JP2006014592A - 平面モータの初期化方法、平面モータ、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】追加の判断システムを必要とせず、平面モータを初期化する初期化方法を提供する。
【解決手段】表面に交番磁極を有した磁気プレート１２に対向したコイルアセンブリ２に三相交流電流を供給する平面モータにおいて、磁界の電流によって生じる力の方向を決定するための各コイル２，４，６を流れる電流のコミュテーションオフセット角は、生成される力が水平摩擦力を超過しないようにしながら、生成される力が磁気プレート１２に垂直に導かれる時を判断することで決定される。コイルアセンブリ２のエンドストップ２２の最大圧縮、もしくは、最大圧力を判断することにより、生成される力がいつ磁気プレートに垂直に導かれるかを判断することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、平面モータの初期化方法、平面モータ、リソグラフィ装置、およびデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は基板の目標部分に所望のパターンを与えるマシンである。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。この状況において、マスクあるいはレチクルにも相当するリソグラフィパターニングデバイスはＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成するために使用され、そして、放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つまたは複数のダイの部分から成る）にこのパターンを結像することが可能である。

一般的に、シングル基板は、順次露光される互に隣接する目標部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置には、全体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り各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「スキャニング」方向）にパターンを投影ビーム下で順次にスキャニングし、これと同時に基板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、いわゆるスキャナーとが含まれる。

基板およびパターニングデバイスは、リソグラフィ装置内に、かつリソグラフィ装置より移動、搬送される。基板および／またはパターニングデバイスを複数回搬送および移動するために平面モータが使用される。

平面モータは磁気プレートおよびコイルアセンブリから成る。磁気プレートは、交番磁極を有した磁石の2次元アレイである。コイルアセンブリは複数の、好ましくは3個のコイルにより構成される。これらのコイルは細長いコイルであり、別個のコイルが互いに平行に配置される。コイルアセンブリは磁気プレートの交互になった磁極に配置される。

平面モータには、コイルに電流を供給する制御システムが配備される。電流は交流電流であり、好ましくは二相もしくは三相交流電流である。磁界に配置されたコイルを通って電流が流れると力が発生し、この力は磁気プレートに相対的にコイルアセンブリに及ぶ。力の方向は、コイルを通る電流の方向と、磁界に対するコイルの相対位置によって決定する。

以降において、磁気プレートはフレームに、例えばリソグラフィ装置のフレームにマウントされ取り付けされることで、平面モータのステータとして機能し、かつ、コイルアセンブリは磁気プレートに対して移動するものとする。しかし、これは重要ではなく、コイルアセンブリがステータとして機能し、磁気プレートが移動を行う、もしくは両方が互いに対して移動を行うといったことも可能である。

磁気プレートは水平面に伸長していると仮定し、稼動中、コイルアセンブリと磁気プレート間にギャップを作り出すために垂直力が生成される。こうしてコイルアセンブリは磁気プレート上を浮揚する。さらに、コイルアセンブリを磁気プレートに対し水平に移動させるために水平力が作り出される。両方の力が同時に発生する場合、コイルアセンブリは磁気プレートに平行な面において、ほんのわずかの摩擦にて移動するようにコントロールされる。

停止中、すなわち稼動中でないとき、垂直力はなく、コイルアセンブリは磁気プレート上に配置される。平面モータの始動には、モータの初期化が必要である。生成される力の方向は、電流の方向と、コイルアセンブリおよび磁界の相対位置によって決定することから、コイルアセンブリを正確にコントロールするためこの相対位置が決定されなくてはならない。

コイルアセンブリにおける磁界の相対位置を直接判断するために、コイルアセンブリにホールセンサを設けることは周知である。さらに、磁気プレートに対するコイルアセンブリの位置を直接判断するために位置判断システムを設けることが周知である。両方の既知の方法は不好都合にも、不具合に敏感な追加の電子的要素と追加の回路を必要とし、追加重量が加わる。

ここに具体化され、広範に詳述される本発明の原理において、追加の判断システムを必要とせず、平面モータを初期化する初期化方法を提供する。

該初期化方法は、三相電流供給がなされるとコイルアセンブリにより生成され、結果もたらされる力の方向が、付加される位相角によって決定するという概念によるものである。結果もたらされる力の方向と位相角との関係が決定すると、磁気プレートに対するコイルアセンブリの位置が導き出される。この関係から、磁気プレートに平行なコイルアセンブリの動作の間に必要とされる適切なコミュテーションオフセット角が導き出される。

