(57)【要約】【課題】可動オブジェクトにユーティリティを提供する導管を少なくとも部分的に支持するために導管シャトルを使用するリソグラフィ投影装置を提供する。【解決手段】アクチュエータは、１自由度の２相または３相モータ、および５自由度のローレンツアクチュエータを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置で、
−  放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
−  パターニング手段を支持する支持構造とを備え、パターニング手段が、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
−  基板を保持する基板テーブルと、
−  パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する装置システムと、
−  ６自由度でオブジェクトを駆動するアクチュエータとを備え、
上記アクチュエータが５自由度の小ストロークローレンツアクチュエータおよび１または２自由度の２相または３相モータを備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
【請求項２】
上記アクチュエータが、ローレンツアクチュエータと上記２相または３相モータとの両方に共通の磁気マトリクスステータを有する、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項３】
上記ローレンツアクチュエータおよび上記２相または３相モータのコイルが、上記磁気マトリクスステータの軸線に対して４５°である、請求項２に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項４】
上記コイルおよびステータが、上記２相または３相モータの上記１自由度での運動中に、上記ローレンツアクチュエータの上記コイルがほぼ、同じ極性の上記ステータの磁石上に留まるよう配置される、請求項３に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項５】
上記アクチュエータが、上記リニアアクチュエータと上記２相または３相モータ双方のコイルを備える平面コイルアセンブリアーマチャを有する、請求項１から４いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項６】
上記コイルアセンブリが、上記２相または３相モータの一部である中心組のコイルを備える、請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項７】
上記コイルアセンブリが２組の４個コイルを備え、各組のコイル４個が、２つの直交方向のうち一方で動作するためのものであり、上記ローレンツアクチュエータの一部である、請求項５または６に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項８】
上記コイルアセンブリが３組の２個コイルを備え、各組の２個コイルが、２つの直交方向のうち一方で動作するためのものであり、上記ローレンツアクチュエータの一部である、請求項５または６に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項９】
さらに、
−  可動オブジェクトにユーティリティを供給する導管と、
−  少なくとも部分的に上記導管を支持する導管シャトルとを備え、
−  上記導管シャトルが上記アクチュエータによって位置決め可能である、請求項１から８いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１０】
さらに、上記導管シャトルに関連する釣り合い質量を備え、上記アクチュエータが、上記釣り合い質量上に部分的に組み付けられ、上記導管シャトル上に部分的に組み付けられる、請求項８に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１１】
上記導管が、上記基板テーブルまたは上記支持構造の位置決め手段にユーティリティを供給する、請求項８または９いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１２】
上記アクチュエータが、釣り合い質量と上記支持構造または上記基板テーブル間に反応力を発生させ、それによって上記支持構造または上記基板テーブルを位置決めするためのものである、請求項１から７いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１３】
使用時に、上記釣り合い質量の重心および上記支持構造の重心が、ほぼ同じ水平面にある、請求項１１に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１４】
上記アクチュエータがさらに、上記アクチュエータの非駆動時にステータとアーマチャ間に引力を確保する強磁性材料を備える、請求項１から１３いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１５】
上記アクチュエータが、使用時に、アーマチャとステータ間のギャップがほぼ平面で、好ましくは垂直または水平になるよう配向される、請求項１から１４いずれか１項に記載のリソグラフィ投影装置。
【請求項１６】
デバイス製造方法で、
−  放射線感光材料の層で少なくとも部分的に覆われた基板を設けるステップと、
−  放射線システムを使用して放射線の投影ビームを設けるステップと、
−  投影ビームの横断面にパターンを与えるため、パターニング手段を使用するステップと、
−  放射線感光材料の層の目標部分にパターン形成した放射線ビームを投影するステップと、
−  ６自由度のアクチュエータを使用して、オブジェクトを位置決めするステップとを備え、
上記位置決めステップが、上記アクチュエータの２相または３相モータ、および上記アクチュエータの５自由度のローレンツアクチュエータを起動することを含む方法。
【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で、
