JP2004047981A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本来ピッチトルクがもたらされない平面モータに対してピッチトルク補正を行う手段を提供する。平面モータにおける各フォーサによって付加される、理想的に必要とされる所定の力のセットに対してピッチトルクが計算されて、合計される。修正の実質効果が前に決定されたピッチトルクに等しく、かつ反対になるように各フォーサにおける修正の力が決定される。
【選択図】 図7
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線感光材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、放射線システムを用いて放射線の投影ビームを供給するステップと、パターニング手段を用いて投影ビームのその断面にパターンを与えるステップと、放射線感光材料の層の目標部分に放射線のパターン化されたビームを投影するステップと、平面モータの可動部分に所定方向における少なくとも1つのプライマリーフォースを作り出し、かつ、プライマリーフォースと連動して少なくとも1つの擬似トルクを各々が作り出す複数のコイルのセットによって構成された平面モータにより基板とパターニング手段のうちの1つを位置決めするステップと、そして、平面モータの位置決めを行うために必要なプライマリーフォースを決定するステップから成るデバイス製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ここに使用する「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、交番位相シフトマスク、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ー。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ー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ーから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレーに関するより多くの情報は、参考までに記載を行うと、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から得ることが出来る。プログラマブルミラーアレーの場合、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アレー。このような構成の例が、参考までに記載を行うと、米国特許第US5,229,872号に開示されている。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。
【0003】
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導くものとする。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。
【0004】
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、放射線感光原料(レジスト)の層が塗布された基板(シリコンウェーハ)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)にこのパターンを像形成することが出来る。一般的に、シングルウェーハは、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ニング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ーハステッパと称されている。ステップアンドスキャン装置と称される別の装置では、所定の基準方向(「スキャニング」方向)にマスクパターンを投影ビーム下で徐々にスキャニングし、これと同時に基板テーブルをこの方向と平行に、あるいは反平行にスキャニングすることにより、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、参考までに記載を行うと、例えば、米国特許第US6,046,792号から得ることが出来る。
【0005】
リソグラフィ投影装置を使用する製造工程において、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(レジスト)の層で覆われた基板上に像形成される。この像形成ステップに先立ち、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工程を経る。露光後、基板は、ポストベーク(PEB)、現像、ハードベーク、および結像フューチャの測定/検査といったような他の工程を通る。この一連の工程は、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、全体工程、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、素子のアレーが基板(ウェーハ)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。こうした工程に関するさらなる情報は、参考までに例をあげると、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3版、ISBN0−07−067250−4より入手可能である。
【0006】
