JP4309863B2 - リソグラフィ位置決めデバイス及びデバイス製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、リソグラフィ装置に関し、特に物体を位置決めするためのリソグラフィ位置決めデバイス並びに関連するデバイス製造方法に関する。
リソグラフィ装置は、例えば集積回路(IC)の製造の際に使用することができる。この場合では、そのICの個々の層に対応した所望の回路パターンを生成するためにパターン形成デバイスが使用されることがあり、またこのパターンは、感放射性の材料(レジスト)からなる層をコーティングした基板(シリコン・ウェハ)上にあるターゲット部分(例えば、1つ又は複数のダイを備える)上に結像させることができる。
一般に、単一の基板は、連続して露光を受ける隣接するターゲット部分からなる1つのネットワークを含むことになる。周知のリソグラフィ装置は、1回の実行でターゲット部分上に全体パターンを露光することによって各ターゲット部分がその内部で照射を受けるいわゆる「ステッパ(stepper)」と、投影ビームを所与の方向(例えば、「スキャンニング(scanning)」方向)に通過させるようにパターンをスキャンする一方、この方向と平行又は非平行に基板を同期させてスキャンすることによって各ターゲット部分がその内部で照射を受けるいわゆる「スキャナ(scanner)」と、を含んでいる。
基板の適当な部分上にパターンを投射するためには、物体テーブルに関する短行程の正確な位置決め及び長行程の変位の両方を適用するのが一般的である。一般に、パターン形成デバイスと共に設けられる物体テーブル、ホルダ又はステージは1方向のみに大きな変位を要求するが、他方基板と共に設けられるテーブル、ホルダ又はステージは1つの面内で大きな変位を要求するのが通常である。
パターン形成デバイス又は基板と共に設けられる物体テーブルは、複数のアクチュエータ又はリニア・モータを備えた第1の駆動ユニットに接続されるのが通常である。これらのアクチュエータ又はモータによって、ある小さいレンジ(約1mm)にわたる物体の正確な変位が可能となる。多くの用途において、これらのアクチュエータ又はリニア・モータは非接触の電磁式アクチュエータ又はモータである。第1の駆動ユニットは通常、少なくとも1つの方向に大きな変位を可能とさせる第2の駆動ユニット上に装着される。この第2の駆動ユニットは、一例として、リニア・モータ又はプラナー・モータから構成されることがある。
こうした構成では、物体テーブルを変位させるためには、第1の駆動ユニットと第2の駆動ユニットの両方を付勢させなければならない。これが一般にどのように達成されるか例示するために、以下で従来のドライブ構成について考察することにする。
第1の駆動ユニットは、その各々が物体テーブルに接続された第1の部品と、第2の駆動ユニット上に装着された第2の部品と、を備える複数の電磁式アクチュエータを含んでいる。この第2の駆動ユニットは、この実施例ではスキャンニング方向に対応する第1の水平方向(Y方向)に第1の駆動ユニットを(物体テーブルと一緒に)変位させるように製作される。電磁式アクチュエータのうちの1つは、Y方向の力を発生させることができる。第1のドライブの電磁式アクチュエータの行程は、わずか数mmだけに制限されており、一方第2の駆動ユニットは約0.5mの変位が可能である。
こうした構成は、いわゆるスキャナにおいて、投影システムに対してパターン形成デバイスを位置決めするために適用することが可能である。このスキャンニング動作では、物体テーブルに装着されたパターン形成デバイスがY方向に沿って変位を受けることが必要である。この変位過程は、加速フェーズ、一定速度フェーズ、及び減速フェーズという3つの異なるフェーズによって近似することができる。
第1及び第3のフェーズの間では、物体テーブルをY方向に加速又は減速させるために第1の駆動ユニットと第2の駆動ユニットの両方が電力供給を受けることが必要である。このことは、物体テーブルが第2の駆動ユニットに固定的に取り付けられていないが、第1の駆動ユニットの非接触式アクチュエータによって第2の駆動ユニットに対して位置決めされることに由来している。したがって、第1の駆動ユニットは、その発生させる力が、物体テーブルに取り付けられた異なる電磁式アクチュエータの第1の部品によって物体テーブルを加速させるのに十分な大きさとなるようにして設計されなければならない。第1の駆動ユニットに関するスキャンニング方向において必要な力の典型的な値は、>200Nとすることがある。この力を発生させることによって、電磁式アクチュエータの電流を通したコイルにかなりの量の損失が生じることがある。
変位過程の第2のフェーズ(すなわち、一定速度フェーズ)の間における主たる目的は物体テーブルの正確な位置決めである。リソグラフィ装置では、このフェーズはパターン形成デバイス上のパターンを基板の上に投射させるフェーズである露光フェーズに相当する。このパターンを基板の適当な部品上に投射させるためには、パターン形成デバイス及び基板をナノメートルの正確さで同期して移動させなければならない。この正確さを満たすためには、第1の駆動ユニットのアクチュエータの要件は、剛性、動的応答、制振(damping)、その他に関して厳格となる。