−  放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
−  パターニング手段を支持する支持構造とを備え、パターニング手段は、所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成する働きをし、さらに、
−  基板を保持する基板テーブルと、
−  パターン形成したビームを基板の目標部分に投影する装置システムと、
−  ６自由度でオブジェクトを駆動するアクチュエータとを備えるリソグラフィ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において使用する「パターニング手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターンと一致するパターン化断面を与えるために使用し得る手段に当たるものとして広義に解釈されるべきである。また、「ライトバルブ」なる用語もこうした状況において使用される。一般的に、上記のパターンは、集積回路や他のデバイス（以下を参照）であるような、デバイスにおいて目標部分に作り出される特別な機能層に相当する。そのようなパターニング手段には以下が含まれる。すなわち、
−  マスク。マスクの概念はリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過（透過性マスクの場合）や選択的反射（反射性マスクの場合）を可能にする。マスクの場合、その支持構造は一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能であり、かつ、必要な場合、ビームに対して運動させることの可能なマスクテーブルである。
−  プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレイのまた別の実施形態では小さな複数のミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電作動手段を用いることによって、軸を中心に個々に傾けられている。もう一度言うと、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、それによりアドレスされたミラーはアドレスされていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子手段を用いて実行される。前述の両方の状況において、パターニング手段は１つ以上のプログラマブルミラーアレイから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許種出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。プログラマブルミラーアレイの場合、上記支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。
−  プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構成の例が米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。上記同様、この場合における支持構造も、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。簡潔化の目的で、本文の残りを、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを必要とする例に限定して説明することとする。しかし、こうした例において論じられる一般的な原理は、既に述べたようなパターニング手段のより広範な状況において理解されるべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この場合、パターニング手段はＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成する。そして、放射線感光材料（レジスト）の層が塗布された基板（シリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイから成る）にこのパターンを描像することが出来る。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。マスクテーブル上のマスクによるパターン形成を用いる現在の装置は、異なる２つのタイプのマシンに区分される。リソグラフィ投影装置の一タイプでは、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェハステッパと称されている。走査ステップ式装置と称される別の装置では、所定の基準方向（「走査」方向）にマスクパターンを投影ビームで徐々に走査し、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される。一般的に、投影装置は倍率係数Ｍ（一般的に、＜１）を有することから、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスクテーブルが走査される速度の係数Ｍ倍となる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から得ることが出来、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスにおいて、パターン（例えばマスクにおける）は少なくとも部分的に放射線感光材料（レジスト）の層で覆われた基板上に描像される。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種のプロセスを経る。露光後、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像フィーチャの測定／検査といったような他の工程を通る。このプロセスの配列は、例えばＩＣといったような素子の個々の層をパターン化するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。数枚の層が必要とされる場合には、全体プロセス、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第三版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【０００５】
簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて稼動する構成要素も備えることが出来る。こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。さらに、リソグラフィ装置は２つあるいはそれ以上の基板テーブル（および、あるいは２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」デバイスにおいては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。例えば、デュアルステージリソグラフィ装置について、米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号において記載がなされており、これは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。
【０００６】
ステージ、アクチュエータなど、リソグラフィ投影装置の様々な可動オブジェクトは、自身に提供すべき水、ガス、電力および制御信号などのユーティリティを必要とする。ユーティリティは、ケーブルおよびチューブなどの導管を通してオブジェクトに提供される。特に、導管という用語は、電力コード、信号キャリア、ガス管（例えばテーブルの気体支承部に気体を供給する）、真空管、冷却剤管などの品目を指す。マスクテーブル、基板テーブル、関連モータ、釣り合い質量およびセンサなど、真空室内にある可動オブジェクトは、その導管を介して（必要に応じて構成要素ごとに別個の導管導体を使用して）リソグラフィ投影デバイスのフレームに接続することができる。
【０００７】
導管が撓んだり、摩耗したり、可動オブジェクトの動作を妨害したりしないため、導管を支持し、少なくとも部分的に導管を支持するために、いわゆる「導管シャトル」を設けることが望ましい。導管シャトルは通常、マスクまたはウェハステージの位置決め精度の問題を引き起こす妨害力を低下させるため、別個のドライブを必要とする。アクチュエータは一般に、１自由度のロング／ストローク動作を担当するだけであるが、５自由度の支承または案内システムが必要である。
【０００８】
マスクステージは、走査方向に大きいストロークで移動可能でなければならない。マスクステージの全ドライブは、走査方向に大きいストロークを有する１つの高精度モータを、約＜１０ｎｍの位置精度を有する非走査方向の５自由度でストロークが小さいアクチュエータと組み合わせて形成することができる。
【０００９】
「ショートストローク、ロングストローク原理」が一般に当てはまるよう、大きいストロークで移動可能である高精度モータを構築することは、非常に困難である。この構成では、ショートストロークは、マスク／基板を含むマスク／基板テーブルを駆動する高精度６自由度ローレンツアクチュエータである。
【００１０】
ショートストロークモータを、粗ロングストロークモータに重ね合わせて、走査方向の大きい動作を可能にする。ロングストロークモータは、ショートストロークモータより低い精度で設計することができる。通常、ロングストロークの位置精度は１０〜５００μｍである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
１自由度でのロングストローク動作と残りの５自由度でのショートストロークおよび支承部を備えるアクチュエータを提供することが、本発明の目的である。アクチュエータは、重量も体積も小さく、真空に対応することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以上および他の目的は、本発明によれば、冒頭のパラグラフで指定され、上記アクチュエータが１自由度のローレンツアクチュエータおよび１または２自由度で２相または３相のモータを備えることを特徴とするリソグラフィ装置を提供することである。
【００１３】
この方法で、１自由度の大ストローク動作が、２または３相モータを使用して可能であり、ローレンツアクチュエータによって他の５自由度の小さい変位を、支承部として作動するよう制御することができる。他の５自由度では小さい変位しか必要でないので、整流２相または３相モータの代わりにローレンツアクチュエータなどの非整流アクチュエータを適用することができる。このようなシステムは、容易に作成され、真空に対応し、必要な体積が比較的小さい。というのは、ローレンツアクチュエータおよび２相または３相モータは、共通の磁気マトリクスステータを共有できるからである。
【００１４】
アクチュエータは、リニアモータと２相または３相モータとの両方に共通のＨａｌｂａｃｈ磁気マトリクスステータを有する。この構成にすると、高磁束になり、アクチュエータの体積を減少させるばかりでなく、生産費も削減する。
【００１５】
好ましい実施形態では、アクチュエータはローレンツアクチュエータと３相アクチュエータとの両方のコイルを備える平面コイルアセンブリアーマチャ（トランスレータ）を有する。したがって、別個の大ストロークモータ（Ｙドライブ）と５自由度磁気支承部との組合せを、１つの構成で達成する。何らかの追加の強磁性材料（地鉄）を加えることにより、重力補正を含むことができる。
【００１６】
本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法で、
−  少なくとも部分的に放射線感光材料の層で覆われた基板を設けることと、
−  放射線システムを使用して、放射線の投影ビームを設けることと、
−  投影ビームの断面にパターンを与えるため、パターニング手段を使用することと、
−  パターン形成した放射線ビームを放射線感光材料の層の目標部分に投影することと、
−  ６自由度のアクチュエータを使用してオブジェクトを位置決めすることとを含み、