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。そして、このような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、参考までに記載を行うと、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いる。
【0007】
添付図面における図2は、パターニング手段および、または基板テーブルの位置決めを行う、既知の設計による平面モータを示したものである。このような平面モータに関するさらなる情報は、参考までに記載を行うと、国際特許出願第WO01/18944A号から得ることが出来る。ここに示したような平面モータは静止部分1と可動部分2によって構成されている。静止部分1はキャリアに固定された複数の永久磁石3、4、5から成る。これらの磁石は行6と列7に配列されている。
【0008】
図3は、平面モータの静止部分1を詳細に示したものであり、磁気の向きを示している。ここで矢印は磁石の着磁方向を示している。行6および列7の各々において、隣接する主磁石3、4は、これらの着磁が互いに平行にならず、かつ、平面モータの静止部分1の面に垂直になるように合わせられている。主磁石3、4の各々の間に、追加の磁石5が、いわゆるハルバック形状に配列されている。すなわち、これら追加の磁石5の着磁が主磁石3、4の極性と垂直になるように配列されている。
【0009】
図4は現在では周知の平面モータの可動部分2を詳細に示したものである。理解を促すために、X軸およびY軸が平面モータの面にあって、Z軸が平面モータの面に垂直である、直交軸X、YおよびZの方向を図面にて明示している。平面モータの可動部分2の主要部の中心20が原点として使用され得る。ここで平面モータの可動部分2は基部19に取り付けされたコイル11からコイル18までのコイルのセットにより構成されている。このコイルセットの各々には3相電流が供給され、それによってフォーサであるコイルセットが、X、Yの配向によってX方向かまたはY方向の力や、Z方向の力をもたらすことが可能となる。フォーサはペアにて配列されている。図4に示すように、フォーサ11、12、およびフォーサ13、14は、それらの主軸がY方向にあるように合わせられている。ゆえに、これらのフォーサはZ方向のみならず、X方向の力を作り出すことが出来る。残りのフォーサ15、16、および17、18はこれらの主軸がX方向にあるように合わせられている。これらのフォーサはZ方向のみならず、Y方向の力を作り出す。可動部分2においてX方向の力を作り出すために、Xフォーサの第一ペア11、12と、Xフォーサの第二ペア13、14は連動して作用する。Xフォーサの第一ペア11、12と、Xフォーサの第二ペア13、14が反対方向に作用すると、平面モータの可動部分2にZ軸回りのトルクが作り出される。同様に、平面モータの可動部分2にY方向の力を作り出すために、Yフォーサの第一ペア15、16と、Yフォーサの第二ペア17、18は連動して作用する。Yフォーサの第一ペア15、16が、Yフォーサの第二ペア17、18と反対に作用すると、Z軸回りのトルクが同様に作り出される。Z方向の力を作り出すために、フォーサ11からフォーサ18の全部がそのZ力を連動して作る。Yフォーサの第一ペア15、16が、Xフォーサの第一ペア11、12と連動して作用し、かつYフォーサの第二ペア17、18およびXフォーサの第二ペア13、14と反対に作用してZ方向の力を作り出すことにより、あるいは、Xフォーサの第一ペアが、Yフォーサの第二ペアと連動して作用し、かつXフォーサの第二ペアとYフォーサの第一ペアと反対に作用してZ方向の力を作り出すことにより、X軸およびY軸回りのトルクがそれぞれ作り出される。
【0010】
上記の方法で作り出された力を結合させることで、平面モータの可動部分2の位置および速度は全6自由度で(すなわち、X方向、Y方向、およびZ方向の各々において、かつ、X方向、Y方向、およびZ方向の各々に平行な軸回りにて)制御可能となる。また、フォーサ11からフォーサ18のZ方向の力が用いられて、装置の可動部分2の重量を支えるため、別の軸受けを用意する必要がなくなる。図2に示すように、平面モータは、静止部分1の永久磁石の行6および列7の方向に対して約45°で可動部分2のX軸およびY軸にて作用する。
【0011】
しかしながら、Z方向の力と、X方向およびY方向のうちの一方向の力に加えて、フォーサ11から18の各々もまた擬似トルクを作り出す。XフォーサはY軸回りのトルクを作り出し、YフォーサはX軸回りのトルクを作り出す。作り出されたトルクは、Z方向のフォーサにより作り出された力と、X方向あるいはY方向のフォーサにより作り出された力と、X方向あるいはY方向のフォーサの位置の関数である。この擬似トルク成分が「ピッチトルク」である。
【0012】
平面モータの既知の設計ではXフォーサおよびYフォーサがペアで配置されて、ピッチトルクの影響に抗する。これを作用させるために、ペアになったフォーサの各々が合わせてτ/2オフセットされる。位置オフセットは、平面モータにおける静止部分1の永久磁石の配列のピッチτの1/2(すなわち、図2に示すように、同様の方法にて合わせられた永久磁石の対角線間の距離の半分)になるようにセットされる。位置オフセットをこの距離τ/2にセットすることによって、ペアの一方のフォーサによって作り出されるピッチトルクは、ペアのもう一方のフォーサによって作り出されるピッチトルクを正確にオフセットする。ゆえに各ペア内のネットピッチトルクはゼロである。
【0013】