一実施形態において、平面モータのコミュテーションオフセット角を決定する初期化方法。平面モータは、複数のコイルが配備された少なくとも１つのコイルアセンブリと、複数の磁石が配備された磁気プレートにより構成される。初期化方法は、少なくとも１つのコイルアセンブリのコイルに制御電流を供給し、制御電流のコミュテーション角を変え、コミュテーション角の関数として磁気プレートに対するコイルアセンブリの変位を判断し、最大もしくは最少変位となるコミュテーション角を選択し、そして、選択されたコミュテーション角に基づきコミュテーションオフセット角を決定することから成る。

初期化方法が実行されるとき、平面モータは停止しており、コイルアセンブリは磁気プレート上に配置されている。磁気プレートおよび／またはコイルアセンブリの損傷を回避するため、コイルアセンブリにはエンドストップが配備され、このエンドストップは圧縮性である。エンドストップの剛性は、加えられた力に応じたエンドストップの圧縮を決定する。

停止中、エンドストップはコイルアセンブリの重力により圧縮される。コイルアセンブリに別の垂直力が加えられると、その別の力の方向によって、すなわち下方、上方のそれぞれにおいて、エンドストップはさらに圧縮されるか、圧縮が少なくなる。この両方の場合、コイルアセンブリは磁気プレートに対して垂直に配置される。

本発明に従う方法において、コイルアセンブリのコイルには電流が供給され、それによって力を生じる。しかし、磁界に対するコイルの位置がその時点で分かっていないことから、生成される力の方向は分からない。

電流のコミュテーション角を変えることにより、力の方向が変わる。従って、生成される力の方向によって、力の垂直成分によりコイルアセンブリの垂直変位が生じる。力がほぼ水平方向に導かれると（すなわち垂直変位のその最少時）、実際上、垂直変位は生じない。力がほぼ垂直方向に導かれると、最大垂直変位が生じる。

生成される力が水平であるとき、コイルアセンブリが水平に移動するのを回避するため、コイルアセンブリのエンドストップと磁気プレート間の水平摩擦力を生成される力が超過しないようにするため、好ましくはこの生成される力の強さは前もって決定される。

最大垂直力となるコミュテーション角とコミュテーションオフセット角には明確な関係があるため、垂直変位が最大値のとき、その対応するコミュテーション角によりコミュテーションオフセット角が決定される。決定されるコミュテーション角は、その場合、平面モータを稼動するためのコミュテーションオフセット角に等しいことから、コミュテーション角のオフセットを決定するのに最大垂直力（すなわち磁気プレートに垂直）を使用することが望ましい。しかし、最少垂直変位に対応するコミュテーション角は最大垂直変位プラスまたはマイナス９０度に対応するコミュテーション角に等しいことから、必要なコミュテーションオフセット角を最少垂直変位に対応するコミュテーション角からも導き出せることを注記する。

好ましくは、生成される力が所定の水平摩擦力を超過しないという上述の方法に従ってコミュテーションオフセット角が決定された後、決定されたコミュテーションオフセット角を用いて、生成される力を徐々にもしくは即座に摩擦力を超過する値に増すことにより該方法は拡大される。その後、所定の範囲内にてコミュテーション角を変え、高精度にコミュテーションオフセット角を決定する。

ほぼ垂直の力を生成するコミュテーション角が決定されることから、コミュテーション角の変化が所定の範囲内に保持されるかぎり、コイルアセンブリが水平に移動する可能性はなく、生成される力が増され得る。より大きい力を用いると、垂直方向における変位の絶対値はより大きくなり、従い最大変位となるコミュテーション角をより高精度に判断することができる。他の実施形態において、本発明は、複数のコイルを配備した少なくとも１つのコイルアセンブリと複数の磁石を配備した磁気プレートから成る平面モータと、コイルアセンブリのコイルに供給される電流を制御する制御システムとにより構成される平面モータシステムを提供する。該制御システムは、制御電流を供給し、制御電流のコミュテーション角を変え、コミュテーション角の関数としてコイルアセンブリの変位を判断し、平面モータを稼動するためのコミュテーションオフセット角として最大変位となるコミュテーション角を選択するように構成される。

好ましくは、本発明に従う平面モータには、制御システムに動作可能なように連結を行った少なくとも１つの距離センサが配備され、コイルアセンブリと磁気プレート間の絶対距離を判断する。従い、直接計測により第一絶対距離を決定する。次に、コミュテーション角を変え、第二絶対距離を決定した後、第一距離と第二距離との差分値が、コミュテーション角の変化による、垂直方向における変位を示す。

磁気プレート方向の最大垂直変位を判断することによりコミュテーション角が決定される場合、コイルアセンブリには、磁気プレートの対向側に圧縮性エンドストップが設けられる。平面モータの停止中、コイルアセンブリはエンドストップ上で起立しても良い。本発明に従う初期化方法を実行するため、エンドストップは圧縮性である。すなわち、平面モータの停止中にコイルアセンブリを支持し、かつ、圧縮が検出し得る付加力で圧縮され得る、適した剛性をそなえている。

