野で周知のいずれの位置センサであってよい。基準信号と実際の位置の差は制御ユニット１７に供給される。制御ユニット１７は、所望の位置とショートストロークモジュール３の実際の測定された位置の差に基づきローレンツモータ８に制御信号を供給する。また、ローレンツモータ８に送信された信号は電流の形態をとることができ、この電流は制御ユニット１７によって生成された制御信号に応じて増幅器（図３に示されていない）により発生される。比較的正確なローレンツモータ８を含むフィードバック制御ループを使用して、ショートストロークモジュール３の正確な微動位置決めを達成することができる。制御ユニット１７は、ＰＩまたはＰＩＤコントローラなどの関連技術において公知のあらゆる適切なタイプのコントローラとすることができる。
【００５１】
[0069]  第１のモータアセンブリ４はフィードフォワード部分９においてのみ作動され、かつ、第２のモータアセンブリ５はフィードバック制御部分１０においてのみ作動されるため、第１および第２のモータアセンブリ４、５の作動は互いに干渉し合わない。その結果、第２のモータアセンブリ５によってフィードバック制御部分１０において実行される微動位置決めを第１のモータアセンブリが妨害せずに、第１および第２のモータアセンブリ４および５の両方を継続的に作動させることが可能であり、また、両タイプのモータの典型的な特性から便益を得るために両モータアセンブリを切り換える必要はない。
【００５２】
[0070]  上記の説明および以下のさらなる説明において、位置決めシステムは単一の自由度に対して説明される。実際には、異なるタイプのモータを含む第１および第２のモータアセンブリの対応する組合せも、１つ以上のさらなる自由度に対して適用され得る。例えば、ウェーハステージのショートストロークモジュール３の位置制御のための位置決めシステムは、ｘ方向およびｙ方向の両方において適用され得る。
【００５３】
[0071]本発明の実施形態における位置決めシステムは、非常に短時間で加速／減速されなければならず、よって高精度で制御されなければならない可動物体の位置制御のために特に適している。このことは、この位置決めシステムを使用することによって、異なるモータタイプ間での干渉により引き起こされるセトリング現象を有さずに、かつ、ショートストロークモジュール３の位置制御の特定の段階中に１つ以上のモータタイプをオフに切換える必要なく、短時間内で達成することができる。
【００５４】
[0072]  上述の位置決めシステムは、ショートストロークモジュールを特定の所望の位置まで作動させるために使用される。実際には、位置決めシステムは、特定の一定速度で、または、より一般的には、特定の位置または速度軌跡に沿って、ショートストロークモジュールまたは他の可動物体を移動させるためにも使用される。一定速度の実施形態において、制御方式のフィードフォワード部分９は、所望の速度に近い速度までショートストロークモジュールを加速するために使用することができる一方、フィードバック制御部分１０はショートストロークモジュールを同一の速度に保つ。フィードフォワード基準信号は基準加速とすることができる。位置基準信号は、変化位置設定点または速度設定点とすることができ、ショートストロークモジュールの実際の位置を表す信号は、位置センサの位置信号または速度センサの速度信号とすることができる。上述した位置決めシステムなどの位置決めシステムに関するより詳細な情報については、その全体が参照により本明細書中に組み込まれる、米国特許第７、３５２、１４９Ｂ２号を参照されたい。
【００５５】
[0073]  上記に、ウェーハステージのショートストロークモジュールの作動のために使用される位置決めシステムの実施形態が説明されている。本明細書で説明される位置決めシステムの実施形態は、レチクルステージもしくはその一部、または、ショートストロークモジュールとロングストロークモジュールとに分割されないウェーハステージなどの他の可動物体に対しても使用することができる。
【００５６】
[0074]  図３Ａは、位置決めシステムの位置制御方式を示している。しかし、他の制御なしでは、線形化問題（すなわち、非線形性）および寄生減衰効果が生じ得る。以下に、非線形性および寄生減衰効果などの問題を特に回避する別の制御技術を用いる位置決めシステムの他の実施形態を説明する。
【００５７】
[0075]  図３Ａは、位置フィードバックを含む部分１０およびフィードフォワードパスを含む部分を備える位置制御ループを示している。図３Ａに示す方式は、力フィードバックを含まない。フィードバック線形化ブロック１４／１５に代えて、またはそれらに加えて力制御ループを使用することによって、より正確な位置決めシステムのために力フィードバックを使用することができる。
