CN1456936A - 平版印刷设备及器件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用来对平面电动机间距转矩进行补偿的装置，其中的间距转矩并非装置固有特性。可计算并累加所给定一组力的间距转矩，其中的这组力是理想条件下平面电动机内每一个发力体需要加上的力。确定出每一发力体的校正力，从而使校正的净作用等于前面所确定的间距转矩并与之方向相反。

Description

平版印刷设备及器件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种器件制造方法，其包括以下步骤；

—提供一基底，其至少被一层辐射敏感材料部分地覆盖；

—用一辐射系统来提供一辐射射束；

—采用构图装置来提供横截面具有一定图案的射束；

—将该图案化的射束投射到辐射敏感材料层的目标部分上；

—用一平面电动机对基底和构图装置中的一个进行定位，所述平面电动机包括多个线圈组，每一个线圈组都在一给定方向上给平面电动机的运动部分形成至少一个主力以及至少一个与该主力相关的伴随转矩；

—确定对平面电动机进行定位所需的主力。

背景技术

这里所用术语“构图装置”应被广义理解为能用来提供具有图案化的横截面的入射射束的装置，其中的图案对应于基底目标部分中所要形成的图案；本说明中还用了术语“光阀”。通常，所述图案对应于器件中目标部分内形成的特定功能层，如集成电路或其它器件(参见下文)。这类构图装置例如包括：

—一掩膜。平版印刷中掩膜是一个公知概念，其包括二位型掩膜、交替相移掩膜和衰减相移掩膜以及各种混合型掩膜。将这类掩膜布置在射束中可使射到掩膜上的射线根据掩膜的图案有选择地透射(在透射掩膜的情况下)或反射(在反射掩膜的情况下)。在使用掩膜时，通常用一个掩膜台作为掩膜支撑结构，从而确保掩膜固定在入射射束中的所需位置上，并且在需要时也可相对于射束相对移动。

—一可编程的镜阵。这样的装置的一个例子是可读取矩阵表面，其具有一粘弹性控制层和一反射面。该装置的基本原理是(例如)反射面的读取区域将入射光线反射成衍射光线，而未读取区域则将入射光线反射成非衍射光线。采用合适的滤波器可将非衍射光线从反射束中过滤掉，而仅留下衍射光线，以此方式，光束就根据可读取矩阵表面的读取图案形成图案。另一可编程镜阵的例子采用一组以矩阵布置的小镜子，每一个小镜子都可在加上一合适的局部电场后或者通过压电执行装置而各自独立地绕一轴倾斜。同样，这些镜子为可读取矩阵式的，这样被读取的镜子就将入射的射束以不同的方向反射到未读取的镜子上，此时反射光束就根据可读取矩阵镜子的读取图案形成图案。可采用合适的电子装置来进行所需的矩阵读取。在上述两种情况下，构图装置可包括一个或多个可编程镜阵。关于镜阵的详细信息例如可参见以下文献：美国专利US5,296,891和US5,523,193，以及PCT专利文献WO98/38597和WO98/33096，这里将其以参考的形式并入本申请。在采用可编程镜阵时，所述的支撑结构可采用例如框架或台的形式，根据需要可做成固定或移动式的。

—一可编程LCD阵列。这样的结构的一个例子参见美国专利文献US5,229,872，这里将其以参考的形式并入本申请。如上所述，此时的支撑结构例如可采用框架或台的形式，根据需要可做成固定或移动式的。

为了简化起见，本说明书下面的内容在某些地方直接以举例的形式来说明掩膜和掩膜台，然而这类示例中所讨论的基本原理可适用于上述更为广泛的构图装置。

平版印刷投射装置例如可用于集成电路(IC)的制造。此时，构图装置可生成一个与各层IC相对应的电路图案，并且该图案可成像到基底(硅晶片)的目标部分(如，其包括有一个或多个管芯)上，其中该基底上涂覆有一层辐射敏感材料(层)。一般来说，单晶片包括一整套邻接的目标部分，这些目标部分一次一个地被投射系统依次照射。在现有的采用掩膜台上的掩膜来构图的设备中，存在两类明显不同的机器。在其中一类平版印刷投射设备中，每次都将整个掩膜图案曝光于一个目标部分上来照射该目标部分，这类装置通常被称为晶片步进器。在另一类通常被称为步进扫描的装置中，在投射射束下沿给定的基准方向(扫描方向)连续地扫描掩膜图案来照射各个目标部分，同时也同步扫描平行或反平行方向的基底台。通常来讲，由于投射系统具有放大系数M(其通常＜1)，因此扫描基底台的速度V即为扫描掩膜台速度的M倍。详细内容可参见例如US6,046,792中所描述的平版印刷设备，这里将其以参考的形式并入本申请。