しかし、フォーサをペアで配置することの欠点も多い。必要なフォーサが2倍となり、それにより平面モータの可動部分の主要部が増え、X−Y面のそのサイズが増す。さらに制御システムの複雑さが増す上に、(フォーサペアの3相電流システム間において90度位相シフトが必要となり、よってフォーサの各ペアは2つの3相増幅器を必要とすることから)3相増幅器の必要数も増すことになる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、追加のフォーサや追加の増幅器を用いずにピッチトルクの補正を可能とする、上に記載を行ったようなリソグラフィ装置において用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本目的および他の目的は、冒頭の段落において特定を行ったようなデバイス製造方法における本発明に従って達成される。本発明における方法は、必要とされるプライマリーフォース各々においての修正を決定し、その修正の結果によって平面モータの可動部分における擬似トルクの和を少なくとも部分的に補正し、そして、制御信号をコイルセットに供給して修正を含むプライマリーフォースをもたらすことを特徴とする。
【0016】
本方法は、既知の技法とは全く異なる機構によってピッチトルクに対処するものである。本方法は、平面モータの可動部分に追加の、補正用のコイルセットを必要とせずに平面モータのコイルセットによって作り出されたピッチトルクの影響を減じることにその長所を有する。ゆえに、装置に物理的な変更を加えるのではなく、制御パラメータを調節することによってピッチトルクの調整を可能とする。
【0017】
特に、修正は、必要な動作と観測された動作との間の違いをモニタリングしてその動作から修正を導くとするのではなく、必要とされるプライマリーフォースから導き出される。これにより動作の全体的エラーを著しく減じることが出来る。
【0018】
この方法において補正される擬似トルクは、特に、各コイルセットによって作り出されたものであり、かつ、コイルセットによって作り出されたプライマリーフォースの方向に垂直でかつコイルセット内のコイル面に平行な軸回りに作用するものである。
【0019】
修正を決定するステップは、無修正の、コイルセットにより付加される必要とされるプライマリーフォースによって引き起こされるであろう擬似トルクを計算し、そして次に、この擬似トルクの和の反対に等しいトルクを平面モータの可動部分に作り出すコイルセットにおける補助的なプライマリーフォースの組み合わせを決定することによって実行される。次に、これらの補助的な力が修正において使用される。
【0020】
ピッチトルクを補正するこの工程において、簡単な制御コマンドを用いてピッチトルクの影響を著しく減じる。
【0021】
また代案として、修正の力の和と必要とされるプライマリーフォースがコイルセットにより付加されるときに、プライマリーフォースと擬似トルクの影響の和が、位置決めステップを達成するために必要な力およびトルクにほぼ等しくなるように、必要とされるプライマリーフォースの各々に対する修正の力を決定することで、上記の修正を決定するステップを実行することも可能である。
【0022】
擬似ピッチトルクの影響を実質的に除去することから、オフセットを作り出すこの工程は特に有益である。
【0023】
本発明のさらなる態様に基づき、リソグラフィ投影装置を制御するコンピュータプログラムが提供される。このコンピュータプログラムは、平面モータの可動部分に所定方向における少なくとも1つのプライマリーフォースを作り出し、かつ、プライマリーフォースと連動して少なくとも1つの擬似トルクを各々が作り出す複数のコイルのセットによって構成された平面モータによって基板とパターニング手段のうちの1つを位置決めするステップと、平面モータの位置決めを達成するために必要なプライマリーフォースを決定するステップとを実行するよう装置に指示を与えるコード化手段を備えている。このコード化手段は、修正の結果により平面モータの可動部分における擬似トルクの和を少なくとも部分的に補正するよう、必要とされるプライマリーフォース各々に対する修正を決定するステップと、修正を含んだプライマリーフォースをもたらすべくコイルのセットに制御信号を供給するステップとを実行することを特徴とする。
【0024】
本発明のさらなる態様に基づき、放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、平面モータの可動部分に所定方向における少なくとも1つのプライマリーフォースを作り出し、かつ、プライマリーフォースと連動して少なくとも1つの擬似トルクを各々が作り出す複数のコイルのセットにより構成された、パターニング手段と基板テーブルのうちの1つを位置決めするための平面モータと、平面モータの位置決めを達成するために必要とされるプライマリーフォースを決定する手段とから成るリソグラフィ投影装置を提供し、ここで、該装置はさらに、修正の結果により平面モータの可動部分における擬似トルクの和を減少させるよう、必要とされるプライマリーフォース各々における修正を決定する手段と、必要とされるプライマリーフォースと修正の和を各コイルセットに付加するため、コイルセットの各々に制御信号を供給する手段とを備えていることを特徴とする。
【0025】
本発明による装置の使用法に関して、本文ではICの製造に関して詳細な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」、「ウェーハ」、「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該技術分野の専門家にとって明らかである。
【0026】