上述した構成を有する周知のリソグラフィ位置決めデバイスは米国特許第5767948号に開示されている。この特許は、リソグラフィ装置のステージを変位させ且つ位置決めするための位置決めデバイスを含んだリソグラフィ装置について記述している。この位置決めデバイスは、第1の駆動ユニットによって当該ステージ上に装着された物体を、比較的短い距離にわたって高い正確性によって位置決めするためのリニア・モータを備えており、この第1の駆動ユニットは、比較的長い距離では正確性特性を制限して少なくとも1つの方向で第2の駆動ユニットによって位置決めすることが可能である。
しかし、上述した異なるフェーズの間においては動作条件が異なり且つその要件が異なるため、第1の駆動ユニットの設計では、加速及び減速の間の力要件を、一定速度フェーズの間の正確さ要件と組み合わせるためにギブ・アンド・テイクが必要である。この結果、第1の駆動ユニットの動作性能が最適でなくなる。
さらに、許容可能な損失量と組み合わせた適当な加速及び減速を得るのに必要な力要件によって、駆動ユニットで必要となる全体サイズが決定されることになる。しかし一定速度フェーズの間では、その力要件が当該フェーズ中ではかなり小さいために駆動ユニットはサイズが大きすぎると見なされる可能性がある。このオーバーサイズの駆動ユニットは、一定速度フェーズ中では最適な動的応答を有しないことがある。駆動ユニットの重量の一部も同様に変位を受ける必要があるため、正確な位置決めを要する全体重量は、物体テーブルの単独重量と比較してかなり大きくなる可能性があり、これにより追加的な制御努力が必要となる。加速(又は、減速)中と一定速度フェーズ中でその力要件が異なることはまた、異なるアクチュエータに対して電力を供給する増幅器(例えば電流増幅器)の最適な設計を妨げる。適当な加速を提供するには、その増幅器は一例として、約5Aの電流を供給しなければならず、他方一定速度フェーズの間の位置決め制御は、約1mAの正確さを提供することが必要となり得る。
さらに、加速又は減速によって物体又は物体テーブル内に熱応力を生じることがあるため、加速又は減速の間に生じる損失によって、全体的な過程が劣化されることがある。
上述のことに鑑み、本発明は、指摘した欠点のうちの幾つかを少なくとも部分的に克服すること、並びに加速又は減速の間における第1の駆動ユニットの力要件の少なくとも一部分が永久磁石システムによって提供される位置決めデバイスを提供すること、を目的とする。
したがって、本明細書において具現化し且つ広義に記載している本発明の原理によれば、改良型のリソグラフィ位置決めデバイスが提供される。一実施例では、そのリソグラフィ位置決めデバイスは、第1の部品及び第2の部品を備える、第1の方向に第1の動作範囲で物体を位置決めするための第1の駆動ユニットであって、第1の部品は物体に接続されると共に第2の部品に対して移動可能である第1の駆動ユニットを備える。このデバイスはさらに、第1の方向に第2の動作範囲でこの第1の駆動ユニットを変位させるための第2の駆動ユニットであって、第1の駆動ユニットの第2の部品に接続されると共に第2の駆動ユニットの第2の部品に対して移動可能な第1の部品を備えた第2の駆動ユニットを備える。このデバイスはさらに、物体又は第1の駆動ユニットの第1の部品の何れかに接続された第1の部品と、第1の駆動ユニットの第2の部品又は第2の駆動ユニットの第1の部品の何れかに接続された第2の部品と、を備えた永久磁石システムを備えており、永久磁石システムは、物体を第1の方向に移動させるために、物体及び第2の駆動ユニットの第1の部品の第1の方向での相対的位置の関数である力を発生させるように構成されている。
本発明のこのドライブ構成では、上述のように、物体を加速又は減速させるために必要となる力は、少なくとも部分的に永久磁石システムによって提供される。したがって、加速又は減速に関する第1の駆動ユニットの実際の力要件は低下し、これによって加速又は減速の間の損失が低下することになる。この損失の低下によって、(温度に関して)より安定した環境が可能となり、全体的な過程の正確さが改善されることになる。第1の駆動ユニットの実際の力要件は、永久磁石システムの存在によって低下されるため、第1の駆動ユニットをより小型且つ軽量に製作することが可能である。このために、物体のより正確な位置決めを可能とさせる改良型の動的応答を得ることができる。
第1の駆動ユニットがより軽量になった場合、第2の駆動ユニットによって変位させる全体的な質量も低減されることがある。この場合では、第2の駆動ユニットに関する力要件も低下し、これにより第2の駆動ユニットの損失が低下することになる。第1の駆動ユニット又は第2の駆動ユニットの何れか(或いは、この両者)で生じる損失の低下はまた、駆動ユニットを冷却する冷却ユニット(又は、複数の冷却ユニット)の要件に好ましい影響を与えることがある。さらに、何れの駆動ユニットの力要件を低下させても、駆動ユニットに電力を供給する増幅器に関する設計要件を簡略化させることができる。
別法として、本発明による構成は、その位置決めデバイスをより大きな加速及び減速を利用することによって使用して装置の生産性を向上させるために適用することもできる。本発明では、第1及び第2の駆動ユニットの損失を増加させることなくこれを実現することができる。