在采用平版印刷投射装置进行制造的过程中，图案(如掩膜内的图案)要成像到一个其上至少部分覆盖有辐射敏感材料(抗蚀剂)的基底上。在成像步骤之前，可对基底进行各种工序，如上底漆、涂覆抗蚀层以及软烘(soft bake)。在曝光之后，可对基底进行其它的处理如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘以及测量/检验成像特性。这组工序是在器件(如IC)的各层上构成图案的一个基础。然后对形成图案的层进行各种加工，如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化处理、化学—机械抛光等，每一个层都要进行所有这些操作。如果需要形成多个层，则每一个新层上都要重复进行这些工序或其变化形式。最后，基底(晶片)上就形成了一组器件。然后通过例如切割或锯割技术将这些器件彼此分开，然后将各个器件安装在一载体上或与一个引线连接等。关于这些操作的详细内容例如可参见McGraw Hill Publishing Co公司于1997出版的《Microchip Fabrication：A Practical Guide to Semiconductor Processing》的第三版，其作者为Peter van Zant，出版号为ISBN0-07-067250，这里将其以参考的形式并入本申请。

为了简化起见，投射系统在后面被称为“透镜”，然而该术语应被广义理解为包含了各类投射系统，例如光学折射装置、光学反射装置以及光学折射和反射装置。投射系统还可包括根据任何一种设计类型进行操作以对辐射射束进行导向、成形或控制的部件，下文中这些部件组合或单独也可被称为“透镜”。此外，平版印刷装置可以具有二个或多个基底台(和/或两个或多个掩膜台)。在这类“多级”设备中，可平行布置其它的台，或者在对一个或多个台进行预处理的同时将一个或多个其它的台进行曝光。例如，US5,969,441和WO98/40791中就描述了二级平版印刷装置，这里将其以参考的形式并入本申请。

图2所示为一公知的用来对构图装置和/或基底台进行定位的平面电动机。关于平面电动机的详细内容可参见WO01/18944A，这里其以参考的形式并入本申请。图2所示的平面电动机包括静止部分1和运动部分2。静止部分1包括多个永磁体3、4、5，其固定在载体上。这些磁体布置成行6和列7。

图3详细地展示了平面电动机的静止部分1，其中示出了磁体的取向。箭头表示磁体的磁极化方向。在每一行6和列7中，相邻主磁体3、4取向为使磁极化方向反向平行并与平面电动机静止部分1的平面垂直。在每两个主磁体3、4之间布置有附加磁体5，从而构成了所谓的Halbach结构。即，附加磁体5布置成其磁极化垂直于主磁体3、4的磁极化。

图4详细地展示了现有平面电动机的运动部分2。为了方便起见，图中定义了一组正交坐标轴X、Y和Z，如图所示轴X和Y位于平面电动机的平面内，轴Z垂直于平面电动机的平面。平面电动机运动部分2的质心20用作原点。平面电动机的运动部分2包括八个安装在一基座19上的线圈组11到18。每一线圈组都备有三相交流电从而使线圈组即“发力体”根据它们的取向在X或Y方向产生力以及在Z方向产生力。发力体成对布置。如图4所示，发力体11、12以及13、14取向成使其主轴为Y轴方向。这样，这些发力体就能产生沿X方向以及Z方向的力。剩下的发力体15、16以及发力体17、18在取向为使其主轴为X轴方向。这样这些发力体就能产生沿Y方向以及Z方向的力。为了在运动部分2上产生X方向的力，应对第一对X发力体11、12以及第二对X发力体13、14一致地进行操作。当第一对X发力体11、12以及第二对X发力体13、14沿相反方向操作时，平面电动机的运动部分2上就形成绕Z轴的转矩。同样，为了在运动部分2上形成Y方向的力，应对第一对Y发力体15、16以及第二对Y发力体17、18一致地进行操作。当第一对Y发力体15、16与第二对Y发力体17、18沿相反方向操作时，就形成绕Z轴的转矩。为产生沿z方向的力，使所有发力体11至18一致地产生Z方向力。使第一对Y发力体15、16和第一对X发力体11、12一致地操作从而产生Z方向力并相反地操作第二对Y发力体17、18和第二对X发力体13、14或者使第一对X发力体和第二对Y发力体一致地操作并相反地操作第二对X发力体和第一对Y发力体就分别形成绕X轴和Y轴的转矩。

对上述方式形成的力进行组合，就可在六个自由度(即X、Y和Z轴方向以及绕X、Y和Z轴)上对平面电动机运动部分2的位置和速度进行控制。发力体11到18的Z方向力用来承载装置运动部分2的重量，因此不再需要单独的承载件。如图2所示，平面电动机被操作成使运动部分2的X、Y轴相对于静止部分1的永磁体的行6永磁体和列7方向大约呈45度。

然而，除了Z方向力以及X和Y方向中的一人力之外，发力体11至18中每个发力体还会形成伴随转矩。X发力体绕Y轴产生转矩，Y发力体绕X轴产生转矩。所产生的转矩是发力体沿Z方向产生的力、发力体沿X或Y方向产生的力以及发力体在X或Y方向的位置的函数。该伴随转矩被称为“间距转矩”(pitch torque)。