本明細書において使用した「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(例えば、365nm、248nm、193nm、157nm、あるいは126nmの波長を有する)、およびEUV(例えば5nm−20nmの範囲の波長を有する、極紫外線)を含む、あらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものである。
【0027】
本発明の実施の形態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。なお、全図を通して同様部分は同一符号を付すものとする。
【0028】
実施形態1
図1は、本発明の特別な実施形態に基づいたリソグラフィ投影装置を示したものである。この装置は、特別な本実施形態において放射線源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ーw備え、かつ、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ーハ)を保持する基板ホルダーを備え、かつ、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)に像形成する投影システム(「レンズ」)PL(例えばミラー群)とにより構成されている。
【0029】
ここで示しているように、この装置は反射タイプ(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ーといったような、他の種類のパターニング手段も使用可能である。
【0030】
ソースLA(例えば、レーザ生成プラズマソースあるいは放電プラズマソース)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ー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に相当する)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。
【0031】
図1に関して、ソースLAはリソグラフィ装置のハウジング内にある(これは例えばソースが水銀ランプである場合に多い)が、しかし、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(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。本発明および請求項はこれら両方のシナリオを網羅するものである。
【0032】
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により選択的に反射され、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)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に位置を合わせるために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およびオブジェクト・テーブル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、ウェーハステッパの場合(ステップアンドスキャン装置とは対照的に)、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。
【0033】
ここに表した装置は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、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.スキャンモードにおいて、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は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。
【0034】
図5および図6は、平面モータの可動部分25;35のまた別の配列を図示したものである。主な違いは、フォーサ26−28;36−38が従来設計にあるようにペアで配列されていないことである。例えば、図5において、2個の別個のXフォーサ26、27があり、これらが連動して作用しX方向の力を作り出し、互いに対向して作用してZ軸回りのトルクを作り出す。かつ、2つのYフォーサ28、29があり、これらが連動して作用しY方向の力を作り出し、互いに対向して作用してZ軸回りのトルクを作り出す。第一Xフォーサ26が、第一Yフォーサ28と連動して、かつ第二Xフォーサ27と第二Yフォーサ29に対向して、Z方向の力を作り出すと、X軸回りのトルクが作り出される。第一Xフォーサ26が、第二Yフォーサ29と連動して、かつ第二Xフォーサ27と第一Yフォーサ28に対向して、Z方向の力を作り出すと、Y軸回りのトルクが作り出される。図6に示した可動部分35の制御は同様であるが、フォーサ26−28の配列を強化している。
【0035】
しかし、フォーサがペアで配列されていないため、ピッチトルクは実質的な補正がなされない。Xフォーサは、フォーサによりX方向に作り出される力Fxと、Z方向において作り出される力Fzと、X方向におけるフォーサの位置とで決まるピッチトルクTyを生み出す。同様に、Yフォーサは、フォーサによりY方向に作り出された力Fyと、フォーサによりZ方向に作り出された力Fzと、Y方向におけるフォーサの位置とで決まるピッチトルクTxを生み出す。
【0036】
ピッチトルクを以下の等式にて表すことが出来る。
【数3】