上記のように、コイルアセンブリと磁気プレート間の距離を判断することによってエンドストップのそうした圧縮性が判断される。実施形態において、エンドストップは、例えば容量性センサもしくは誘導センサなどの電子センサであるような適切なセンサから成り、該センサは制御システムに動作可能なように連結されて、エンドストップの圧縮を直接判断する。

さらなる実施形態において、本発明は、放射線ビームをコンディショニングする照明システムと、放射線ビームに所望のパターンを与えるパターニングデバイスを支持するように構成された支持構造と、基板を保持するように構成された基板ホルダと、基板の目標部分にパターン化されたビームを投影するように構成された投影システムと、基板もしくはパターニングデバイスの位置合わせを行う平面モータシステムとにより構成されるリソグラフィ装置を提供する。平面モータシステムは、複数のコイルを配備した少なくとも１つのコイルアセンブリと、複数の磁石を配備した磁気プレートと、コイルアセンブリのコイルに供給される電流を制御する制御システムとにより構成される。該制御システムは、制御電流を供給し、制御電流のコミュテーション角を変え、コミュテーション角に基づいてコイルアセンブリの変位を判断し、コミュテーションオフセット角として最大変位となるコミュテーション角を選択するように構成される。

別の実施形態において、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し、放射線システムを用いて放射線ビームをコンディショニングし、パターニングデバイスによってその断面に所望のパターンを有する放射線ビームを構成し、複数のコイルを配備した少なくとも１つのコイルアセンブリと、複数の磁石を配備した磁気プレートとを含む平面モータシステムを使用して基板もしくはパターニングデバイスの位置合わせを行い、少なくとも１つのコイルアセンブリのコイルに制御電流を供給し、制御電流のコミュテーション角を変え、コミュテーション角に基づいて、磁気プレートに対するコイルアセンブリの変位を判断し、最大変位または最少変位となるコミュテーション角を選択し、選択されたコミュテーション角に基づいてコミュテーションオフセット角を決定し、放射線の投影ビームを基板の目標部分に投影することから成るデバイス製造方法を提供する。

上記の説明において、磁気プレートは水平に配置されており、コイルアセンブリは水平に移動可能であると仮定する。しかし、実施形態においては、磁気プレートを別に（例えば垂直に）合わせることも可能であり、コイルアセンブリが相応して移動することも可能である。本発明は、平面モータが静止コイルアセンブリと移動磁石アセンブリ又は磁気プレートとから構成される場合に、等しく適合可能であることを注記する。

リソグラフィ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、本文に記載を行うリソグラフィ装置は、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（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった、他の用途においても使用可能であることは理解されるべきである。こうした代替的な用途において、本文に使用する「ウェハ」、「ダイ」なる用語は、それぞれ「基板」、「目標部分」といった、より一般的な用語と同義とみなされることは当該技術分野の専門家にとって明らかである。

本文に記載の基板は、露光の前あるいは後に、例えばトラック（一般に基板にレジストの層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、あるいは、測定ツールもしくは検査ツールにて処理される。適用可能である場合、本開示はこうした基板処理ツールもしくは他の基板処理ツールに適用されうる。さらに、例えば多層ＩＣを作り出すために基板は２回以上処理される。ゆえに、本文に使用される基板なる用語はすでに複数の処理層を含んだ基板にも当てはまる。

本文において使用する「放射線」および「ビーム」なる用語は、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）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外線（ＥＵＶ）（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である。

本文において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを作り出すべく、投影ビームの断面にパターンを与えるために使用可能な手段に相当するものとして広義に解釈されるべきである。投影ビームに与えられたパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャあるいは所謂アシストフィーチャを含む場合、基板の目標部分における所望のパターンとは必ずしも完全には一致しないことを注記する。一般に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路といったような、目標部分に作り出されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過型か反射型である。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラム可能ミラーアレイ、およびプログラム可能ＬＣＤパネルが含まれる。マスク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。プログラム可能ミラーアレイの例では、入射の放射線ビームを異なる方向に反射させるよう、小さなミラーのマトリクス配列を用い、その小さなミラーの各々は、個々に傾斜されている。このようにして、反射ビームがパターン化される。パターニングデバイスの各例において、支持構造はフレームあるいはテーブルであり、例えば要求に応じて固定式、もしくは可動式となり、パターニングデバイスを例えば投影システムに対して所望の位置に配置するようにする。本文において使用する「レチクル」「マスク」なる用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義とみなされる。

本文に使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用される露光放射線に適した、あるいは浸液の使用または真空の使用といったような他のファクタに適した、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システムを含む様々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。本文において「レンズ」なる用語がどのように使用されていても、より一般的な用語である「投影システム」と同義とみなされる。