现有结构的平面电动机中X和Y发力体成对出现从而平衡间距转矩的作用。为此，一对发力体中各发力体之间偏差τ/2。该位置偏差设定为平面电动机静止部分1中永磁体布置间距τ的一半(即，图2中所示以相同取向排列的永磁体对角线之间距离的一半)。将位置偏差设定为距离τ/2会使一对发力体中的一个发力体产生的间距转矩精确地抵偿该对发力体中另一个发力体所产生间距转矩。因此，该对发力体的净间距转矩为零。

然而，成对提供发力体也有缺点。其使所需的发力体数目翻了一翻，由此增加了平面电动机运动部分的质量及其在X-Y平面内的尺寸。其还会增加三相放大器的数目(在发力体对的三相电流系统之间需要有90度的相位差，这样每一对发力体都需要两个三相放大器)以及控制系统的复杂程度。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种器件制造方法，其采用一平版印刷装置，例如上述的平版印刷装置，其中不必使用附加的发力体和放大器就能补偿间距转矩。

该目的以及其他目的是通过开头段中所述的本发明器件制造方法实现的，其特征在于：

—确定每一个所需主力的校正量，这样校正作用至少能部分地补偿平面电动机运动部分上伴随转矩的总和；以及

—给线圈组提供控制信号从而产生包括有校正量的主力。

本方法提出了一种完全不同的机理来处理现有技术中的间距转矩。其优点在于，平面电动机运动部分不需要附加的用于补偿的线圈组就能减少平面电动机内线圈组产生的间距转矩。因此，可通过参数的控制而不是设备的物理改变来调节转矩。

特别是，该校正量可由所需的主力导出，而不必监测所需运动和测得运动之间的差并从该运动中导出校正量。由此可大大降低运动中的整体误差。

本方法中用于补偿的伴随转矩尤其是指那些由每个线圈组产生的并绕一垂直于主力方向的轴作用的转矩，其中的主力由该线圈组产生且其方向平行于线圈组内的线圈平面。

确定校正量的步骤可通过以下操作进行：在没有校正量的条件下，计算出所需由线圈组施加的所需主力所会产生的伴随转矩；然后确定线圈组中增补主力的和，其中该增补主力的和在平面电动机运动部分上所产生的转矩等于伴随转矩之和并与之相反。然后将这些附加力用作校正量。

补偿间距转距的步骤采用前向控制指令大大地降低了间距转矩的作用。

作为选择，确定校正量的步骤可通过以下操作进行：为每一个所需的主力确定校正量，这样当线圈组提供校正量以及所需的主力的和时，主力以及伴随转矩的作用之和就与进行定位步骤所需的力和转矩基本相等。

产生补偿的步骤很有益处，这是因为基本上消除了伴随间距转矩的作用。

本发明另一方面是提供一种用来控制平版印刷投射装置的计算机程序，所述计算机程序包括编码装置，其用来命令设备完成以下步骤：

—用一平面电动机对基底和构图装置中的一个进行定位，所述平面电动机包括多个线圈组，每一个线圈组都在一给定方向上给平面电动机的运动部分形成至少一个主力以及至少一个与该主力相关的伴随转矩；以及

—确定对平面电动机进行定位所需的主力；

其特征在于所述计算机程序进一步包括用来命令设备完成以下操作步骤的编码装置：

—确定每一个所需主力的校正量，这样校正作用至少能部分地补偿平面电动机运动部分上伴随转矩的和；以及

—给线圈组提供控制信号从而产生包括有校正量的主力。

本发明另一方面是提供一种平版印刷投射设备，其包括：

—一投射系统，其用来提供一辐射射束；

—一支撑结构，其用来支撑构图装置，该构图装置用来根据所需图案射束图案化；

—一基底台，其用来固定基底；

—一投射系统，其用来将该图案化的射束投射到基底的目标部分上；

—一平面电动机，其用来对基底台和构图装置中的一个进行定位，所述平面电动机包括多个线圈组，每一个线圈组都在一给定方向上给平面电动机的运动部分形成至少一个主力以及至少一个与该主力相关的伴随转矩；

—一用来确定对平面电动机进行定位所需的主力的装置，

其特征在于所述装置进一步包括：

—一用来确定每一个所需主力的校正量以使校正作用能减少平面电动机运动部分上伴随转矩的和的装置；以及

—一用来给每个线圈组提供控制信号从而在每个线圈组上都施加所需主力以及校正量的和的装置。

尽管在制造IC的过程可参考本发明说明书中的设备，但应知道这类装置还有许多其它的用途。例如，其可用来制造集成光学系统、光导以及磁畴存储器的检测图案、液晶显示板、簿膜磁头等。本领域普通技术人员都知道在本申请上下文中，术语“光网”、“晶片”或“管芯”可分别由更为广义的“掩膜”、“基底”以及“目标部分”所代替。

本文中，术语“射线”和“射束”包括所有的电磁射线，其中包括紫外线(如波长为365、248、193、157或126nm的射线)以及EUV(超紫外线，如波长在5-20nm的射线)以及粒子束如离子束或电子束。