上記アクチュエータが、５自由度のローレンツアクチュエータおよび１または２自由度の２相または３相モータを備えることを特徴とする方法が提供される。
【００１７】
本発明による装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、こうした装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、本発明による装置は、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当業者にとって明らかである。
【００１８】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。
【００１９】
本発明の実施例についての詳細説明を、添付の図面を参照に、例示の方法においてのみ行うものとする。
【００２０】
図面で、対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の独自の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置（ＬＰ）を示したものである。この図は、リソグラフィ投影装置の様々な部品を示すよう意図されている。この装置は、
−  この特別なケースでは放射線源ＬＡも備えた、放射線の投影ビームＰＢ（例えばＥＵＶ放射線）を供給する放射線システムＥｘ、ＩＬと、
−  マスクＭＡ（例えばレクチル）を保持するマスクホルダを備え、品目ＰＬに対して正確にマスクの位置決めを行う第一位置決め手段ＰＭに連結を行った第一オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
−  基板Ｗ（例えば、レジスト塗布シリコンウェハ）を保持する基板ホルダを備え、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め手段ＰＷに連結を行った第二オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
−  マスクＭＡの照射部分を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像する投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えばミラーグループ）とにより構成されている。ここで示しているように、本装置は反射タイプ（すなわち反射マスクを有する）である。しかし、一般的には、例えば（透過マスクを有する）透過タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターニング手段も使用可能である。
【００２２】
ソースＬＡ（例えばレーザで生成するか放電のプラズマソース）は放射線のビームを作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダＥｘといったようなコンディショニング手段を横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外部かつ／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調整手段ＡＭから成る。さらに、照明装置ＩＬは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢは、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有する。
【００２３】
図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にある（これは例えばソースＬＡが水銀ランプである場合に多い）が、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、ソースＬＡが作り出す放射線ビームは（例えば適した誘導ミラーにより）装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースＬＡがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求の範囲はこれら両方のシナリオを網羅するものである。
【００２４】
続いてビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡによって選択的に反射し、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二位置決め手段（および干渉計測手段ＩＦ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるよう、正確に運動可能である。同様に、第一位置決め手段は、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの運動は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）にて行われる。これについては図１に明示を行っていない。しかし、ウェハステッパの場合（走査ステップ式装置とは対照的に）、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に連結されるだけであるか、あるいは固定される。
【００２５】
ここに示した装置は２つの異なるモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがｘ方向および／あるいはｙ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢにより照射され得る。
２．走査モードにおいては、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Ｃが１回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、それによってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。
【００２６】