永久磁石システムは、その最も基本的な形態では、第1の永久磁石及び強磁性部材からなる。一例として、永久磁石は、第2の駆動ユニットの例えば可動部の強磁性部品と相互作用することによって第1の方向に力を発生させる方式で物体テーブルに取り付けられることがある。この永久磁石は、発生された力が両部品の相対的位置に応じて正方向の第1の方向又は負方向の第1の方向に作用するようにして、強磁性部品に対して配置することができる。
本発明の一実施例では、永久磁石システムの力は、第1の駆動ユニットの第1の動作範囲において第1の駆動ユニットの第1の部品に関する第2の部品を基準とした第1の方向での第1の位置に関しては実質的にゼロに等しい。この場合では、永久磁石システムは前記の第1の位置において平衡状態にある、すなわち永久磁石システムのさまざまな部品間に作用する力は第1の方向に成分を有しない。こうした平衡点が第1の駆動ユニットの動作範囲の内部にあると有利となることがある。物体テーブルに関して加速や減速が全く必要がない場合には、この永久磁石システムはこうした平衡状態に位置決めされることがある。第1の方向での第1の駆動ユニットの動作範囲は、第1の駆動ユニットの第1の部品と第1の駆動ユニットの第2の部品との間において前記方向で可能な変位と比べてかなり小さいことに留意すべきである。第1の方向での動作範囲は、第1の駆動ユニットの第1の部品を第2の部品に対して第1の駆動ユニット自体によって当該方向に変位させることができる範囲であると考えられる。
一実施例では、永久磁石システムの第1の部品に関する永久磁石システムの第2の部品を基準とした第1の位置(すなわち、平衡点)は、第1の駆動ユニットの動作範囲の実質的に中間にある。この平衡は安定平衡(stable equilibrium)とすることや、不安定平衡(unstable equilibrium)とすることが可能であることにさらに留意すべきである。
本発明の別の実施例では、その位置決めデバイスはさらに、駆動ユニットのコイル・ユニット内の電流を制御することによってさまざまな駆動ユニットを制御するための制御ユニットを備える。従来のシステムでは、その制御ユニットは、物体テーブルのドライブに適当な力を発生させるために電流を制御する。本発明による構成では、この適当な力はさらに、永久磁石システムの部品同士の相対的位置を制御することによって発生させることもできる。これに関しては、次の2種類の状態を考慮することができる。
第1の状態では、物体テーブルに対する加速や減速が必要である。このことは、永久磁石システム、第1の駆動ユニット及び第2の駆動ユニットの合成作用によって達成させることができる。永久磁石システムの両方の部品が、こうした力を生じる位置にもってこられた場合、加速(又は、減速)力の少なくとも一部分を永久磁石システムによって提供することができる。永久磁石システムのこの両方の部品を互いに対して位置決めすることは、第1の駆動ユニット又は第2の駆動ユニット、或いはこの両方の電流を制御することによって達成することが可能である。
第2の状態では、物体テーブルを実質的に一定の速さで変位させることが必要となることがある。こうした状態では、永久磁石システムによって変位の方向で実質的に全く力を生じさせないようにして永久磁石システムを位置決めすることが好ましいことがある。すなわち、永久磁石システムは平衡点に位置決めすべきである。このことはさらに、第1の駆動ユニット又は第2の駆動ユニット、或いはこれらの両方の電流を制御することによって達成することが可能である。
別の実施例では、その永久磁石システムは、永久磁石システムの第1の部品に関する第2の部品を基準とした第1の方向での位置を制御するためのアクチュエータを備える。永久磁石システムの両方の部品に関する第1の方向での相対的位置を制御する単独のアクチュエータを有しており、この位置を第1の駆動ユニットによって制御しないことが有利となることがある。こうした実施例では、第1の駆動ユニットの主たる目的が一定速度フェーズの間における正確な位置決めとなるため、第1の駆動ユニットの要件が簡略化されることがある。
本発明による別の実施例では、第1の方向の力は、その一方は物体又は第1の駆動ユニットの第1の部品に取り付けられており、且つもう一方は第1の駆動ユニットの第2の部品又は第2の駆動ユニットの第1の部品の何れに取り付けられることが可能である2つの永久磁石の間の相互作用によって発生させる。こうした構成では、これらの永久磁石は、これらが取り付けられる部品間で第1の方向に斥力又は引力の何れかを発生させるようにして構成されることがある。
本発明によるさらに別の実施例では、永久磁石システムの力を記述する関数は、前記第1の位置に関して実質的にゼロに等しい第1次微分を有する。こうした構成では、第1の方向に関する永久磁石システムの剛性は前記第1の位置において実質的にゼロである。これによって、物体テーブルと第2の駆動ユニットに取り付けられた第1の駆動ユニットの第2の部品との間での振動の隔絶に関する利点が提供される。永久磁石システムによって発生された力は、言及した位置における第1の方向での永久磁石システムの各部品の相対的位置と実質的に無関係であるため、第2の駆動ユニット上に生じる振動は物体に対してほとんど伝達されることがなく、これによって物体の正確な位置決めが可能となる。