附图说明

现在参见附图以举例的方式来描述本发明的实施例，其中：

图1所示为根据本发明一实施例的平版印刷投射装置；

图2所示为传统设计的平面电动机；

图3详细地展示了平面电动机的静止部分；

图4所示为传统结构的平面电动机的运动部分；

图5所示为本发明平面电动机的运动部分；

图6所示为本发明另一可选的平面电动机的运动部分；

图7为本发明平面电动机控制系统的组成；

图8所示为本发明另一可选的平面电动机控制系统的组成；

图9进一步展示了本发明平面电动机控制系统的组成；

图10为用来补偿间距转矩的公式。

附图中相同标记表示相同的部件。

具体实施方式

图1示意性地展示了本发明一特定实施例的平版印刷投射装置，该装置包括：

一辐射系统Ex、IL，其用来提供射线(如EUV射线)的投射\束PB，这里其还包括一个射线源LA；

第一目标台(掩膜台)MT，其带有一掩膜固定器以便固定掩膜MA(如光网)，其还与第一定位装置相连以便使掩膜相对于物品PL精确定位；

第二目标台(基底台)WT，其带有一基底固定器以便固定基底W(如涂有抗蚀剂的硅晶片)，其还与第二定位装置相连以便使基底相对于物品PL精确定位；

一投射系统(“透镜”)PL(如，镜组)，其用来将掩膜MA上受照射的部分到基底W的目标部分C上(例如，其包括有一个或多个管芯)。

如这里所述，该装置为反射型装置(如，具有一个反射掩膜)。然而，一般来讲，例如其也可是透射型(如具有一透射掩膜)。作为选择，该装置可采用另一种构图装置如上述类型的可编程镜阵。

射线源LA(如，激光产生或放电等离子源)产生一束射线。该射线束直接进入一照明系统(照明器)IL中，或者在横向穿过调整装置如波束放大器Ex之后再进入照明系统。照明器IL可包括调节装置AM以便对波束强度分布的外径和/或内径范围(通常被分别称为外σ和内σ)进行设定。此外，其通常还包括其它各种部件如积分器IN和聚光器CO。这样，射到掩膜MA上的射线束PB在其断面上就具有所需的均匀度和强度分布。

关于图1应当注意，射线源LA可布置在平版印刷投射设备的壳体中(特别是在射线源例如是汞灯时更常是如此)，但也可远离平版印刷投射装置布置，其产生的射线束(例如借助合适的导向镜)被导入该设备中；后一种方式通常出现在射线源LA为受激准分子激光器的情况下。本发明及权利要求书均包括了这些情况。

接着，射线束PB与固定在掩膜台MT上的掩膜MA相交，并被掩膜MA有选择地进行反射穿过透镜PL，透镜PL将射线束PB聚焦到基底W的目标部分C上。借助于第二定位装置(以及干涉测量装置IF)，基底台WT可精确移动从而就能将不同的目标部分C定位于射束PB的路径中。同样，在将掩膜MA从掩膜库机械取出后或者在扫描的过程中，可用第一定位装置使掩膜MA相对于射线束PB的路径精确定位。通常来讲，目标台MT、WT的移动可借助于长行程模块(粗定位)以及短行程模块(细定位)来实现，图1中并没有清楚地展示出这两个模块。然而，在采用晶片步进器时(其与步进扫描装置相反)，掩膜台MT可以只与短行程执行器相连或固定。

所述装置可用于两种不同的模式：

1、在步进模式中，掩膜台MT基本保持不动，整个掩膜图像每次只投射到一个目标部分C上(即单“闪”)。然后将基底台WT沿X和/或Y方向进行移动从而使不同的目标部分C也能被射线束PB照到；

2、在扫描模式中，情况基本相同，只是给定的目标部分C并不曝露于单“闪”中，而是使掩膜台MT沿一给定的方向(即所谓的“扫描方向”如Y方向)以速度v移动，这样射线束PB就在一掩膜图像上扫描；同时，基底台WT以速度V＝Mv沿同向或相反的方向移动，其中M为透镜PL的放大系数(通常M＝1/4或1/5)。此时，就可曝光相对较大的目标部分C，而不会降低精度。

图5和6展示的是平面电动机运动部分25、35的布置。其主要区别在于发力体26-28、36-38并非传统设计中的成对布置。例如，图5中有两个独立的X发力体26、27，其一致地操作在X方向形成力；并且在彼此反向操作时形成绕Z轴的转矩。这里还有两个Y发力体28、29，两者一致地操作在Y方向形成力；并且在彼此反向操作时形成绕Z轴的转矩。当第一X发力体26与第一Y发力体28一致地操作在Z方向形成力，而第二X发力体27和第二Y发力体29反向操作时就会产生绕X轴的转矩。当第一X发力体26与第二Y发力体29一致地操作在Z方向产生力，而第二X发力体27和第一Y发力体28反向操作时就会绕Y轴产生转矩。图6所示运动部分35的控制与之相似，只是发力体26-28的布置更加紧凑。