照明システムもまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは調整を行う、屈折、反射、および反射屈折光学部品を含む様々なタイプの光学部品を網羅するものであり、こうした光学部品もまた以降において集約的、あるいは単一的に「レンズ」と称する。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）の基板テーブル、あるいはこれ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）を有するタイプのものである。このような「多段」マシンにおいて追加のテーブルが並行して使用され得る。もしくは、１つ以上のテーブルが露光に使用されている間、予備工程が他の１つ以上のテーブルで実行され得る。

リソグラフィ装置もまた、投影システムの最終構成要素と基板間のスペースを充填するよう、例えば水といったような比較的高い屈折率を有する液体に基板が浸されるタイプのものである。浸液は、例えばマスクと投影システムの第一構成要素間といった、リソグラフィ装置の他のスペースにも用いられる。液浸技術は投影システムの開口数を増す目的に従来技術において周知のものである。

リソグラフィ装置
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１を示したものである。該装置には以下が含まれる。

装置１には次が含まれる。

照明システム（照明装置）ＩＬ：放射線の投影ビームＰＢ（例えばＵＶ放射線あるいはＥＵＶ放射線）を供給する。

第一支持構造（例えばマスクテーブル／ホルダ）ＭＴ：パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、また、第一位置決め機構ＰＭに連結を行い、品目ＰＬに対して正確にパターニングデバイスの位置決めを行う。

基板テーブル（例えばウェハテーブル／ホルダ）ＷＴ：基板（例えばレジスト塗布ウェハ）を保持し、また、第二位置決め機構ＰＷに連結を行い、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う。

投影システム（例えば屈折投影レンズ）ＰＬ：パターニングデバイスＭＡにより投影ビームＰＢに与えられたパターンを基板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）に結像する。

ここで示しているように、この装置は反射タイプ（例えば反射マスク、あるいは上記に相当するタイプのプログラム可能ミラーアレイを使用）である。あるいは、該装置は透過タイプの（例えば透過マスクを使用する）ものも可能である。

照明装置ＩＬは放射線源ＳＯから放射線のビームを受け取る。この放射線源とリソグラフィ装置は、例えばソースが放電プラズマソースである場合、別々の構成要素である。こうしたケースでは、放射線源がリソグラフィ装置の一部を構成するとはみなされず、放射線ビームは、例えば適した集光ミラーかつ／またはスペクトル純度フィルタを備える放射線コレクタにより、一般的に放射線源ＳＯから照明装置ＩＬに入射する。別のケースにおいては、例えば放射線源が水銀ランプである場合、放射線源は該装置に統合された部分である。放射線源ＳＯおよび照明装置ＩＬは放射線システムとみなされる。

照明装置ＩＬはビームの角強度分布を調整する調整機構を備える。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の少なくとも外部かつ／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）が調整可能である。照明装置は、投影ビームＰＢに相当する、所望の均一性と強度分布をその断面に有した、コンディショニングされた放射線ビームを供給する。

投影ビームＰＢはマスクテーブルＭＴに保持されたマスクＭＡに入射する。投影ビームＰＢはマスクＭＡに反射し、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二位置決め機構ＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば干渉計）により、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビーム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、第一位置決め機構ＰＭおよび他の位置センサＩＦ１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放射線ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために使用され得る。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴおよびＷＴの運動は、位置決め機構ＰＭおよびＰＷの部分を形成する、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にて行われる。しかし、ステッパの場合（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るか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされる。

本記載の装置は次の望ましいモードにおいて使用可能である。

ステップモード：マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に維持されており、投影ビームに与えられた全体パターンが１回の作動（すなわちシングル静的露光）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が露光可能となる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズにより、シングル静的露光にて結像される目標部分Ｃのサイズが制限される。

スキャンモード：放射ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは同時走査される（すなわちシングル動的露光）。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ＰＬの拡大（縮小）および像反転特性により判断される。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り、シングル動的露光における目標部分の幅（非走査方向における）が制限される。一方、走査動作長が目標部分の高さ（走査方向における）を決定する。

他のモード：マスクテーブルＭＴは、プログラム可能パターニング手段を保持し、基本的に静止状態が維持される。そして、基板テーブルＷＴは、放射線ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、移動あるいは走査される。このモードにおいては、一般にパルス放射線ソースが用いられ、プログラム可能パターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各運動後、もしくは走査中の連続的放射線パルスの間に、要求に応じて更新される。この稼動モードは、上述のようなタイプのプログラム可能ミラーアレイといった、プログラム可能パターニング手段を使用するマスクレスリソグラフィに容易に適用可能である。