本発明のさらに別の実施例では、その永久磁石システムは、物体と第2の駆動ユニットの可動部の間において、好ましくは第1の方向と直交する第2の方向で力を発生させるように製作し且つ構成されている。こうした構成によれば、この永久磁石システムによって、第1の方向と第2の方向の両方向に物体テーブルを変位させるために必要な加速力及び減速力を少なくとも部分的に提供することができる。この結果、第1の駆動ユニット及び/又は第2の駆動ユニットにおける損失の低減が得られることになり得る。この永久磁石システムを導入することによって、より小型の(且つ、より軽量の)第1の駆動ユニットの使用が可能となり、これにより第1の駆動ユニットの動的応答が改善されると共に、第2の駆動ユニットに関する力要件が低下する可能性がある。こうした構成では、その第2の駆動ユニットは、一例としてプラナー・モータやHブリッジ・タイプのドライブ構成とすることがある。
別の実施例では、その位置決めデバイスはさらに、第1の駆動ユニットの第1及び第2の部品の損傷を受けやすい部分(例えばコイル、永久磁石)が互いに接触することを回避するためのクラッシュ防護機構を装備している。
本発明の別の態様によれば、感放射性材料からなる層によって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、放射システムを用いて投影放射ビームを提供するステップと、パターン形成デバイスを用いてその断面内にあるパターンを有する投影ビームを与えるステップと、感放射性材料からなる層のターゲット部分上にパターン形成した放射ビームを投射するステップと、前記パターン形成デバイス又は基板のうちの少なくとも一方を、第1の部品及び第2の部品を備える第1の駆動ユニット(第1の部品は前記物体に対して直接的又は間接的に接続されると共に第2の部品に対して移動可能である)と、前記第1の駆動ユニットを少なくとも1つの方向で変位させるための第2の駆動ユニット(第1の駆動ユニットの第2の部品は第2の駆動ユニットに接続される)と、を備えた位置決めデバイスによって位置決めするステップと、物体テーブルを加速又は減速するための力を少なくとも部分的に発生させる永久磁石システムとを含むデバイス製造方法が提供される。
この文書ではICの製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的に言及しているが、本明細書に記載したリソグラフィ装置は、集積型光学系、磁区メモリ向けのガイド及び検出パターン、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッド、その他の製造など、別の用途を有することがあることを理解されたい。当業者であれば、こうした代替的な用途のコンテキストにおいて、本明細書における「ウェハ(wafer)」又は「ダイ(die)」という用語の使用は何れも、それぞれ「基板(substrate)」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なすことができることは理解されよう。
本明細書で言及している基板は、例えば、トラック(典型的には、基板にレジストの層を塗布し露光済みのレジストを現像するツール)或いは測定又は検査ツール内で、露光の前又は後で処理を受けることがある。本明細書における開示は、該当する場合、こうしたツールやその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ICを作成するために2回以上処理されることがあるため、本明細書で使用する基板という用語はすでに複数の処理済み層を含んだ基板を指し示すことがある。
本明細書で使用する「放射(radiation)」及び「ビーム(beam)」という用語は、紫外線(UV)放射(例えば、365、248、193、157又は126nmの波長を有する)や極紫外線(EUV)放射(例えば、5〜20nmの範囲の波長を有する)、並びにイオンビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射を包含している。
本明細書で使用する「パターン形成デバイス(patterning device)」という用語は、基板のターゲット部分にあるパターンを生成させるためなどその断面に1つのパターンを有する投影ビームを与えるために使用できる手段を指し示しているものとして広く解釈すべきである。投影ビームに与えられるパターンは基板のターゲット部分内の所望のパターンと厳密には対応しないことに留意すべきである。一般的に、投影ビームに与えられるパターンは集積回路などターゲット部分内に生成するデバイスのある特定の機能層に対応することになる。
パターン形成デバイスは、透過性のことや反射性のことがある。パターン形成デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、及びプログラム可能LCDパネルが含まれる。マスクはリソグラフィ分野でよく知られていると共に、バイナリ、レベンソン型位相シフト、ハーフトーン型位相シフトなどのマスクタイプや、さまざまな混成型のマスクタイプが含まれる。プログラム可能ミラー・アレイの一実施例は、到来する放射ビームをさまざまな方向に反射させるためにその各々を個々に傾斜させることが可能な小型のミラーからなるマトリックス構成を利用しており、この方式によって反射されたビームがパターン化される。パターン形成デバイスの各実施例においてその保持構造は、例えば必要に応じて固定又は移動可能とすることができる、また、パターン形成デバイスが例えば投影システムに関して所望の位置に来ることを保証することができるフレーム又はテーブルとすることができる。本明細書における「レチクル(reticle)」又は「マスク(mask)」という用語の使用は何れも、「パターン形成デバイス」」という、より一般的な用語と同義と見なすことができる。