但由于发力体没有成对布置，因此并没有在结构上对间距转矩进行补偿。X发力体产生的间距转矩Ty取决于该发力体在X方向产生的力Fx、在Z方向产生的力Fz以及该发力体在X方向的位置。同样，Y发力体产生的间距转矩Tx取决于该发力体在Y方向产生的力Fy、在Z方向产生的力Fz以及该发力体在Y方向的位置。

间距转矩可用下式来表示： $T{y}_{x1}=C_1\·F{x}_{x1}\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}\right)+C_2\·F{z}_{x1}\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(1\right)$ $T{y}_{x2}={-C}_1\·F{x}_{x2}\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}\right)+C_2\·F{z}_{x2}\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(2\right)$ $T{x}_{y1}=C_1\·F{y}_{y1}\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·y}{\mathrm{\τ}}\right)+C_2\·F{z}_{y1}\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·y}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(3\right)$ $T{x}_{y2}={-C}_1\·F{y}_{y2}\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·y}{\mathrm{\τ}}\right)-C_2\·F{z}_{y2}\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·y}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(4\right)$

其中：

Ty_{x_}表示：第一X发力体26、36以及第二X发力体27、37所产生的y间距转矩；

Tx_{y_}表示：第一Y发力体28、38以及第二Y发力体29、39所产生的x间距转矩；

Fx_{x_}表示：第一X发力体26、36以及第二X发力体27、37所产生的X方向力；

Fy_{y_}表示：第一Y发力体28、38以及第二Y发力体29、39所产生的y向力；

Fz_表示：由X和Y发力体26-29；36-39所产生的Z方向力；

x表示平面电动机的运动部分相对于静止部分上一预定位置在X方向的位置；

y表示平面电动机的运动部分相对于静止部分上一预定位置在Y方向的位置；

C1和C2表示常量，其对于由几何尺寸以及磁体的间距决定的平面电动机来说是特有的；

τ表示磁体的间距。

从这些公式可以计算，平面电动机运动部分25、35上的总间距转矩为： $T{y}_{\mathrm{tot}}=C_1\·(F{x}_{x1}-F{x}_{x2})\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}\right)+C_2\·(F{z}_{x1}-F{z}_{x2})\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(5\right)$ $T{x}_{\mathrm{tot}}=C_1\·(F{y}_{y1}-F{y}_{y2})\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}\right)+C_2\·(F{z}_{y1}-F{z}_{y2})\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·y}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(6\right)$

从该总间距转矩Ty_tot、Tx_tot公式(即公式5和6)可以看出，在图5和6所示的结构中，当X发力体和Y发力体分别布置成偏移(n+1/2)τ，并且X发力体内的出力部件相同，且Y发力体内的出力部件也相同时(Fx_x1＝Fx_x2，Fy_y1＝Fy_y2，Fz_x1＝Fz_x2，并且Fz_y1＝Fz_y2)，不会产生间距转矩。换句话说，当X发力体26、27一致地操作并且Y发力体28、29也一致地操作时是不会出现距转矩的。这种情况会在平面电动机运动部分上所需的整个力为X方向的力、Y方向的力、Z方向的力或者它们的组合时出现。然而，当X发力体26、27内的出力部件不同和/或Y发力体28、29内的出力部件不同时就会出现间距转矩。这种现象会在平面电动机运动部分例如在加速过程中需绕X、Y或Z轴中任何一个产生转矩时出现。

对于给定的需要加到平面电动机运动部分25上的力和转矩组合来说，公式5和6用来确定将产生的间距转矩。然后，计算补偿转矩和施加到每一个发力体从而产生补偿转矩的力。这一点参见图7。确定平面电动机运动部分所需的力和转矩，由此在步骤41计算出每一个发力体内所需的力。在步骤42，计算平面电动机运动部分上由发力体上的力所产生的总间距转矩。然后在步骤43，计算每一个发力体内用来抵销间距转矩所需的力。在步骤44，将这些抵销力与每一个发力体内在没有间距转矩的情况下需要的力相加以抵销间距转矩。然后在步骤45中，进行变换算法以确定四个发力体中每个发力体的三个相中每一相所需施加的电流从而在每个发力体内产生所需的力。

尽管需要用来补偿间距转矩的抵销力自身也会产生间距转矩，但其幅值明显低于图5和6所示结构中的初始间距转矩。可用迭代法来确定用来抵销前次确定的抵销力所产生的间距转矩的后来的抵销力。重复进行这种方法直至所产生的间距转矩低于给定的阈值。注意，随着第一和第二X发力体以及第一和第二Y发力体作用点之间的力臂降低，这种形式的间距转矩的补偿作用也随着降低。