上に述べた使用モードを組み合わせたもの、かつ／または変更を加えたもの、あるいはそれとは全く異なる使用モードもまた使用可能である。

図２は、本発明の実施形態に従う平面モータを示したものである。平面モータはコイルアセンブリ２および磁気プレート１２から成る。コイルアセンブリ２は３つの細長いコイル４、６、および８から成り、このコイル４、６、および８は、水平面に互いに平行に配置されている。磁気プレート１２は複数の磁石１４、１６から成る。磁気プレート１２はコイル４、６、および８の面にほぼ平行である。

磁石１４はコイルアセンブリ２の対向側に磁極Ｎ（Ｎ極）を有し、磁石１６はコイルアセンブリ２の対向側に磁極Ｓ（Ｓ極）を有する。このようにして、コイルアセンブリ２に対向する磁気プレート１２側に、磁極ＮとＳが交互になったチェッカーボードが設けられている。

磁気プレート１２の磁石１４と１６間に、追加の磁石１８が配置され、生成磁界Bを成形する。磁界Bの成形は、以降に説明するように、コイルアセンブリ２の動作を決定する。コイルアセンブリ２をスムースに動作させるために、磁界Bを形成する正弦波が望ましいことは従来技術において周知である。

電流Iがコイル４、６、および／または８を通って流れると力Fが発生する。力Fは局所的な磁界Bと電流Iによって決定する。力Fの方向は磁界Bと電流Iの両方に垂直である。磁界Bの方向が磁気プレート１２の表面で変わるため、力Fはどの方向にも、すなわち、垂直方向、水平方向、あるいはこれらの間における他のどの方向にも導かれる。力Fは、コイル４、６、および８の細長いその長手に垂直な方向に水平面に制限されることを注記する。よって、例示の実施形態において、コイルアセンブリは力Fの影響により水平に移動する。垂直に導かれる力は重力を補正し、それによりコイルアセンブリ２は磁気プレート１２上に浮上し、摩擦力を減じるかもしくは回避する。

コイル４、６、および８に、例えば三相交流の電流といったような異なる位相角を有する別々な電流を供給すると３つの別々の力が発生し、それによりコイルアセンブリ２は垂直に発生した力によって浮揚し、また水平に発生した力により移動を行う。磁気プレートに平行なコイルアセンブリの移動の間、コイルアセンブリ２を移動および支持すべく、所望の方向に力Fを保持するため、異なる位相電流に変えられる（すなわち整流される）。２コイルもしくは二相平面モータに対して同様の位相整流が可能である。

コミュテーションオフセット角は、磁気プレート１２に対するコイルアセンブリ２の特定の位置に対して決定しうる。これに加え、従来技術において周知であるように、ホールセンサを用いて磁界を直接判断するか、もしくは位置決定システムを用いて磁界を間接的に判断する。相対位置と、よってコミュテーションオフセット角が起動時に分かっていないことから、そうしたようなセンサやシステムなしに、平面モータの起動中、相対位置が判断されねばならない。平面モータのさらなる動作中、決定されたコミュテーションオフセット角が用いられる。

対象を平面に、すなわち少なくとも二方向に移動させるために、オブジェクトキャリア２０には少なくとも２つのコイルアセンブリ２が具備される。各コイルアセンブリ２は一方向に移動するように制御される。平面モータを安定的に、かつスムースに動作させるために、図３に示すように、それぞれが２、３の個別のコイルを有した４つのコイルアセンブリ２を配設して、オブジェクトキャリア２０をほぼ垂直な二方向に移動させることが望ましい。

オブジェクトキャリア２０の回転を回避するため、回転制限システムが配備される。このような回転制限システムは例えば機構システムである。図２に示すように、回転制限システムは、磁気プレート１２のチェッカーボードパターンに対してコイルアセンブリ２をほぼ４５度の角度で保持するように構成される。

図３は本発明の実施形態に基づくオブジェクトキャリア２０を図示したものである。オブジェクトキャリア２０は、ｘ方向に力Fx1、Fx2を発生させる２個のコイルアセンブリと、ｙ方向に力Fｙ1、Fｙ2を発生させる２個のコイルアセンブリを備える。合計４個のコイルアセンブリはさらにｚ方向に力Fz1、Fｚ２、Fz３、Fｚ４を生じる。オブジェクトキャリア２０とキャリア上に配置された対象を支持し、かつ磁気プレート上にて浮揚させるため、ｚ方向が垂直に導かれて重力を相殺する。

図４は、本発明の実施形態に従う、平面モータを制御する制御スキームを図示したものである。この制御スキームは、３つの電流I_R、I_S、I_Tをコイルアセンブリの３個のコイルに供給することに基づいている。制御回路CCは所望の水平力F_horおよび所望の垂直力F_verを示す信号を位置制御システムより受取る。