本明細書で使用する「投影システム(projection system)」という用語は、例えば使用している露光放射に関し或いは浸漬流体の使用や真空の使用など別の要因に関して妥当であれば、屈折光学系、反射光学系、及び反射屈折光学系を含むさまざまなタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書における「レンズ(lens)」という用語の使用は何れも、「投影システム」という、より一般的な用語と同義と見なすことができる。
この照射システムはさらに、投影放射ビームに対する方向付け、整形、又は制御のために、屈折性、反射性、及び反射屈折性の光学コンポーネントを含むさまざまなタイプの光学コンポーネントを包含することがあり、またこうしたコンポーネントはさらに以下において一括して又は単独で「レンズ」ということもある。
このリソグラフィ装置は、2つ(デュアル・ステージ)以上の基板テーブル(及び/又は2つの以上のマスク・テーブル)を有するタイプとすることができる。こうした「複数ステージ(multiple stage)」の装置では、追加的なテーブルを並列に使用することがあり、また1つ又は複数のテーブルに対して1つ又は複数の別のテーブルが露光のために使用されている間に予備的ステップを実行することがある。
このリソグラフィ装置はさらに、投影システムの最終要素と基板との間のスペースを満たすためにその基板が比較的高い屈折率を有する液体(例えば、水)の中に浸漬されるタイプとすることができる。例えば、マスクと投影システムの第1の要素との間などリソグラフィ装置内の別のスペースにも浸漬液体が付与されることがある。浸漬技法については、投影システムの開口数を増大させるために当技術分野ではよく知られている。
ここで、本発明の実施例について、対応する参照符号によって対応する部分を指示している添付の概略図を参照しながら単に一例として記載することにする。
[リソグラフィ装置]
図1は、本発明の具体的な一実施例によるリソグラフィ装置100を模式的に表している。本装置は、
照射システム(照射器)IL(放射(例えば、UV放射又はEUV放射)の投影ビームPBを提供するため)と、
第1の支持構造(例えば、マスク・テーブル/ホルダ)MT(パターン形成デバイス(マスク)MAを支持するためのものであり、アイテムPLに対してパターン形成デバイスを正確に位置決めするために第1の位置決め機構PMに接続される)と、
基板テーブル(ウェハ・テーブル/ホルダ)WT(基板(レジストをコーティングしたウェハ)Wを保持するためのものであり、アイテムPLに対して基板を正確に位置決めするために第2の位置決め機構PWに接続される)と、
投影システム(反射性投影レンズ)PL(パターン形成デバイスMAによって投影ビームPBに与えられたパターンを基板Wのターゲット部分C(1つ又は複数のダイを備える)上に結像させるため)と、を備える。
ここに図示したように、本装置は反射性タイプ(例えば、反射性マスク又は上で言及したようなタイプのプログラム可能ミラー・アレイを利用する)である。別法として、この装置は透過性タイプのことがある(例えば、透過性マスクを利用する)。
照射器ILは放射線源SOからの放射ビームを受け取る。この線源と本リソグラフィ装置とは別々の実体であること(例えば、その線源がプラスマ放電線源である場合)がある。こうしたケースでは、その線源は本リソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、またその放射ビームは一般的に、例えば適当な集光用ミラー及び/又はスペクトル純度フィルタを備える放射集光器の支援を得て、線源SOから照射器ILに送られる。別のケースでは、その線源は本装置の一体化された一部分とすること(例えば、その線源が水銀ランプである場合)がある。線源SOと照射器ILは、放射システムと呼ばれることがある。
照射器ILは、ビームの角度強度分布を調整するための調整用機構を備えることがある。一般的に、この照射器の瞳孔面におけるこの強度分布の少なくとも外側及び/又は内側半径方向範囲(一般にそれぞれ、σ−outerとσ−innerと呼ばれる)は調整することができる。この照射器は、その断面において所望の均一性及び強度分布を有する投影ビームPBと呼ばれる条件付け放射ビームを提供する。