【００５８】
[0076]  図３Ｂは、図３Ａに示す位置制御方式に関係する位置決めシステムの力制御方式を示している。図３Ｂに示すように、力感知素子（センサ）３４２が使用されて力フィードバックを提供することができる。さらに、リニアコントローラ３４４を使用して線形化問題を回避することができる。線形化ユニット１４／１５およびリラクタンスモータ６／７は、図３Ａを参照して上述した通り、用いられ、機能する。フィードフォワード制御ループ３４６もまた用いられる。図３Ｂに示す力制御は、以下でさらに説明する通り、より正確にステージを位置決めするのに必要な力の変化を指令するために使用することができる。
【００５９】
[0077]  図４は、本発明の一実施形態に係る位置決めシステムを含むステージ４００を示している。ステージ４００は、例えば、レチクルまたはマスクＭＡを支持するマスクテーブルＭＴを位置決めするための第１ポジショナＰＭを含む。レチクルステージとして、ステージ４００は、例えばリソグラフィ動作の間、スキャンのために主に＋／−Ｙ方向に移動されることになる。しかし、ステージ４００は、他の５つの自由度で移動することができる。例えば、ステージ４００は、Ｘ方向の移動およびヨー回転のためのモータ（例えば、モータＸ１およびＸ２）を含むことができる。ステージ４００は、Ｚ方向（図４の平面に対して垂直）の移動ならびにロール回転およびピッチ回転のためのモータ（例えば、モータＺ１〜Ｚ４）を含むこともできる。しかし、ここでの説明はモータＹ１、Ｙ２およびＲ１、Ｒ２などのモータを介したＹ方向の移動に焦点を当てる。
【００６０】
[0078]  Ｙ方向の移動のために、ステージ４００は、例えば、ステージ４００の一端の１つ以上のモータＹ１およびステージ４００の反対端の1つ以上のモータＹ２を含むことができる。モータＹ１およびＹ２は、上述した通り、例えば、ローレンツ型モータ、ボイスコイルモータまたは高精度で位置決めを行うことができる他のリニアモータとすることができる。また、ステージ４００は、ステージ４００の一端の１つ以上のリラクタンスモータＲ１およびステージ４００の反対端の１つ以上のリラクタンスモータＲ２を含むことができる。ステージ４００の移動のためのいずれかのモータによって加えられた力は、モータに印加された電流を介して制御される。モータＹ１、Ｙ２は所望の電流を印加することによって一方向に移動することができ、かつ、所望の電流を逆方向に加えることによって反対方向に移動することができる。上述した通り、リラクタンスモータは一方向にのみ移動することができる（すなわち、モータは「引っ張る」ことのみ可能である）。図４を参照すると、＋Ｙ方向のステージ４００の移動の場合は、所望の電流がリラクタンスモータＲ１に印加され、リラクタンスモータＲ２に電流は印加されない。−Ｙ方向の移動の場合は、所望の電流がリラクタンスモータＲ２に印加され、リラクタンスモータＲ１に電流は印加されない。リラクタンスモータＲ１、Ｒ２は低精度であるが多くの熱を比較的発生しない高効率のモータであるため、高精度を必要とする露光動作ではなく、ステージ４００の加速および減速のためにリラクタンスモータＲ１、Ｒ２を使用することが好ましい場合がある。
【００６１】
[0079]  ステージ４００などのステージの制御を伴う実施形態を説明する。図５は、本発明の実施形態に係るショートストロークステージ５２２に関連付けられたロングストロークステージ５２０を示している。ショートストロークステージ５２２は、一端のリラクタンスモータ５２４Ａと、反対端のリラクタンスモータ５２４Ｂとを有して示されている。説明を簡単にするために、図４を参照して説明したモータなどの他のモータは図示されていない。
【００６２】
[0080]  図５に示す実施形態において、リラクタンスモータ５２４Ａのコア５２１は、ロングストロークステージ５２０と連結される。コア５２１は、「Ｃ」形のコアとして示される。しかし、他の形のコア（例えば、「Ｅ」形、および環状）を使用することもできる。リラクタンスモータ５２４Ａの磁束キャリアバー５２３は、ショートストロークステージ５２２と連結される。上述した通り、リラクタンスモータは、力を生成する際に、はるかに高い効率を有する。力は電流の２乗に比例するため、はるかに少ない熱放散となる。しかしこのことの欠点は、線形化問題が生じることである。この線形化問題は、ギャップまたは磁束センサではなく、力感知素子（センサ）の出力に基づいたリラクタンスモータの制御を提供することによって解決することができる。
【００６３】