さらに、制御回路CCは、磁気プレートに対するコイルアセンブリの実際の位置を示す信号もおそらく位置制御システムより受取る。制御回路は、所望のコミュテーションに一致する位相を有する電流I_R、I_S、I_Tを出力する。電流I_R、I_S、I_Tは次の式を用いて計算できる。

ここで、ｘは磁気プレートに対する位置であり、τは磁気プレートの磁極間のピッチであり、φ_０はコミュテーションオフセット角である。

二相コミュテーションシステムに関して、コミュテーション角とコイル電流IａおよびＩｂの関係は次のように表される。

起動時に磁気プレートに対する位置が分かっていない場合、相対位置ｘはゼロと仮定される。しかし、コミュテーションオフセット角は磁界に対する実際の位置に適合される必要がある。これに加え、本発明は、ホールセンサといったような磁界センシングシステム、あるいは絶対位置計測システムを必要としない初期化方法を提供する。

図５Ａは、本発明の実施形態に基づく、平面モータの１つ以上のコイルアセンブリを具備したオブジェクトキャリア２０を示したものである。オブジェクトキャリア２０は、交流磁石１４、１６を配備した磁気プレート１２上を浮揚する（図２も参照）。平面モータは稼動していない。エンドストップ２２が配設されたオブジェクトキャリア２０が磁気プレート１２上に起立している。オブジェクトキャリア２０にはさらに、稼動中磁気プレート１２とオブジェクトキャリア２０間の距離をコントロールする少なくとも１つの距離センサ２４が配設されている。こうした距離センサ２４は平面モータの稼動において重要なものではない。しかし、キャリア２０が未知の質量を有する異なる対象を搬送する場合、キャリア２０とこの上の対象の重力を相殺するために発生する垂直力をコントロールするのに距離センサ２４が望ましい。

オブジェクトキャリア２０が磁気プレート１２上に配置されている間、オブジェクトキャリア２０が磁気プレート１２上を移動する前に、水平摩擦力Ｆ_Ｗを克服すべきである。従い、コイルアセンブリによって水平力が発生し、かつ、その発生した水平力が水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過していない場合、オブジェクトキャリア２０は移動しない。さらに、垂直力が上方に発生する場合、垂直力が重力を超過しないかぎりオブジェクトキャリア２０は移動しない。さらに、垂直力が下方に発生する場合、オブジェクトキャリア２０は磁気プレート１２に対し押圧され、オブジェクトキャリア２０はほとんど動作しない。このように、水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過せず、かつ（一般に水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過する）重力を超過しない力がある方向に発生する場合、オブジェクトキャリア２０は動作しない。しかし、発生した力が少なくとも部分的に垂直に導かれると、磁気プレート１２上のオブジェクトキャリアエンドストップ２２の圧力は変わる。

起動時にコミュテーションオフセット角を決定する必要があるとき、力が生成されるが、コミュテーションが分からないとき、その力の方向は分からない。しかし、コイルアセンブリを流れる電流の量からその強さを導き出せることから、力の強さが分かる。コイルアセンブリにおける上に述べた３つの電流を入力する一方でコミュテーション角を変えることにより、発生する力の方向が変わる。力が垂直に導かれるとき、力が磁気プレート方向に導かれる場合に、磁気プレート１２のエンドストップ２２における圧力は最大であり、また、力が磁気プレート１２から離れる方向に導かれるとき、最少である。いづれのケースにおいて、コミュテーションオフセット角は、垂直力を発生させるために使用されるコミュテーション角から決定できる。

エンドストップ２２上の圧力を判断するため、エンドストップ２２には圧力センサが設けられる。また、他の実施形態において、エンドストップ２２は圧縮性であり、エンドストップ２２の圧縮を検出するセンサがエンドストップ２２に配設される。図５Ａに示した実施形態において、エンドストップ２２は圧縮性であり、距離センサ２４がオブジェクトキャリア２０と磁気プレート１２間の距離を判断する。エンドストップ２２は、磁気プレート１２の方向に導かれる生成垂直力により圧縮される。この力が磁気プレート１２から離れる方向に導かれる場合、エンドストップ２２は重力によってすでに圧縮されていることから、エンドストップ２２の圧縮は少なくなる。オブジェクトキャリア２０と磁気プレート１２間の最少距離は、生成される力が磁気プレート１２方向に導かれ、最大距離は、磁気プレート１２から離れる方向に垂直に導かれることをそれぞれ示す。このように本発明は、生成される力がいつ垂直に導かれるかを判断する方法を提供する。磁気プレート１２の方向に垂直に導かれる力となるコミュテーション角がコミュテーションオフセット角として使用される。