投影ビームPBは、マスク・テーブルMT上に保持されたマスクMA上に入射する。マスクMAによって反射されると、投影ビームPBはレンズPLを通過し、このレンズによってビームが基板Wのターゲット部分C上に集束される。第2の位置決め機構PW及び位置センサIF2(例えば、干渉計デバイス)の支援を得て、例えばさまざまなターゲット部分CをビームPBの経路内に位置決めするために基板テーブルWTを正確に移動させることができる。同様に、第1の位置決め機構PM及び位置センサIF1を使用して、例えばマスク・ライブラリからの機械的取り出しの後又はスキャン中に、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ことができる。一般に、物体テーブルMT及びWTの移動は、位置決め機構PM及びPWの一部を形成する長行程モジュールと短行程モジュールの支援を得て実現される。しかし、ステッパのケースでは(スキャナの場合と異なり)、マスク・テーブルMTは短行程アクチュエータだけに接続されることがあり、或いはマスク・テーブルMTは固定状態のこともある。マスクMA及び基板Wは、マスク整列マークM1、M2及び基板整列マークP1、P2を使用して整列させることがある。
図示した装置は、次の好ましいモード、
ステップ・モード(投影ビームに与えられた全体パターンがターゲット部分C上に一挙に投射(すなわち単一の静的露光)されている間、マスク・テーブルMT及び基板テーブルWTは本質的に静止に保たれる。次いで、異なるターゲット部分Cを露光できるように、この基板テーブルWTはX及び/又はY方向にシフトされる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズによって単一の静的露光で結像されるターゲット部分Cのサイズが制限される)と、
スキャン・モード(投影ビームに与えられたパターンがターゲット部分C上に投射(すなわち単一の動的露光)されている間、マスク・テーブルMT及び基板テーブルWTは同期されたスキャンを受ける。マスク・テーブルMTを基準とした基板テーブルWTの速度及び方向は投影システムPLの拡大(縮小)及び画像反転特性によって決定される。スキャン・モードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一の動的露光におけるターゲット部分の幅(非スキャン方向)が制限されており、一方スキャン移動の長さによってターゲット部分の高さ(スキャン方向)が決定される)と、
その他モード(投影ビームに与えられたパターンがターゲット部分C上に投射されている間、マスク・テーブルMTはプログラム可能パターン形成デバイスを保持しながら本質的に静止に保たれており、且つ基板テーブルWTは移動又はスキャンを受ける。このモードでは一般的に、パルス状の放射線源が利用されると共に、基板テーブルWTの各移動の後、又はスキャン中の後続の放射パルスの間において必要に応じてプログラム可能パターン形成デバイスが更新される。この動作モードは、上で言及したようなタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン形成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)と、
で使用することができる。
上述の利用モード又は全体的に異なる利用モードに関する組み合わせ及び/又は変形も同様に利用することができる。
図2は、第2の駆動ユニット2上に装着された第1の駆動ユニット1を備える当技術分野で周知の位置決めデバイスを模式的に表している。こうした位置決めデバイスは、基板又はパターン形成デバイスと一緒に提供される物体テーブルを位置決めするために利用することができる。第1の駆動ユニット1は、物体テーブル5に取り付けられた第1の部品10と、第2の駆動ユニットの第1の部品30に取り付けられた第2の部品20と、を備える。この第2の駆動ユニット2はさらに、一例としてフレーム又は平衡質量50に対して装着された第2の部品40を備える。第2の駆動ユニット2の第1及び第2の部品は、少なくとも1つの方向で(図2ではY方向)で比較的長い距離にわたって互いに対して位置決めすることができる。
典型的には、マイクロメートル級の正確さで、500mmを超える変位を得ることができる。一例として、第2の駆動ユニットはプラナー・モータ、Hタイプ・ドライブ、又はリニア・モータ構築体を備えることがある。こうしたドライブ構成は、物体テーブルMT及びWTを移動させるために図1に示したようなリソグラフィ装置で利用されることがある。第1の駆動ユニットの第2の部品が第2の駆動ユニットの第1の部品に取り付けられるため、この部品は第2の駆動ユニットの第1の部品に沿って移動する。この第1の駆動ユニットは微調整ドライブとして使用される。これは、比較的短い距離(約1mm)にわたってナノメートルの正確さで物体テーブルを位置決めするために使用される。第1のドライブは第2のドライブと一緒に移動するため、第1の駆動ユニットと第2の駆動ユニットを組み合わせることによって、大きな変位を可能にさせる利点(第2の駆動ユニットによって得られる)と高い正確さ(第1の駆動ユニットによって得られる)とを合成させることができる。
図3aは、本発明による位置決めデバイスの第1の実施例を模式的に表している。この図は、永久磁石システム3と組み合わせた第1の駆動ユニット(第1の部品10及び第2の部品20から構成される)を模式的に図示している。第2の駆動ユニット及び物体テーブルは図示していない。永久磁石システム3は、駆動ユニットの第1の部品10に取り付けられた永久磁石11を備えた第1の部品と、駆動ユニットの第2の部品20に取り付けられた強磁性部品12を備えた第2の部品と、を備える。