表1所示为运动部分25采用图5所示布置时带和不带转矩补偿的平面电动机内所产生的转矩对比表。如表所示，补偿明显地降低了所需转矩的误差。

实施例2

图8所示为根据本发明第二实施例用来补偿发力体内间距转矩的方案的示意图。在步骤50中，确定平面电动机运动部分所需的力和转矩。然后在步骤51中，控制系统确定应施加到发力体上的主力指令，这样在主力以及该主力所产生的伴随间距转矩组合起来时，其和就等于步骤50中所确定的平面电动机运动部分中所需的力和转矩。然后将主力指令加到变换算法55为四个发力体中的每一个发力体的三相提供所需的电流。

为了实现步骤51，需要建立一些数学模型。下面的公式就是在没有间距转矩时对理想状态下的平面电动机运动部分建立数学模型。为了提供唯一的答案，该模型要求X发力体的Z方向发力部件只提供Z方向合力的一半，X发力体的X方向发力部件只提供绕Z轴转矩的一半。本发明的实施例还可采用其它模型，其条件不同，下面公式中所示等效特征矩阵的行列式不为零。

Fx、Fy和Fz为平面电动机运动部分上的合力，即所需的力。Tx、Ty和Tz为平面电动机运动部分绕各轴产生的转矩，即所需的转矩。如前所述，Fx_表示所代表的发力体(x1或x2)在X方向产生的力；Fy_表示所代表的发力体(y1或y2)在Y方向所产生的力；Fz_表示所代表的发力体(x1，x2，y1或y2)在Z方向所产生的力。发力体的作用点相对于平面电动机运动部分25、35的质心30、40的坐标用x、y或z表示，其中下标代表的是发力体(x1，x2，y1或y2)。在本模型中，假定所有发力体的作用点相对于质心30、40在Z方向的位置都相同。本模型中还假定x_x1＝x_x2，y_x1＝y_x2，x_y1＝x_y2并且y_y1＝y_y2。所有这些假定条件都不是本发明的本质特征，而只是优选的，因为它们减少了计算复杂性的特征。

当间距转矩引入模型时，该公式变为(8)

其中

$\mathrm{\θ}=C_2\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·y}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(10\right)$ $\mathrm{\α}=C_1\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}\right)---\left(11\right)$ $\mathrm{\β}=C_2\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})---\left(12\right)$

间距转矩参数、θ、α和β与上面对第一实施例描述的那些参数相同。

该模型使我们可以确定每一个发力体中所需的力Fx_x1到Fz_y2，以产生作为整体的平面电动机运动部分上的所需力和转矩Fx和Tz。翻转公式8中的8×8矩阵，我们可以得到下面的公式，藉此可由平面电动机运动部分所需的全部力和转矩来确定出每一个发力体所需的主力。(13)其中D＝(y_x1·x_y1-β·θ+x_x1·y_y1+x_x1·θ-β·y_y3)         (14)

发现计算中每一个X和Y发力体的许多项只简单地是其它X或Y发力体许多项的负数就能减少计算确定每一个发力体中所需力所用的计算次数。、θ、α和β(以及D)均取决于平面电动机运动部分的位置，因此必须随着电机的操作而更新。

每一次均可计算出每一发力体内所需的所有力，并对计算值进行更新。作为选择，可预先在一位置范围内计算出某些计算值如、θ、α和β的值(其中唯一的变量为平面电动机运动部分相对于静止部分的位置)，并将其保存在存贮器中。然后从存贮器中取出合适的值来完成其余的计算。所需数值的位置范围是平面电动机运动部分质心相对于静止部分一个磁体位置范围。当质心相对于静止部分中的另一磁体具有相同的位置时，平面电动机运动部分的其它位置具有相同的、θ、α和β值，其中另一磁体的磁极化方向平行于第一磁体的磁极化方向。第三实施例

第三种用来补偿发力体所形成的间距转矩的方法是提供一种学习算法如神经元网络，该算法经训练后能够为每一个发力体提供正确的出力指令(或者是直接提供每个发力体必需的三相电流)从而在平面电动机运动部分上形成全部所需的力和转矩。

在所有这些实施例中，间距转矩的补偿仅是控制系统用来控制平面电动机运动部分的一部分。图9进一步展示了控制系统的组成。在步骤60中，要确定出装在平面电动机运动部分上的掩膜或基底上的目标区域所需的加速度(包括直线加速度和旋转加速度)。在步骤61即所谓的“增益计划”中，要确定出平面电动机运动部分所需的加速度62从而形成目标区域所需的加速度。接着，用步骤63即所谓的“增益平衡”来确定出平面电动机运动部分所需的力和转矩64。

步骤63要考虑平面电动机中间部分上的力而不是发力体所产生的力。这些力例如可包括平面电动机运动部分的重力以及外力如来自电缆支架。增益平衡中还要考虑发力体产生的每个力的作用点的位置。此时，增益平衡过程63的结果是每一个发力体所需的理想的力64。然而，该结果没有考虑间距转矩。因此，在步骤65中要对间距转矩进行补偿。然后，将每一发力体内所需的实际力提供到变换算法66中以便确定四个发力体中每一个发力体的三相中每相所需的电流。关于增益计划的详细内容可参见号为02250966.5的欧洲专利申请，这里将其以参考的形式并入本申请。