ここで、Tyx_は、第一Xフォーサ26;36と第二Xフォーサ27;37によって生じるyピッチトルクを表し、Txyは第一Yフォーサ28;38と第二Yフォーサ29;39によって生じるxピッチトルクを表し、Fxx_は第一Xフォーサ26;36と第二Xフォーサ27;37により生じるx力を表しており、Fyy_は、第一Yフォーサ28;38と第二Yフォーサ29;39によって生じるy力を表し、Fzは、XフォーサおよびYフォーサ26−29;36−39によって生じるz力を表し、xは、静止部分の所定の位置に対する、平面モータの可動部分のX方向における位置を表し、yは、静止部分の所定の位置に対する、平面モータの可動部分のY方向における位置を表し、C1&C2は例えばそのジオメトリと磁石のピッチとで決まる、平面モータでは一般的な定数を表しており、τは磁石のピッチを表している。これらの等式によって平面モータの可動部分25;35における全体ピッチトルクが計算可能である。
【0037】
【数4】
【0038】
全体ピッチトルクTytot、Txtot(等式5および等式6)を求める等式から、図5および図6に示す構成にあるように、XフォーサおよびYフォーサがそれぞれ(n+1/2)τシフトで配列されると、Xフォーサの力の成分が同じであって、かつYフォーサの力の成分が同じであるとき(Fxx1=Fxx2、Fyy1=Fyy2、Fzx1=Fzx2、かつFzy1=Fzy2)、ピッチトルクは作り出されないことが分かる。言い換えると、Xフォーサ26、27が連動して作用し、かつYフォーサ28、29が連動して作用するときピッチトルクは生じない。ピッチトルクは、平面モータの可動部分において全体として必要な力が、X方向の力、Y方向の力、Z方向の力、またはこれらの何れかの組み合わせであるときに生じる。しかし、Xフォーサ26、27の力の成分が異なるとき、かつ、または同様に、Yフォーサ28、29の力の成分が異なるときにピッチトルクは生じる。これは、X軸、Y軸、およびZ軸のいずれかの軸まわりのトルクが平面モータの可動部分25に必要とされるとき、例えば加速中であるようなときに生じる。
【0039】
平面モータの可動部分25に付加されるべき力およびトルクの所定の組み合わせにおいて、等式5および等式6を用いて、作り出されるであろうピッチトルクを判断することが可能である。次に補正トルクの計算が可能となり、力各々に力が付加されてこの補正トルクを作り出す。これを図7に要約している。平面モータの可動部分に必要とされる力およびトルクが決定され、これらに基づき、ステップ41において各フォーサに必要な力が計算される。ステップ42において、フォーサの力により作り出され、引き起こされる平面モータの可動部分における合計のピッチトルクが計算される。次に、ステップ43において、ピッチトルクをオフセットするために各フォーサに必要な力が計算される。ステップ44において、ピッチトルクの影響がない場合の、各フォーサに必要とされる力に、これらオフセット力が加えられる。次に、ステップ45において、伝達アルゴリズムが用いられ、各フォーサにて必要な力を作り出すために4個のフォーサ各々の3相それぞれに付加されるべき電流が決定される。
【0040】
ピッチトルクそれ自身を補正するために必要とされるオフセット力がさらなるピッチトルクを作り出すにもかかわらず、振幅は図5および図6に示した構成における最初のピッチトルクよりも実質的に低い。反復プロセスが用いられることで後に続くオフセット力が決定され、前に決定されたオフセットによって作り出されたピッチトルクを相殺する。このプロセスは結果のピッチトルクが所定のしきい値を下回るまで繰り返すことが可能である。しかし、第一Xフォーサおよび第二Xフォーサの影響点と、第一Yフォーサおよび第二Yフォーサとの間のモーメントアームが減少するにつれて、ピッチトルク補正のこの技法の効果が減少することに注意しなくてはならない。
【0041】
テーブル1は、上述のようなピッチトルク補正を行った場合と行わない場合における、図5に示すように配列された可動部分25を備えた平面モータにおいて作り出されたトルクの比較を示したものである。ここで示されているように、必要とされるトルクのエラーが補正により著しく減少している。
【0042】
実施形態2
図8は、フォーサにて作り出されたピッチトルクを補正するための、本発明の第二実施形態に基づく図である。最初のステップ50において、平面モータの可動部分に必要とされる力およびトルクが決定される。次に、ステップ51において、プライマリーフォースが、プライマリーフォースによって作り出される寄生ピッチトルクと組み合わされるとき、その和がステップ50にて決定された平面モータの可動部分に必要とされる力およびトルクと等しくなるように、フォーサに適用されるべきプライマリーフォースのコマンドを制御システムにおいて決定する。次にプライマリーフォースコマンドが、4個のフォーサ各々の3相に必要な電流を供給する伝達アルゴリズム55に印加される。
【0043】
ステップ51を実行する際にいくつかの数学的モデリングが必要となる。次の等式は、ピッチトルクのない、理想的な状態の平面モータの可動部分をモデル化したものである。独自の解決法を提供するために、このモデルでは、XフォーサのZ方向における力の成分がZ方向における力全体の半分をもたらし、XフォーサのX方向における力の成分がZ軸回りの全トルクの半分をもたらすことを必要とする。本発明のこの実施形態は、以下の等式に示される等価の特性マトリクスの行列式は非ゼロである場合には、異なる仮定を用いる他のモデルによっても実行され得る。
【0044】
【数5】
【0045】