本発明のさらなる実施形態を図５Ｂに示している。図５Ｂにおいてオブジェクトキャリア２０は停止している状態であり、すなわち稼動しておらず、図５Ａに示したケースと同様に磁気プレート１２により支持されている。しかし図５Ｂでは、オブジェクトキャリア２０が平面モータの側壁２６に接触して配置されている。側壁２６は磁気プレート１２のまわりに設けられ、磁気プレート１２によって生成される磁界からオブジェクトキャリア２０が抜け出ないようにする。この場合、エンドストップ２２と磁気プレート１２間の水平摩擦力Ｆ_Ｗのみならず、オブジェクトキャリア２０と側壁２６間に垂直摩擦力Ｆ_Ａもまた存在する。

本発明に従う初期化方法は依然として特定の状況下で用いられる。生成される力が垂直摩擦力Ｆ_Ａを超過する場合、それが垂直に導かれると、オブジェクトキャリア２０は生じた力により垂直移動する。さらに、生成される力は水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過すべきでなく、よって、垂直摩擦力Ｆ_Ａは水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過すべきでない。このようにオブジェクトキャリア２０が側壁２６に接触して配置されると初期化方法の実行が可能である。

垂直摩擦力Ｆ_Ａが水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過する場合、初期化方法は上に述べたように実行されない。しかし、簡単な方法により水平摩擦力Ｆ_Ｗが垂直摩擦力Ｆ_Ａを超過しないようにできる。例えば、エンドストップ２２を高摩擦力を生じる材料で製造することが可能であり、もしくは、オブジェクトキャリア２０および／または側壁２６を低摩擦力しか生じない材料で覆うことが可能である。

図５Ａおよび図５Ｂに関して記載を行った方法に従って決定されるコミュテーションオフセット角は特定の精度にて決定される。磁気プレート１２上でオブジェクトキャリア２０がシフトすることによってエンドストップ２２および磁気プレート１２が損傷する可能性を回避するため、生成される力が水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過しないという事実により、精度が制限される。しかし、コミュテーションオフセット角が制限された精度で決定されると、生成される力が水平に導かれないようにしながら、水平摩擦力Ｆ_Ｗを超過する力を用いて該方法が再度実行される。前に判断されたコミュテーションオフセット角の前後にて制限されたインターバルでコミュテーションオフセット角を変えて、生成される力が水平に導かれないようにする。より強い力を用いることで、エンドストップ２２の圧力あるいは圧縮が大きくなり、よって、より高精度にコミュテーションオフセット角が決定される。

精度を向上する上記方法は、当然ながら本発明に従う初期化方法において具体化可能である。例えば、ＰＩＤコントロール回路および位置フィードバック回路から成る一般に使用される位置コントロールシステムは、磁気プレートの下に位置をセットすることにより、コイルアセンブリを磁気プレート方向に移動させるようにコントロールする。一方で生成される力は摩擦力を超過しないように制限される。コイルアセンブリが磁気プレート方向に実質的に移動すると、生成される力の制限が徐々に、もしくはほとんど瞬時に取り除かれることで、上記のような高い精度を可能にする、より大きな力を位置コントロールシステムに生じせしめる。

本発明による初期化方法は好ましくは、平面モータのオブジェクトキャリアに含まれる各コイルアセンブリに対して実行されることを注記する。例えば、図３に示したオブジェクトキャリアは４つのコイルアセンブリから成ることから、初期化方法は４回実行される。このような実施形態において、４つのコイルアセンブリのうちの１つが垂直力を生じると、オブジェクトキャリアに傾斜モーメントが生じ、力の方向の変位を生じ、傾斜回転をも生じる。しかし、本発明に従う初期化方法において、最大（圧力あるいは変位）あるいは最少（磁気プレートとコイルアセンブリ間の距離）が決定される。ゆえに、傾斜回転が、圧力、変位、あるいは距離の絶対値に影響を与えるにもかかわらず、回転は、最大もしくは最少となるコミュテーション角にほとんど影響を与えないことから、初期化方法のその結果にもほとんど影響を与えない。

コミュテーション角は、平面モータの閉ループ位置コントロールによって得られ、コントロール入力は１つ以上の位置センサにより、コントローラ出力はコイルの１つにおける電流の大きさおよび位相角であることを注記する。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明を他の方法でも具体化できることは明らかである。このように、本詳細記載は本発明を制限する意図ではない。本発明の構成、オペレーション、および作用について、ここに提示を行った詳細のレベルを前提に、本実施形態の修正および変形が可能であるという理解のもとに説明を行った。従い、上に記載の詳細説明は決して本発明を制限する意図ではなく、正確には添付の請求項によって本発明の範囲が定義される。