図１で示したように、基板テーブル位置決め手段ＰＷには、導管１０を通して空気、冷却剤、電力および信号などのユーティリティを供給する。導管１０は、ワイヤ、パイプ、チューブなどを備えてよい。導管１０はその一方端が位置決め手段ＰＷによって、他方端がその取り付け相手、例えば真空室の壁の側部に支持される。導管１０の両端の間では、導管は導管シャトル２０にも支持される。この方法で、導管シャトル２０は導管１０の重量の少なくとも一部を担う。
【００２７】
基板位置決め手段ＰＷがリソグラフィ投影装置（例えば真空室）内で移動すると、導管１０も位置決め手段ＰＷとともに移動する必要がある。導管１０の摩耗および撓みを最小にし、導管１０から位置決め手段ＰＷへと伝達される妨害力を最小にするために、導管シャトル２０は、図示のようにＹ方向で、つまり１自由度で基板位置決め手段ＰＷのロングストローク運動をコピーする。導管シャトル２０が５自由度支承部として作用するよう、導管シャトル２０は、他の５自由度でもさらに限定された範囲まで移動することができる。
【００２８】
導管シャトル２０は、６自由度を有するアクチュエータを使用して位置決めされる。アクチュエータは、５自由度を有するローレンツアクチュエータ、および１自由度を有する２相または３相モータを備える。導管シャトルアクチュエータのステータ１００が図２に図示され、導管シャトルアクチュエータのアーマチャ２００が図３に図示されている。ステータ１００およびアーマチャ２００については、以下で詳細に説明する。
【００２９】
導管シャトルアクチュエータのステータ１００は、Ｈａｌｂａｃｈ磁気マトリクスで構成することが好ましい。Ｈａｌｂａｃｈ磁気マトリクスは知られており、図２で分かるように複数の主要磁石１１０、１２０を備え、これはチェッカー盤の形式で配置される。正方形の縁が水平または垂直、つまり図２で示すように配向された場合に水平および垂直方向で隣接する主要磁石１１０、１２０は、マトリクスの面内外で反対方向の極性にし、したがって図２に示す（白い）主要磁石は、紙面に入る方向に分極され、図２で１２０とラベルされた主要磁石は、紙面から出る方向に分極される。したがって、各主要磁石１１０、１２０は、反対方向に分極された主要磁石によって水平および垂直方向に、同じ方向に分極された磁石によって対角線状に囲まれる。
【００３０】
主要磁石１１０、１２０はそれぞれ、４辺それぞれに関連する副次的磁石１３０を有し、これは主要磁石が磁気マトリクスの面から出る方向、または面に入る方向で分極されたかに応じて、関連する主要磁石の中心に向かう方向、または主要磁石１１０、１２０の中心から離れる方向に分極される。
【００３１】
図３に示すアーマチャ２００は、複数のコイルを備え、これはほぼ同じ面で組み付けられるが、そうである必要はない。コイル２１０、２２０、２３０は全て、それぞれコイルの導体を平面コイルアセンブリの面にほぼ直角の軸線に巻き付けるよう配向されるが、そうでなくてもよい。コイル２１０、２２０、２３０は全て同じ面にあってもよい。その結果、非常にコンパクトなステータになり、以下で説明するように、１自由度のロングストローク運動と残り５自由度でのショートストローク運動および支承が可能になる。
【００３２】
コイルアセンブリ２００の中心にあるコイル２１０は、Ｙ方向での大ストローク運動のため、制御ユニットによって３相モータとして駆動される。コイル２１０は、Ｚ方向に力を加えるためにも使用することができる。好ましい実施形態では、３相モータコイル２１０は６個のコイル、つまり３個で２組備える。１組の３個コイル、または３組以上を使用することも可能である。コイル２個を１組または複数組有する２相モータを使用することもできる。コイルアセンブリ２００の４隅には、それぞれ直交方向に、つまりＸおよびＹ方向に運動するためのコイルが配置される。このコイル４個の２組２２０、２３０は、ローレンツアクチュエータとして駆動され、したがってコイルアセンブリは５自由度で運動可能である。これによってアクチュエータが支承部として作用することができる。コイル４個の２組２２０、２３０は、３組のコイルで置換してもよい。このような構成では、各組のコイルが２個以上のコイルを備えることができる。アクチュエータは全て同じ面にあってよく、全てが同じオブジェクト間で作用する。ローレンツアクチュエータの異なるコイルの組に、電圧電源の直流電流で動力を与えることができる。ＸおよびＺ方向には副次的な変位しか必要ないので、ローレンツアクチュエータと相互作用する磁界は、ほぼ一定のままである。したがって、ローレンツアクチュエータの電力供給整流は必要ない。位置センサおよび制御フィードバックループと組み合わせると、コイル２１０はロングストローク方向に対して直角の方向にも起動することができる。
【００３３】
アクチュエータは、リソグラフィ投影装置のいかなる場所で使用することもでき、特に１自由度での大ストローク運動および他の５自由度での小ストローク起動および／あるいは支承を必要とするタスクに適している。アクチュエータは、容易に真空適合性にすることができ、したがって真空環境に適している。
【００３４】
図４は、使用時にステータ１００およびアーマチャ２００を相互に対して位置決めする方法を示す。図４から見られるように、コイルアセンブリ２００は、副次的磁石１３０の極性方向に対してほぼ４５°でＨａｌｂａｃｈ磁気マトリクス１００上に位置決めすることが重要である。言うまでもなく、使用時にはコイルアセンブリが磁気マトリクスに対して移動するにつれ、わずかな偏差が生じる。他の幾何学的形状も効果を示す。理解されるように、３相モータによってＹ方向に並進する場合、ローレンツアクチュエータのコイルは同じ極性の主要磁石１１０、１２０上に留まる。このため、非整流電力を供給することができる。Ｙ方向でのロングストローク変位は、２．０ｍ以上まででよく、他の方向のショートストロークはわずか数ミリメートル（約０．１から５ｍｍ）でよい。
【００３５】
他のコイルおよび磁石構成を使用することができるが、コイルアセンブリの全高が小さく、磁石の体積が小さいので、本明細書で説明するようなコイル構成が特に有利であることが理解される。追加の磁性材料または電磁石または永久磁石での重力補正を、空気ピストン、ばねなどのようにこのシステムに組み込めることが理解される。