永久磁石11と強磁性部品12の間の相互作用によってこれら両部品の間に引力が生じる。図3aに図示したような相対的位置では、この力はZ方向の向きにある。Z方向に向いたこの力は、一例として、アクチュエータ又はエア・ベアリングなどのベアリングによって補償することが可能である。第1の駆動ユニットの第1と第2の部品がY方向に関して異なる相対的位置を有する場合では、両部品間の引力(永久磁石システムによって発生された引力)はY方向にも成分を有することになる(図3b及び3c参照)。この力のY方向の成分は、図3aに示すような対称(平衡)状況を回復させるように向けられる。したがって図3bでは、この力の成分は永久磁石に対して負方向のY方向(また強磁性部品に対しては正方向のY方向)で作用しており、また一方図3cでは、その力は永久磁石に対して正方向のY方向(また強磁性部品に対しては負方向のY方向)で作用する。
図4は、永久磁石と強磁性部品のY方向での相対的位置の関数として永久磁石に作用するY方向の力成分Fy(pm)を模式的に表している。永久磁石と強磁性部品の相対的位置(ΔY)は次式で定義される。
ΔY=Yferromagnetic_part−Ypermanent_magnet
上式において、
ferromagnetic_part=強磁性部品のY位置
permanent_magnet=永久磁石のY位置
さらに、状況ΔY=0は図3aに示すような対称的な位置に対応すること、並びにFy(pm)の正方向の値は永久磁石上に作用する力のうち正方向のY方向の向きにある力に対応すること、を前提としている。
この力は、第1の駆動ユニットに関する必要な加速力や減速力を以下のように少なくとも部分的に提供するように加えることができる。
物体テーブルを例えば正方向のY方向で加速するために、第2の駆動ユニットは当該方向で関与する。このために第1の駆動ユニットの第2の部品20は正方向のY方向に変位することになる。第1の駆動ユニットの第2の部品が正方向のY方向に変位すると、正のΔYが発生し、且つ(図4から分かるように)正方向のY方向の向きの力が永久磁石に作用することになる。この力のために、第1の駆動ユニットの第1の部品、並びにこれに取り付けられた物体テーブルは、正方向のY方向で加速することになる。第1の駆動ユニットの第1の部品と第2の部品の両方が同じ速度を有していない限り、永久磁石と強磁性部品の間のY方向での相対的変位は増加することになる。
しかし図4に示すように、この相対的変位が増大すると、永久磁石上に作用する力が増加することになり、またしたがって、第1の駆動ユニットの第1の部品並びに物体テーブルの加速を増大させることになる。永久磁石システムによって発生させる力は、図4で指摘したようにFmaxに制限されることに留意すべきである。物体テーブルを加速させるためにより大きな力が必要である場合、この力は第1の駆動ユニットによって提供されることがある。
物体テーブルの速度をある一定のレベルに維持するには、その相対的位置ΔYをゼロまで戻さなければならない。このことは、第2の駆動ユニットを減速させることによって実現することができる。
第1の駆動ユニット(及び物体テーブル)を減速させるには、永久磁石と強磁性部品の間に永久磁石上に負方向のY方向で力を発生させる(ΔY<0)ような相対的変位を生成させるために第2の駆動ユニットをさらに一層減速させることができる。加速/減速フェーズと一定速度フェーズの両方の間において、第1の駆動ユニットを利用してこの相対的位置ΔYを制御又は修正することができる。
図5aは、永久磁石システムの代替的な構成を模式的に表している。この構成では、その永久磁石システムは、第1の駆動ユニットの第1の部品に取り付けられた2つの永久磁石15、16を備えた第1の部品を備える。磁石のそれぞれは、第1の駆動ユニットの第2の部品上に装着された永久磁石システムの第2の部品の強磁性部品17、18と相互作用するように構成される。
この構成では、磁石15と強磁性部品17の間のY方向での距離が磁石16と強磁性部品18の間のY方向での距離に等しい場合、磁石15と強磁性部品17の間並びに磁石16と強磁性部品18の間に作用する引力は実質的に相殺されることになる。第1の駆動ユニットは物体テーブルをY方向に駆動させるために装備されるため、この第1の駆動ユニットを利用して第1のドライブの第1の部品10を第2の部品20に対する当該位置に維持することができる。
物体テーブルを永久磁石システムによって発生された引力によって少なくとも部分的に加速又は減速させるために、以下の方針を適用することができる。
第1の駆動ユニットの第1の部品を正方向のY方向で加速するために、第1の駆動ユニットは第1のドライブの第1の部品を第2の部品に対して正方向のY方向で変位させるような力を発生させることができる。これによって、永久磁石16と強磁性部品18の間の引力を永久磁石15と強磁性部品17の間の引力と比べてより大きくすることが可能となる。この合成力のために、この第1の部品10は正方向のY方向で加速することになる。この合成力は、磁石16と強磁性部品18の間のギャップが低下するほど増加することになる。このギャップが小さくなることを回避するために、第2の駆動ユニットは同様に正方向のY方向で関与しなければならない。