Fx、Fy、およびFzは、平面モータの可動部分における合計の力、すなわち必要とされる力である。Tx、Ty、およびTzは、平面モータの可動部分においてそれぞれの軸まわりに作り出されるトルク、すなわち必要とされるトルクである。上に記載のように、Fx_はX方向に示されたフォーサ(x1またはx2)により作り出される力を表し、Fy_はY方向に示されたフォーサ(y1またはy2)により作り出される力を表し、Fz_はZ方向に示されたフォーサ(x1、x2、y1、またはy2)により作り出される力である。平面モータの可動部分25;35の主要部の中心30;40に対するフォーサの作用点の座標が、フォーサを示す下付文字(x1 、 x2 、 y1 、 y2)を用い、x、y、またはzで示されている。このモデルにおいて、主要部の中心30;40に対する、全フォーサの全ての作用点のZ方向における位置は同じである(z)と仮定される。また、xx1=xx2、yx1=yx2、xy1=xy2、かつyy1=yy2であると仮定される。これらの両方の仮定は本発明における本実施形態の重要な特徴ではないが、計算の複雑さを軽減するものとして望ましい。
【0046】
ピッチトルクがモデルに導入されると、等式は以下のようになる。
【数6】
【0047】
ここで
【数7】
【0048】
ピッチトルク成分φ、θ、α、およびβは、第一実施形態に関する説明において述べたものと同様である。
【0049】
このモデルにより、全体として、平面モータの可動部分に必要とされる力およびトルクであるFxからTzを作り出すために、各フォーサに必要とされる力、Fxx1からFzy2を決定することが可能となる。等式8の8x8マトリクスを逆にすることによって次の等式に到る。この等式により、各フォーサに必要とされるプライマリーフォースを、平面モータの可動部分に必要とされる全体的な力およびトルクから決定することが可能となる。
【0050】
【数8】
【0051】
この等式において、
【数9】
【0052】
XフォーサおよびYフォーサ各々の計算における項の多くが、XフォーサとYフォーサのうちの他方における項の負であることを見つけることで、フォーサの各々に必要とされる力を決定するために必要な計算数を減じることが可能である。φ、θ、α、およびβ(ゆえにD)はすべて平面モータの可動部分の位置に基づくことから、モータの稼動時に更新されなくてはならない。
【0053】
フォーサ各々に必要とされる力を求める計算の全ては、力の計算が更新されるたびごとに実行される。あるいは、φ、θ、α、およびβの値(ここで唯一の変数は、静止部分に対する平面モータの可動部分の位置である)のような計算のいくつかは位置の範囲に対し前もって計算され、メモリに保存される。残りの計算はメモリからの適正な値を用いて実行される。値が必要とされる位置の範囲は単純に静止部分の磁石の1つに対する平面モータの可動部分の重心範囲であろう。重心が、第一磁石の着磁に平行な着磁に合わせられた静止部分の他の磁石に対する同一相対位置にあるとき、平面モータの可動部分の他の位置はφ、θ、α、およびβと同一値を有する。
【0054】
実施形態3
力によって作り出されたピッチトルクを補正する第三の方法は、平面モータの可動部分に全体的に必要とされる力およびトルクを作り出すために、力の各々に対して適切な力のコマンド(または直接的に各フォーサに必要な3相電流)を供給するために訓練可能な、ニューラルネットワークのような、学習アルゴリズムを提供することである。
【0055】
上記の全ての実施形態において、ピッチトルクの補正は、平面モータの可動部分を制御するために必要な制御システムのほんの一部分である。図9は、制御システムのさらなる構成要素を示したものである。ステップ60において、平面モータの可動部分に取り付けられた、マスクもしくは基板の目標部分の必要な加速度(直線と回転の両方)を決定する。「ゲインスケジューリング」に相当するプロセス61が実行されて、目標部分の必要とされる加速度を作り出すために、平面モータの可動部分の必要とされる加速度62を決定する。続いて、「ゲインバランシング」に相当するプロセス63が用いられて、平面モータの可動部分に必要とされる力およびトルク64を決定する。
【0056】
このプロセス63は、平面モータの中央部分における、フォーサによって作り出された力以外の力を考慮に入れる。例えば、こうした力には、平面モータの可動部分の重量、そしてケーブルアームといったような外部の力が含まれる。ゲインバランシングは、フォーサにより作り出された各力の作用点の位置も考慮に入れる。この場合のゲインバランシングプロセス63の結果が、理想的な、各フォーサに必要とされる力64である。しかしながら、これはピッチトルクを考慮に入れていない。ゆえに、ステップ65においてピッチトルクが補正される。次に、各フォーサに必要とされる実際の力が、4個のフォーサ各々の3相それぞれに必要な電流を決定する伝達アルゴリズム66に供給される。ゲインスケジューリングに関するさらなる情報は、参考までに記載を行うと、欧州特許出願第02250966.5号から得られる。
【0057】
ピッチトルク補正は上述の方法のいずれかによってなされる。例えば、図7に示したような第一実施形態におけるステップ42からステップ44が用いられる。第二実施形態において、等式13ではすでにフォーサの作用点の位置を考慮に入れている。ゆえに、ゲインバランシングでは平面モータの可動部分に作用する他の力のみを考慮に入れる必要があり、全体として可動部分に必要とされる全体の力およびトルクを決定する。あるいは、標準的なゲインバランシングを実行し、その結果が各フォーサに必要とされる力であり、そして、それからピッチトルクを補正するためにフォーサに与えられるべき必要な力のコマンドを決定することが望ましい。第二実施形態の方法によってこれを達成するためにさらなる処理がいくつか必要である。単純化して、上記の等式7は、以下のように書きかえられる。