【００３６】
図５は、アクチュエータを導管シャトル２０に組み込む方法を示す言うまでもなく、他の構成、例えば釣り合い質量を使用しない構成が可能である。しかし、導管シャトル２０は磁気マトリクスステータ１００が取り付けられた釣り合い質量２４を備えることが想定される。導管支持部材２２はコイルアセンブリアーマチャ２００に取り付けられ、したがって導管支持部材２２、例えばマスクまたは基板ステージは、コイルアセンブリ２００とステータ１００との間に反応力を生成することにより移動可能である。釣り合い質量２４には、当技術分野で知られているように、下側に支承部（空気支承部または機械的撓み）を設ける。磁気マトリクスステータ１００およびコイルアセンブリアーマチャ２００の面が垂直に配向された構成が、使用時には空間を最も効果的に使用すると考えられている。この方法で、Ｙ方向（紙面に入る、および紙面から出る方向）での大ストローク運動が容易に達成荒れ、磁気マトリクス１００およびコイル２２０、２３０を備えるローレンツアクチュエータの５自由度によって、非整流支承が可能になる。しかし、機械のレイアウトに応じて、他の配向の方が有利になることもある。
【００３７】
図６は、リソグラフィ投影装置内でマスクＭＡを位置決めするアクチュエータのさらなる使用法を示す。
【００３８】
マスク位置決め手段ＰＭは、釣り合い質量５５０およびマスクテーブルまたは支持構造ＭＴを備える。釣り合い質量５５０とマスクテーブルＭＴ間には本発明のアクチュエータにより力が発生し、その結果、マスクテーブルＭＴおよび釣り合い質量５５０が移動して、マスクＭＡをリソグラフィ投影装置内で位置決めする。
【００３９】
釣り合い質量５５０は、基板位置決め手段ＰＷも接続されたリソグラフィ投影装置のベースフレームＢＦから垂下する。釣り合い質量５５０の垂下５５５は、差圧真空シールを有する空気支承部によって、または可撓継手または他の方法によって実行してよい。
【００４０】
マスクテーブルＭＴは第一および第二部分５１０、５２０を含む。第二部分５２０は、１自由度の大ストロークモータおよび５自由度の小ストロークアクチュエータによって６自由度で位置決め可能である。小ストローク運動は、６個の小ストロークローレンツモータで６自由度での第一位置５１０から第二位置５２０への相対運動によって達成され、およびマスクＭＡは第一位置５１０に保持される。
【００４１】
本発明のアクチュエータは、Ｈａｌｂａｃｈ磁石アレイ５７０を釣り合い質量５５０に取り付けて、アクチュエータコイル５７５をマスクテーブルＭＴの第二位置５２０に取り付けた状態で、釣り合い質量５５０とマスクテーブルＭＴの第二部分５２０との間に配置される。磁石アレイ５７０およびマスク位置決め手段ＰＭのコイル５７５とは、前述し、図２、図３および図４で図示したようなアクチュエータと全体的に同じ構造であるが、異なる寸法、異なるコイルおよび磁石数などでもよい。好ましい実施形態では、磁石アレイ５７０を釣り合い質量５５０に取り付けて、コイル５７５をマスクテーブルＭＴの第二部分に取り付けるが、これらの部材の配置は別の方法もよい。
【００４２】
アクチュエータは、電源異常時に、マスクテーブルＭＴが落下しないよう、これを釣り合い質量５５０に取り付けられるよう設計することが好ましい。これは、鉄５７７、またはちょうど既に存在するコイルなど、他の強磁性材料をマスクテーブルＭＴ上に設けることによって達成することができる。
【００４３】
このアクチュエータをこの状況で使用することは有利である。というのは、これによって２相または３相水平（Ｙ）モータとの組合せで、Ｚ、Ｒｘ、ＲｙおよびＸ、Ｒｚ方向にて５自由度の非接触位置制御が可能になるからである。アクチュエータの２相または３相モータを使用して、Ｙ方向の大ストローク起動が容易に達成される。ローレンツアクチュエータを使用して、支承が達成される。
【００４４】
釣り合い質量５５０とマスクテーブルＭＴの重心を、それぞれ６１０および６２０で示す。釣り合い質量５５０とマスクテーブルＭＴが相対的に運動しても、ベースフレームＢＦにトルクがかかることがないよう、これらの重心６１０、６２０は、同じ水平面にあると有利である。
【００４５】
位置決め手段アセンブリの釣り合い質量５５０で使用中に発生し得るドリフトを抑制するため、ベースフレームＢＦと釣り合い質量５５０の間にアクチュエータ、ばねまたはダンパを配置することができる。Ｙ方向での（つまり２または３相モータの自由度での）運動は、約４００〜２０００ｍｍであり、１〜２ｍになることもある。
【００４６】
ユーティリティは、導管５８０を通してマスクテーブルＭＴに提供する。導管は、パイプ５９２および蛇腹５９０構成内に配置することにより真空から遮蔽され、真空差圧シール５９５によって、導管を中に配置したパイプ５９２を、真空室壁の一部を形成するベースフレームＢＦに対して移動させることができる。蛇腹５９０によって提供される可撓性は、運動の自由を提供し、したがってマスクテーブルＭＴがパイプ５９２によって不当に拘束されることがない。蛇腹５９０およびパイプ５９２構成の代替方法は、導管５８０を可撓性チューブまたはケーブル内に配置にすることによって、これを覆うことである。
【００４７】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。本説明は本発明を制限する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。
【図２】Ｈａｌｂａｃｈ磁気マトリクスステータを平面図で示したものである。
【図３】６自由度の導管シャトルアーマチャのコイル構成を平面図で示したものである。
【図４】６自由度のアーマチャおよびステータの相対的位置決めを示したものである。
【図５】本発明の好ましい実施形態による釣り合い質量と導管シャトル間のアクチュエータの位置決めを示したものである。
【図６】リソグラフィ投影装置内でマスクテーブルと釣り合い質量との間に使用された場合、アクチュエータの配置を示したものである。
【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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