可采用上述的任何一种方法来进行间距转矩补偿。例如第一实施例中如图7所示的步骤42至44。在第二实施例中，公式13已考虑到了发力体作用点的位置因素。因此增益平衡中仅需考虑作用在平面电动机运动部分上的其它力，并确定运动部分整体所需的全部力和转矩。作为选择，最好进行一个标准增益平衡处理，由此形成每一个发力体内所需的力，并从该结果确定出所需的要提供给发力体的出力指令以便对间距转矩进行补偿。在用第二实施例的方法实现这一操作时需要进行进一步的处理。为了简化起见，公式7可简写为： $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Fx}\\ \mathrm{Fy}\\ \mathrm{Fz}\\ \mathrm{Tx}\\ \mathrm{Ty}\\ \mathrm{Tz}\\ 0.5\·\mathrm{Fz}\\ 0.5\·\mathrm{Tz}\end{array}\right]=\left[A_{\mathrm{ideal}}\right]\·\left[F_{\mathrm{ideal}}\right]---\left(15\right)$

其中[A_ideal]为每一个发力体内的力以及平面电动机运动部分上全部的力和转矩之间的理想关系的8×8矩阵模型。同样，上面的公式8可简写为： $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Fx}\\ \mathrm{Fy}\\ \mathrm{Fz}\\ \mathrm{Tx}\\ \mathrm{Ty}\\ \mathrm{Tz}\\ 0.5\·\mathrm{Fz}\\ 0.5\·\mathrm{Tz}\end{array}\right]=\left[A_{\mathrm{real}}\right]\·\left[F_{\mathrm{real}}\right]---\left(16\right)$

其中的[A_real]为模型中包括间距转矩时的8×8矩阵。将这两个公式合并并重新排列可得下面的公式：

[F_real]＝[A_real]^-1[A_ideal][F_ideal]

因此，我们就在实际力[F_real]和理想力[F_ideal]之间得到一个关系式，其中实际力[F_real]是考虑到间距转矩而必须提供给发力体的实际力，其中理想力[F_ideal]为增益平衡步骤63中确定的理想力。为了方便起见，附图的图10中示出了公式17的展开形式。还有，由于X和Y发力体中所需每一力的许多项都是其它X和Y发力体所需项的负数，因此所需的计算减少。如前所述，、θ、α和β(以及D)均取决于平面电动机运动部分的位置，因此必须随着电机的操作而更新。

尽管上面描述的是本发明特定的实施例，但显然本发明还可以不同于上述方法的其它形式实现。因此说明书不是用来对本发明进行限定。

表1.所需转矩在有和没有补偿时的偏差

	未补偿时，最大/最小		补偿时，最大/最小
					所需的转矩	实际Tx[Nm]	实际Ty[Nm]	实际Tx[Nm]	实际Ty[Nm]
Tx＝1Nm	1.03/0.97	0.066/-0.066	1.003/0.995	+5e-4/-4e-3
					Ty＝1Nm	0.066/-0.066	1.03/0.97	+4e-3/-5e-4	+1.003/+0.995
Tz＝1Nm	+4e-2/-4e-2	+4e-2/-4e-2	+3e-3/-3e-3	+3e-3/-3e-3
					Tx＝Ty＝Tz＝1Nm	1.054/0.946	1.104/0.896	1.008/0.994	1.002/0.993

Claims (9)

1、一种器件制造方法，包括以下步骤：

—提供一基底，其至少被一层辐射敏感材料部分地覆盖；

—用一辐射系统来提供一辐射射束；

—采用构图装置来提供横截面上具有一定图案的射束；

—将该图案化的辐射射束投射到辐射敏感材料层的目标部分上；

—用一平面电动机对基底和构图装置中的一个进行定位；所述平面电动机包括多个线圈组，每个线圈组都在一给定方向上给平面电动机的运动部分产生至少一个主力和至少一个与该主力相关的伴随转矩；

—确定实现对平面电动机进行定位所需的主力；

其特征在于，

—确定每一个所需主力的校正量，从而使校正作用至少部分地补偿平面电动机运动部分上的伴随转矩的和；以及

—给线圈组提供控制信号以产生包括校正量的主力。

2、如权利要求1所述的器件制造方法，其中所述校正量由所需的主力导出。

3、如权利要求1或2所述的器件制造方法，其中由每一线圈组产生的伴随转矩绕一与所述至少一个主力的方向垂直的轴作用，所述至少一个主力是由所述线圈组产生的并平行于线圈组内的线圈平面。