[0081]  一実施形態において、リラクタンスモータ５２４Ａの制御を提供する１つの方法は、例えば、リラクタンスモータ５２４Ａの近傍に力感知素子５２６（例えば、圧電セラミック、ひずみゲージ）を配置してリラクタンスモータ５２４Ａによって加えられた力を測定することである。例えば、力感知素子５２６Ａを、リラクタンスモータ５２４Ａのコア５２１上に、またはコア５２１Ａの付近に配置することができる。その代わりに、または、それに加えて、力感知素子５２６Ｂを、リラクタンスモータ５２４Ａの磁束キャリアバー５２３上または磁束キャリアバー５２３の付近に設けることができる。ショートストロークステージ５２２の加速中、リラクタンスモータ５２４Ａによって加えられた力は、力感知素子５２６によって測定することができ、信号５２５を制御装置（コントローラ）５２７に送信することができる。その後、制御装置５２７は力調整を決定して、それを信号５２９としてリラクタンスモータ５２４Ａに送信して加えられた力を調整する。信号５２９は、例えば、リラクタンスモータ５２４Ａに供給される電流を調整する増幅器または電流生成装置（図示せず）への信号とすることができる。制御装置が、位置決めなどの異なる側面を制御するための複数のセンサからの複数の信号に依存可能であることは、当業者にとって当然のことであろう。
【００６４】
[0082]  一実施形態において、コントローラ５２７は、例えば、位置決めシステムの一部であるプロセッサとすることができ、または、位置決めシステムの外部に存在することができる。コントローラ５２７は、リラクタンスモータに提供される力調整を決定して、リラクタンスモータによって加えられた力を調整する。一実施形態において、コントローラ５２７は、ショートストロークステージ５２２の速度軌道計画から加速軌道計画を取得することによって力調整を決定する。
【００６５】
[0083]  図６Ａは、本発明の一実施形態に係るステージ用の加速、速度および位置軌道計画の図である。時間区分Ａにおいて、加速度が増加する。時間区分Ｂにおいて、加速度は一定であり、線形増加速度（速度）が存在する。時間区分Ｃにおいて、加速度は減少する。時間区分Ｄにおいて、加速度は存在せず（加速度ゼロ）、速度は一定である（例えば、リソグラフィ露光中）。時間区分Ｅにおいて、減速度は増加し、減少速度が存在する。時間区分Ｆにおいて、減速度は一定であり、線形減少速度が存在する。時間区分Ｇにおいて、減少減速度および減少速度が存在する。このサイクルが繰り返される。
【００６６】
[0084]  ニュートンの第二法則を用いて、力軌道計画（時間関数としての力）を加速度軌道（またはより一般には、設定点軌道）から導出することができる。ステージは必ずしも剛体質量でないので、フィードフォワード力軌道は、必ずしも質量（例えば、ステージ質量）と加速度軌道の積でなくてよい。フィードフォワード力軌道は、加速度軌道の高次微分に比例する他のコンポーネントを含むことができる。一実施形態において、コントローラ５２７は、力軌道の導出を行うことができる。あるいは、コントローラ５２７は、外部ソース（図示せず）から力軌道を取得することもできる。本発明の一実施形態に係る力軌道計画の例を図６Ｂに示す。力軌道は、特定の時間に必要とされる力の量を提供することができる。力感知素子５２６が測定した力の量を力軌道ごとに必要とされる力の量と比較することによって、コントローラ５２７は、（例えば、測定された力と必要とされる力の差を得ることによって）適切な力調整を決定することができる。
【００６７】
[0085]  フィードバックとしての、力感知素子を用いて力軌道の周りのサーボループを閉じる上述の方法は、力感知素子を用いてリラクタンスモータを制御する１つの方法である。力感知素子を用いてリラクタンスモータを制御する他の方法は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者に明らかであろう。例えば、上述の方法は、位置の微分（例えば、位置軌道）を用いても達成可能であることが明らかである。
【００６８】
[0086]  図６Ａに示す速度軌道計画を用いて、どのようにモータＹ１、Ｙ２およびモータＲ１、Ｒ２（図４）などのモータが協働して例えばＹ方向にステージを移動させることができるかを示すことができる。図７は、本発明の一実施形態に係る、ステージ移動イベント中にさまざまなステージモータに供給される電流を示すタイムチャートである。速度軌道７５１が図の上部に示され、ステージのさまざまな移動イベントを説明する。部分７５５が示すように、ステージの加速中、電流ｉＲ＋Ｙが、＋Ｙ方向の作動を提供するリラクタンスモータ（例えば、図４のリラクタンスモータＲ１）に対して供給され、ステージの反対端上のいずれのリラクタンスモータ（例えば、図４のリラクタンスモータＲ２）に電流は供給されず、最大電流ｉＬが、Ｙ方向の移動のために使用される非リラクタンスモータ（例えば、モータＹ１、Ｙ２）に対して供給される。