【0058】
【数10】
ここで、「Aideal」は、平面モータの可動部分における全体の力およびトルクと、フォーサ各々の力との間の理想的な関係(すなわちピッチトルクを含まない)をモデル化した8x8マトリクスである。同様に、上記の等式8を以下のように書きかえることが出来る。
【0059】
【数11】
ここで、「Areal」は、モデルにピッチトルクを取り込んだ8x8マトリクスである。これらの2つの等式を結合させ、再構成することで、次の式が導かれる。
【0060】
【数12】
【0061】
ゆえに、ピッチトルクを考慮に入れて、フォーサに与えられなくてはならない実際の力「Freal」と、ゲインバランシングステップ63において決定される理想的な力「Fideal」との間の関係が得られる。理解を促すために、等式17を展開したものを添付の図面における図10に示している。もう一度述べると、XフォーサおよびYフォーサに必要とされる力の各々の項の多くは、XフォーサおよびYフォーサのうちの他方に必要とされる項の負であるという事実によって必要な計算量を減じることが可能である。これも既に述べたように、φ、θ、α、およびβ(よってD)は平面モータの可動部分の位置に基づくことから、モータの稼動時に更新される必要がある。
【0062】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく上記以外の他の方法でも具体化できることは当業者にとって明らかである。本詳細説明によって本発明を制限する意図ではない。
【0063】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に基づくリソグラフィ投影装置を示したものである。
【図2】従来設計の平面モータを示したものである。
【図3】平面モータの静止部分の詳細を示したものである。
【図4】従来設計による平面モータの可動部分を示したものである。
【図5】本発明における平面モータの可動部分を示したものである。
【図6】本発明のまた別の形態における平面モータの可動部分を示したものである。
【図7】本発明における平面モータの制御システムの構成要素を示したものである。
【図8】本発明における平面モータの制御システムの構成要素のまた別の実施の形態を示したものである。
【図9】本発明における平面モータの制御システムのさらなる構成要素を示したものである。
【図10】ピッチトルクを補正するために用いる等式を示したものである。
Claims (9)
- 放射線感光材料の層により少なくとも部分的に覆われた基板を提供するステップと、放射線システムを用いて放射線の投影ビームを供給するステップと、パターニング手段を用いて投影ビームのその断面にパターンを与えるステップと、放射線感光材料の層の目標部分に放射線のパターン化されたビームを投影するステップと、平面モータの可動部分に所定方向における少なくとも1つのプライマリーフォースを作り出し、かつ、プライマリーフォースと連動して少なくとも1つの擬似トルクを各々が作り出す複数のコイルのセットによって構成された平面モータにより基板とパターニング手段のうちの1つを位置決めするステップと、そして、平面モータの位置決めを行うために必要なプライマリーフォースを決定するステップとから成るデバイス製造方法において、修正の結果により平面モータの可動部分における擬似トルクの和を少なくとも部分的に補正するよう、必要とされるプライマリーフォース各々に対する修正を決定するステップと、修正を含んだプライマリーフォースをもたらすべくコイルのセットに制御信号を供給するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
- 前記の修正は必要とされるプライマリーフォースから導き出されることを特徴とする請求項1に記載のデバイス製造方法。
- 各コイルセットによって作り出された擬似トルクは、コイルセットによって作り出された前記の少なくとも1つのプライマリーフォースの方向に垂直でコイルセット内のコイル面に平行な軸回りに作用することを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載のデバイス製造方法。
- 前記の修正を決定するステップは、無修正でコイルセットにより付加される、必要とされるプライマリーフォースによって引き起こされる擬似トルクを決定し、そして次に、この擬似トルクの和の反対に等しいトルクを平面モータの可動部分に作り出すコイルセットにおける補助的なプライマリーフォースの組み合わせを決定し、これらの補助的な力を修正に用いることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
- 前記の修正を決定するステップは、修正の力と必要とされるプライマリーフォースの和がコイルセットにより付加されるときに、プライマリーフォースと擬似トルクの影響の和が、位置決めステップを達成するために必要な力およびトルクにほぼ等しくなるように、前記の必要とされるプライマリーフォースの各々に対する修正の力を決定することから成ることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
- オフセット力と必要とされるプライマリーフォースの必要とされる和を決定するステップは次の等式を用いて実行されることを特徴とする請求項5に記載のデバイス製造方法。
Fxx_は、第一Xフォーサx1および第二Xフォーサx2により、Xで示される第一方向において生じた力を表しており、
Fyy_は、第一Yフォーサy1および第二Yフォーサy2によって、第一方向に垂直な、Yで示される第二方向において生じた力を表しており、