4、如权利要求1至3中任一所述的器件制造方法，其中所述确定校正量的步骤包括：

—在没有校正量的条件下，计算出由线圈组施加的所需主力会产生的伴随转矩；

—确定线圈组中的附加主力的合，其中该附加主力的合在平面电动机运动部分上所产生的转矩等于伴随转矩之和并与之相反；

—将这些附加力用作校正量。

5、如权利要求1至3中任一所述的器件制造方法，其中所述确定校正量的步骤包括：

为每一个所需的主力确定校正力，从而当通过线圈组施加校正力以及所需的主力的和时，主力以及伴随转矩的作用之和就与实现定位步骤所需的力和转矩基本相同。

6、如权利要求5所述的器件制造方法，其中采用下式来进行确定所需的抵销力的和以及所需的主力的步骤：

其中：

$\mathrm{\θ}=C_2\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·y}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})$ $\mathrm{\α}=C_1\·\sin \left(\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}\right)$ $\mathrm{\β}=C_2\·\sin (\frac{2\·\mathrm{\π}\·x}{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\π}}{2})$

D＝(y_x1·x_y1-β·θ+x_x1·y_y1+x_x1·θ-β·y_y3)

其中：

Fx_{x_}表示第一X发力体x1以及第二X发力体x2在第一方向即X方向产生的力；

Fy_{y_}表示第一Y发力体y1以及第二Y发力体y2在垂直于第一方向的第二方向即Y方向上产生的力；

Fz_表示X和Y发力体x1、x2、y1以及y2在垂直于第一和第二方向的第三方向即Z方向上产生的力；

C1和C2是用于特定平面电动机的常量；

x表示平面电动机的运动部分相对于静止部分上的一预定位置在X方向的位置；

y表示平面电动机的运动部分相对于静止部分上的一预定位置在Y方向的位置；

τ表示平面电动机静止部分中所用永久磁体的布置间距；

x_x1表示第一X发力体x1的作用点和平面电动机运动部分的质心之间在X方向上的距离以及第二X发力体x2的作用点和平面电动机运动部分的质心之间在X方向上的距离；

x_y1表示第一Y发力体y1的作用点和平面电动机运动部分的质心之间在X方向上的距离以及第二Y发力体y2的作用点和平面电动机运动部分的质心之间在X方向上的距离；

y_x1表示第一X发力体x1的作用点和平面电动机运动部分的质心之间在Y方向上的距离以及第二X发力体x2的作用点和平面电动机运动部分的质心之间在Y方向上的距离；

y_y1表示第一Y发力体y1的作用点和平面电动机运动部分质心之间在Y方向上的距离以及第二Y发力体y2的作用点和平面电动机运动部分质心之间在Y方向上的距离；

z表示所有发力体的作用点和平面电动机运动部分的质心之间在Z方向上的距离；

Fx表示平面电动机运动部分上所需用来对平面电动机运动部分进行定位的X方向的力；

Fy表示平面电动机运动部分上所需用来对平面电动机运动部分进行定位的Y方向的力；

Fz表示平面电动机运动部分上所需用来对平面电动机运动部分进行定位的Z方向的力；

Tx表示平面电动机运动部分上所需用来对平面电动机运动部分进行定位的绕一平行于X方向的轴的转矩；

Ty表示平面电动机运动部分上所需用来对平面电动机运动部分进行定位的绕一平行于Y方向的轴的转矩；

Tz表示平面电动机运动部分上所需用来对平面电动机运动部分进行定位的绕一平行于Z方向的轴的转矩。

7、如前述任一权利要求所述的器件制造方法，其中在所述定位步骤中，只用四个线圈组来提供定位力；并且所述的四个线圈组在两个平行于线圈组平面的正交方向上产生力。

8、一种用来控制平版印刷投射装置的计算机程序，所述计算机程序包括编码装置，其用来命令设备完成以下步骤：

—用一平面电动机对基底和构图装置中的一个进行定位，所述平面电动机包括多个线圈组，每一个线圈组都在一给定方向上给平面电动机的运动部分产生至少一个主力以及至少一个与该主力相关的伴随转矩；以及

—确定对平面电动机进行定位所需的主力；

其特征在于，所述计算机程序进一步包括用来命令设备完成以下步骤的编码装置：

—确定每一个所需主力的校正量，从而校正作用至少能部分地补偿平面电动机运动部分上的伴随转矩的和；以及

—给线圈组提供控制信号从而产生包括有校正量的主力。

9、一种平版印刷投射设备，其包括：

—一投射系统，其用来提供一辐射射束；

—一支撑结构，其用来支撑构图装置，该构图装置用来根据所需图案将射束图案化；

—一基底台，其用来固定基底；

—一投射系统，其用来将该图案化的射束投射到基底的目标部分上；

—一平面电动机，其用来对构图装置和基底台中的一个进行定位，所述平面电动机包括多个线圈组，每一个线圈组都在一给定方向上给平面电动机运动部分产生至少一个主力以及至少一个与该主力相关的伴随转矩；

—用来确定进行平面电动机定位所需的主力的装置。

其特征在于，所述设备进一步包括：

—用来确定每一个所需主力的校正量以使校正作用能减少平面电动机运动部分上的伴随转矩的和的装置；

—用来给每个线圈组提供控制信号以在每个线圈上施加所需主力和校正量的和的装置。

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