部分７５６が示すようにステージが所望の最大速度に到達すると、リラクタンスモータに電流は供給されず、維持電流が非リラクタンスモータ（例えば、モータＹ１、Ｙ２）に供給されてステージのサーボ制御を維持する（例えば、リソグラフィ露光中）。露光が完了すると、−Ｙ方向の移動を扱うリラクタンスモータ（例えば、図４のリラクタンスモータＲ２）へ電流を供給することによって、＋Ｙ方向の移動を扱うリラクタンスモータ（例えば、図４のリラクタンスモータＲ１）へ電流を供給しないことによって、ならびに加速中に供給された電流に対して反対方向の非リラクタンスモータ（例えば、図４のＹ１、Ｙ２）へ最大電流を供給することによって、部分７５７が示すようにステージは減速される。速度がゼロに到達すると（部分７５７と部分７５８との間）、ステージは、部分７５９に示す所望の最大速度に再び到達するまで、反対方向に加速し始める。部分７５９の間、リラクタンスモータに電流は供給されず、維持電流が非リラクタンスモータ（例えば、モータＹ１、Ｙ２）に供給されてステージのサーボ制御を維持する（例えば、リソグラフィ露光中）。露光が完了すると、このサイクルが繰り返される。
【００６９】
[0087]  リラクタンスモータがステージに対して加える力、つまりはリラクタンスモータがステージに及ぼす影響は、リラクタンスモータのコアと磁束キャリアバーとの間のギャップに強く影響されやすい。図８は、本発明の一実施形態に係る図５に示すロングストロークステージ５２０およびショートストロークステージ５２２を示している。図８に示す通り、リラクタンスモータ５２４Ｂは、モータのコアと磁束キャリアバーとの間のギャップ８６２（ＧＡＰ  Ｒ１）を有し、リラクタンスモータ５２４Ａは、モータのコアと磁束キャリアバーとの間のギャップ８６４（ＧＡＰ  Ｒ２）を有する。リラクタンスモータによく見られる寄生効果を最小限にするために、ステージの移動イベントに応じて最適な使用のためにこれらのギャップを調整することができる。例えば、一実施形態において、ステージのリラクタンスモータを大きな公称ギャップ８６２、８６４（例えば、約１２０μｍ）を有するように最初に設定することができる。＋Ｙ方向または−Ｙ方向のいずれかのステージの加速の直前に（すなわち、リラクタンスモータが稼働状態になる直前に）、ギャップ８６２、８６４のサイズ（例えば、ナノメートルオーダー）を減少させることができる。加速イベントが完了すると、ギャップ８６２、８６４のサイズを大きくして公称サイズに戻すことができる。リラクタンスモータが使用中でない場合（例えば、リラクタンスモータが扱う方向と反対の方向の加速中）、ギャップを最大サイズに設定することができる。一実施形態において、ギャップサイズは、ショートストロークステージに対するロングストロークステージの相対的設定点を設定することによって変化され得る。しかし、ギャップサイズを変化させる他の方法は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者に明らかである。力感知素子を介するサーボ制御ループを設けることに関して上述した実施形態と関係なく、ギャップサイズは変化され得る。また、それらの実施形態と関連してギャップサイズは変化されてよい。さらに、ギャップサイズの制御は、位置決めシステムのフィードバック部分および図３Ａに示す部分１０を用いて達成され得る。あるいは、ギャップサイズの制御は、異なるまたは別のコントローラを用いて達成されてよい。
【００７０】
[0088]  図９は、本発明の一実施形態に係るステージ移動イベント中のリラクタンスモータにおけるギャップサイズ変化を示すタイムチャートである。ステージ移動イベントについて、図７のタイムチャートで説明した速度軌道７５１を参照して説明する。ＧＡＰ  Ｒ２のサイズ変化が関数９７２によって示され、ＧＡＰ  Ｒ１のサイズ変化が関数９７４によって示される。部分７５５が示す＋Ｙ方向のステージの加速中、ＧＡＰ  Ｒ１（図８のギャップ８６２）は、リラクタンスモータ５２４Ｂが強い力を加えるので最小になり（９７６）、一方、ＧＡＰ  Ｒ２（図８のギャップ８６４）は、リラクタンスモータ５２４Ａが起動されないので最大になる（９７８）。部分７５６が示すようにステージが所望の最大速度に到達すると、ＧＡＰ  Ｒ１およびＧＡＰ  Ｒ２は公称サイズ９８０に設定される。部分７５７が示すステージの減速中、ＧＡＰ  Ｒ２（図８のギャップ８６４）は、リラクタンスモータ５２４Ａが強い力を加えるので最小になり（９８２）、一方、ＧＡＰ  Ｒ１（図８のギャップ８６２）は、リラクタンスモータ５２４Ｂが起動されないので最大になる（９８４）。このことは、反対方向の所望の最大速度に到達するまで、部分７５８にわたって維持される。部分７５９が示す所望の最大速度では、ＧＡＰ  Ｒ１およびＧＡＰ  Ｒ２は公称サイズ９８６に設定される。図９に示すタイムチャートの実施形態は、リラクタンスモータにおけるギャップサイズ変化を用いてステージ位置決めを最適化する一例である。ギャップサイズ変化を伴う他の方法は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者に明らかである。