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。ここで、一致する参照符合はその対応一致する部分を示すものとする。
本発明の実施形態に基づくリソグラフィ装置を示したものである。 平面モータの上面図である。 ４つのコイルアセンブリにより構成されるアクチュエータキャリアを図示したものである。 平面モータを制御する制御スキームを示したものである。 本発明に従う平面モータの側面図である。 本発明に従う平面モータの側面図である。

Claims (11)

1. 平面モータのコミュテーションオフセット角を決定する初期化方法において、平面モータは、複数のコイルが配備された少なくとも１つのコイルアセンブリと、複数の磁石が配備された磁気プレートにより構成され、該初期化方法は、少なくとも１つのコイルアセンブリのコイルに制御電流を供給し、該制御電流のコミュテーション角を変え、該コミュテーション角の関数として該磁気プレートに対するコイルアセンブリの変位を判断し、最大および／または最少変位となるコミュテーション角を選択し、そして、この選択されたコミュテーション角に基づきコミュテーションオフセット角を決定することから成る、平面モータのコミュテーションオフセット角を決定する初期化方法。
2. コイルアセンブリの変位は上記の磁気プレートにほぼ垂直であることを特徴とする請求項１に記載の平面モータの初期化方法。
3. 上記の磁気プレートと上記のコイルアセンブリ間の摩擦力を超過しないようにするため、生成される力が前もって決定されることを特徴とする請求項１に記載の平面モータの初期化方法。
4. さらに、決定されたコミュテーションオフセット角を用いて制御電流を増し、所定の範囲内でコミュテーション角を変え、該コミュテーション角に基づいて上記コイルアセンブリの変位を判断し、コミュテーションオフセット角として、最大変位となるコミュテーション角を選択することから成ることを特徴とする請求項３に記載の平面モータの初期化方法。
5. 複数のコイルを配備した少なくとも１つのコイルアセンブリと複数の磁石を配備した磁気プレートから成る平面モータと、該コイルアセンブリのコイルに供給される電流を制御する制御システムとにより構成される平面モータシステムにおいて、該制御システムは、制御電流を供給し、該制御電流のコミュテーション角を変え、該コミュテーション角に基づいてコイルアセンブリの変位を判断し、コミュテーションオフセット角として、最大変位となるコミュテーション角を選択するように構成されることを特徴とする平面モータシステム。
6. さらに、上記の制御システムに動作可能に接続を行った少なくとも１つの距離センサを配備し、上記コイルアセンブリと上記磁気プレート間の距離を判断することを特徴とする請求項５に記載の平面モータシステム。
7. コイルアセンブリには、上記磁気プレートの対向側に圧縮性エンドストップが設けられることを特徴とする請求項５に記載の平面モータシステム。
8. 磁気プレートには、上記コイルアセンブリの対向側に圧縮性エンドストップが設けられることを特徴とする請求項５に記載の平面モータシステム。
9. 上記のエンドストップには、上記の制御システムに動作可能なように連結を行ったセンサが配備され、エンドストップの圧縮を判断することを特徴とする請求項７または８に記載の平面モータシステム。
10. 放射線ビームをコンディショニングする照明システムと、放射線ビームに所望のパターンを与えるパターニングデバイスを支持するように構成された支持構造と、基板を保持するように構成された基板ホルダと、基板の目標部分にパターン化されたビームを投影するように構成された投影システムと、基板もしくはパターニングデバイスの位置合わせを行う平面モータシステムとにより構成されるリソグラフィ装置において、該平面モータシステムは、複数のコイルを配備した少なくとも１つのコイルアセンブリ、および複数の磁石を配備した磁気プレートと、該コイルアセンブリのコイルに供給される電流を制御する制御システムとにより構成され、該制御システムは、制御電流を供給し、該制御電流のコミュテーション角を変え、該コミュテーション角に基づいて該コイルアセンブリの変位を判断し、コミュテーションオフセット角として、最大変位となるコミュテーション角を選択するように構成されることを特徴とするリソグラフィ装置。
11. 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し、パターニングデバイスによってその断面に所望のパターンを有する放射線ビームを構成し、複数のコイルを配備した少なくとも１つのコイルアセンブリと、複数の磁石を配備した磁気プレートとを含む平面モータシステムを使用して基板もしくはパターニングデバイスの位置合わせを行い、該少なくとも１つのコイルアセンブリのコイルに制御電流を供給し、該制御電流のコミュテーション角を変え、該コミュテーション角に基づいて、該磁気プレートに対する該コイルアセンブリの変位を判断し、最大変位または最少変位となるコミュテーション角を選択し、この選択されたコミュテーション角に基づいてコミュテーションオフセット角を決定し、放射線の投影ビームを基板の目標部分に投影することから成るデバイス製造方法。