Fz_は、Xフォーサx1、x2およびYフォーサ、y1、y2によって、第一方向と第二方向に垂直な、Zで示される第三方向において生じた力を表しており、
C1およびC2は特定の平面モータに対する定数であり、
xは、平面モータの静止部分における所定の位置に対する可動部分のX方向における位置を表しており、
yは、平面モータの静止部分における所定の位置に対する可動部分のY方向における位置を表しており、
τは、平面モータの静止部分にて使用される永久磁石の配列のピッチを表しており、
xx1は、第一Xフォーサx1の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間と、第二Xフォーサx2の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間のX方向における距離を表しており、
xy1は、第一Yフォーサy1の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間と、第二Yフォーサy2の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間のX方向における距離を表しており、
yx1は、第一Xフォーサx1の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間と、第二Xフォーサx2の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心との間のY方向における距離を表しており、
yy1は、第一Yフォーサy1の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間と、第二Yフォーサy2の作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間のY方向における距離を表しており、
zは、フォーサの全ての作用点と平面モータの可動部分の主要部の中心間のZ方向における距離を表しており、
Fxは、平面モータの可動部分を位置決めするために、X方向において必要とされる平面モータの可動部分における力を表しており、
Fyは、平面モータの可動部分を位置決めするために、Y方向において必要とされる平面モータの可動部分における力を表しており、
Fzは、平面モータの可動部分を位置決めするために、Z方向において必要とされる、平面モータの可動部分における力を表しており、
Txは、平面モータの可動部分を位置決めするために、X方向に平行な軸まわりに必要とされる、平面モータの可動部分におけるトルクを表しており、
Tyは、平面モータの可動部分を位置決めするために、Y方向に平行な軸まわりに必要とされる、平面モータの可動部分におけるトルクを表しており、そして、
Tzは、平面モータの可動部分を位置決めするために、Z方向に平行な軸まわりに必要とされる平面モータの可動部分におけるトルクを表している。 - 前記の位置決めステップにおいては、4つのコイルセットのみが使用されて位置決めの力をもたらすものであり、該4つのコイルセットは、コイルセットの面に平行な2つの直角方向の力を作り出すことを特徴とする前記の全ての請求項に記載のデバイス製造方法。
- 平面モータの可動部分に所定方向における少なくとも1つのプライマリーフォースを作り出し、かつ、プライマリーフォースと連動して少なくとも1つの擬似トルクを各々が作り出す複数のコイルのセットによって構成された平面モータによって基板とパターニング手段のうちの1つを位置決めするステップと、平面モータの位置決めを達成するために必要なプライマリーフォースを決定するステップとを実行するよう装置に指示を与えるコード化手段を備えた、リソグラフィ投影装置を制御するコンピュータプログラムにおいて、該コンピュータプログラムはさらに、修正の結果によって平面モータの可動部分の擬似トルクの和を少なくとも部分的に補正するよう、必要とされるプライマリーフォース各々に対する修正を決定するステップと、修正を含んだプライマリーフォースをもたらすべくコイルのセットに制御信号を供給するステップとを実行するよう装置に指示を与えるコード化手段を備えていることを特徴とするリソグラフィ投影装置を制御するコンピュータプログラム。
- 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、所望するパターンに従って投影ビームをパターン化するパターニング手段を支持する支持構造と、基板を保持する基板テーブルと、パターン化されたビームを基板の目標部分に投影する投影システムと、平面モータの可動部分に所定方向における少なくとも1つのプライマリーフォースを作り出し、かつ、プライマリーフォースと連動して少なくとも1つの擬似トルクを各々が作り出す複数のコイルのセットにより構成された、パターニング手段と基板テーブルのうちの1つを位置決めするための平面モータと、平面モータの位置決めを達成するために必要とされるプライマリーフォースを決定する手段とから成るリソグラフィ投影装置を提供し、ここで、該装置はさらに、修正の結果により平面モータの可動部分における擬似トルクの和を減少させるよう、必要とされるプライマリーフォース各々に対する修正を決定する手段と、必要とされるプライマリーフォースと修正の和を各コイルセットに付加するため、コイルセットの各々に制御信号を供給する手段とを備えていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
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