【００７１】
[0089]  一実施形態において、上述の位置決めを以下の通り要約することができる。図３Ａを参照して説明したフィードバックパスおよびフィードフォワードパス、ならびに図３Ｂを参照して説明したフィードフォワードパス内の力ループを介した力制御と共に、ショートストロークステージは、位置／速度／加速軌道に従うことができる。さらに、対応するロングストロークステージを介して、ロングストロークステージとショートストロークステージとの間のギャップを動的に変化させることができる。このギャップ（図３Ｂで入力Ｘとして示される）は、フィードバック線形化のためのブロック１４（図３Ａおよび図３Ｂ内）によって使用されてよい。
【００７２】
[0090]  図１０は、本発明の一実施形態に係る可動物体を位置決めする方法１０００を示すフローチャートである。工程１００２において、第１自由度で可動物体を加速するように構成された１つ以上のリラクタンスモータを含むモータアセンブリが設けられる。工程１００４において、モータアセンブリによって加えられた力の量を示す少なくとも１つのフィードバック信号が提供される。工程１００６において、コントローラが設けられ、このコントローラは、少なくとも１つのフィードバック信号に基づいて少なくとも１つの制御信号を決定して少なくとも１つのフィードバック信号に基づくモータアセンブリによって加えられた力の量を調整するように構成される。工程１００８において、少なくとも１つの制御信号はモータアセンブリに供給されて、モータアセンブリによって加えられた力の量を調整する。そして方法１０００は終了する。
【００７３】
[0091]  図１１は、本発明の一実施形態に係る、図１０に示す方法と関連して使用され得る力調整を決定する方法１１００を示すフローチャートである。工程１１０２において、物体のための速度軌道計画に関連付けられた加速軌道計画が取得される。工程１１０４において、物体のための加速軌道計画に関連付けられた力軌道計画が取得される。工程１１０６において、リラクタンスモータによって加えられた力の量が、力軌道計画から求められる必要な力と比較される。工程１１０８において、力調整が比較に基づいて決定される。その後、力調整は、リラクタンスモータへの制御信号を介して提供される。そして方法１１００は終了する。
【００７４】
[0092]  図１２は、本発明の一実施形態に係る、図１０に示す方法の任意のさらなる工程を示すフローチャートである。工程１２０２において、対応するリラクタンスモータのコアと磁束保持バーとの間のギャップのサイズが、物体の各移動イベントに従って調整される。例えば、一実施形態において、図１３に示すフローチャートの工程１３０２に示すように、ギャップのサイズは、物体の強力加速より前に、最適値まで減少される。別の実施形態において、図１４に示すフローチャートの工程１４０２に示すように、ギャップのサイズは、強力加速の完了後、一定速度での物体の移動の最適値まで増加される。
【００７５】
[0093]  図１５は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置のショートストロークステージを位置決めする方法１５００を示すフローチャートである。工程１５０２において、モータアセンブリが設けられ、このモータアセンブリは、第１自由度でショートストロークステージを加速するように構成された１つ以上のリラクタンスモータを含む。各リラクタンスモータは、ショートストロークステージに関連付けられたロングストロークステージと連結されたコアと、ショートストロークステージに連結された磁束キャリアバーと、コアと磁束キャリアバーとの間のギャップとを含む。工程１５０４において、ギャップのサイズは、ショートストロークステージの各移動イベントに従って調整されて、対応するリラクタンスモータの寄生効果を最小限にする。そして方法１５００は終了する。
【００７６】
[0094]  図１６は、本発明の一実施形態に係る工程１５０６をさらに説明するフローチャートである。工程１６０２において、ギャップは、第１方向でのショートストロークステージの強力加速のための第１サイズに調整される。工程１６０４において、ギャップは、ショートストロークステージの一定速度のための第２サイズに調整される。工程１６０６において、ギャップは、第２方向でのショートストロークステージの強力加速のための第３サイズに調整される。そしてこの方法は、工程１５０８おいて継続する。
【００７７】
[0095]  図１７は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置のショートストロークステージを位置決めする方法１７００を示すフローチャートである。工程１７０２において、ショートストロークステージが、ショートストロークステージの第１端の１つ以上のリラクタンスモータおよび別のタイプの1つ以上の追加モータによって第１方向に加速される。工程１７０４において、ショートストロークステージは、その１つ以上の追加モータによって第１方向にほぼ一定速度で駆動される。工程１７０６において、ショートストロークステージは、ショートストロークステージの第２端の１つ以上のリラクタンスモータおよび1つ以上の追加モータによって第１方向と反対の第２方向に加速される。工程１７０８において、ショートストロークステージは、１つ以上の追加モータによって第２方向にほぼ一定速度で駆動される。工程１７１０において、ショートストロークステージの第１端および第２端の１つ以上のリラクタンスモータによって加えられた力の各量は、１つ以上のフィードバックセンサからの出力に基づいて、必要に応じて調整される。各フィードバックセンサは、１つ以上のリラクタンスモータのうちの対応する１つのリラクタンスモータによって加えられた力の量を感知するように構成される。そして方法１７００は終了する。
【００７８】
[0096]  図１８は、本発明の一実施形態に係る、図１７に示す方法の任意のさらなる工程を示すフローチャートである。工程１８０２において、対応するリラクタンスモータのコアと磁束保持バーとの間のギャップのサイズが、ショートストロークステージの各移動イベントに従って調整される。例えば、一実施形態において、ギャップのサイズは、ショートストロークステージの強力加速より前に、最適値まで減少される。別の実施形態において、ギャップのサイズは、強力加速の完了後、一定速度でのショートストロークステージの移動の最適値まで増加される。
【００７９】
[0097]  光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
【００８０】
[0098]  以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
【００８１】
[0099]  発明の概要及び要約の項目は、発明者が想定するような本発明の１つ又は複数の例示的実施形態について述べることができるが、全部の例示的実施形態を述べることはできず、したがって本発明及び請求の範囲をいかなる意味でも制限しないものとする。
【００８２】
[00100]  本発明を、複数の特定の機能の実施およびそれらの関係を示す機能構成ブロックを用いて説明してきた。これらの機能構成ブロックの境界は、説明の都合上、本明細書において任意に定義されている。これら特定の機能やそれらの関係が適切に実現されるかぎり、異なる境界を定義することができる。
【００８３】
[00101]  特定の実施形態に関する前述の説明は、本発明の全般的な特徴をすべて示すものであり、したがって当業者の知識を適用すれば、過度の実験を行わなくとも、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態などのさまざまな用途に対して容易に変更および／または改変を行うことができる。したがって、そのような改変や変更は、本明細書で提示した教示ならびに説明に基づき、開示した実施形態の等価物の趣旨および範囲内に収まるものとする。なお、当然ながら、ここで用いた語法や用語は説明のためであって限定を意図するものではなく、本明細書の用語あるいは語法は、上記教示や説明を考慮しながら当業者が解釈すべきものである。
【００８４】
[00102]  本発明の範囲は上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、添付の特許請求の範囲および等価物によってのみ規定されるべきである。
【図１】
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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５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
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