第1の駆動ユニットの加速を低下させるには、磁石16と強磁性部品18の間のギャップを再度増加させなければならず、第1の駆動ユニットの加速を停止させるには、このギャップを、永久磁石15と強磁性部品17の間のギャップと実質的に等しく製作しなければならない。このことは、第2の駆動ユニットを第1の駆動ユニットと比べて第2の駆動ユニットがより速い速度を有するまで加速させること、又は(第1の駆動ユニット自体によって)負方向のY方向に力を発生させることによって第1の駆動ユニットの速度を低下させることの何れか、或いはこれら両方式の組み合わせによって達成することができる。
永久磁石システムによって第1の駆動ユニットを減速させるために、永久磁石15と強磁性部品17の間のギャップは永久磁石16と強磁性部品18の間のギャップと比べてより小さく製作しなければならない。このこともまた、第1の駆動ユニットによって負方向のY方向に力を発生させること(第1の駆動ユニットの第1の部品の速度を第1の駆動ユニットの第2の部品の速度と比較して低下させるため)、又は第2の駆動ユニットを第1の駆動ユニットと比べてより大きな速度まで加速すること、或いはこれら両方式の組み合わせによって達成することができる。第1及び第2の駆動ユニットに電磁式アクチュエータ又はモータが利用される場合、これらの駆動ユニットに関して必要となる力は、アクチュエータ又はモータに適当な電流を供給することによって発生する。
駆動ユニットに供給される電流は、図5bに模式的に図示したような制御ユニット4によって制御される。図5bは部品10及び20を備えた第1の駆動ユニット1と、部品30及び40を備えた第2の駆動ユニット2と、第1の駆動ユニット1の第1の部品10に取り付けられた第1の部品8及び第1の駆動ユニット1の第2の部品20に取り付けられた第2の部品9を備えた永久磁石システム3と、第1及び第2の駆動ユニットの電流を制御(接続7によって模式的に示す)する制御ユニット4と、を模式的に表している。
図5bに示した構成では、駆動ユニットのアクチュエータのコイル・ユニットは、接続7によって示したように、第1の駆動ユニット1の第2の部品20内及び第2の駆動ユニット2の第1の部品30内に存在する。これらのコイル・ユニットはさらに、第1の駆動ユニットの第1の部品10内や第2の駆動ユニット40の第2の部品内に配置させることもある。
別法として又は追加として、両部品10及び20間の相対的位置ΔYを制御及び修正するために、その位置決めデバイスに単独のアクチュエータを装備させることもある。こうすると、第1の駆動ユニットのY方向での力要件がさらに低下し、第1の駆動ユニットが一定速度フェーズの間の正確な位置決めに集中できるので有利となり得る。こうした(すなわち、追加的なアクチュエータを伴う)構成はさらに、さらに記載する実施例に適用することも可能であることに留意すべきである。こうしたアクチュエータが利用される場合には、このアクチュエータを第1及び第2の駆動ユニットを制御する制御ユニット4によって制御することもある。
図3aに図示した実施例と比較すると、図5aの実施例は第1の駆動ユニットを適当な位置及び速度に維持するためにより多くの制御措置を必要とする。このことは、図3aの実施例では第2の部品に対する第1の部品のY方向での変位に関して安定平衡が提供されるが、他方図5aの実施例では第2の部品に対する第1の部品のY方向での変位に関して不安定平衡が提供されることに由来する。この2つの実施例を比較すると、この両実施例において、第1の駆動ユニットの両方の部品間に作用する永久磁石システムが発生された力は、永久磁石と強磁性部品の間の引力に由来することが理解されよう。
以下の2つの実施例は永久磁石間の引力に依拠しているため、以下の2つの実施例はこれらと等価であると見なすことができる。図6は、その永久磁石システムが、第1の駆動ユニットの第1の部品に取り付けられた第1の磁石21と、第1の駆動ユニットの第2の部品に取り付けられた第2の磁石22と、を備える実施例を表している。図3aの場合と同様に、磁石21と22の両者間のZ方向での引力は、アクチュエータ又はベアリングによって補償することが可能である。Y方向に関しては、図6に示すように両磁石の相対的位置における安定平衡が得られる。第1の駆動ユニットの第1の部品10が、第2の部品20に対して正方向のY方向又は負方向のY方向の何れかに変位を受けた場合、平衡を回復させようとして引力が生じる。図3及び6に表した実施例に関しては、図示された複数の永久磁石システムをY方向に沿って駆動ユニットの第1及び第2の部品に取り付けることが可能であることに留意すべきである。これによってX軸の周りの傾きに関する機械的な安定性が向上することになる。
図5によって図示したものに対する代替的な実施例である図7では、その永久磁石システムは、第1の駆動ユニットの第1の部品10に取り付けられた2つの永久磁石23、24と、第1の駆動ユニットの第2の部品20に取り付けられた2つの永久磁石25、26と、を備える。図7から理解できるように、これらの永久磁石23、24、25及び26は、磁石23と25の間、並びに磁石24と26の間に引力が発生するように構成される。これによって、磁石23と25の間の距離(Y方向距離)が磁石24と26の間の距離と実質的に等しい場合には、(図5の場合と同様に)第1の駆動ユニットの第1の部品10と第2の部品20との間でY方向に不安定平衡が生じる(ただし、これらの磁石は同じ強度及びサイズであるとする)。
このことを、磁石23、24に作用するY方向の力Fy(10)(すなわち、アイテム10を加速又は減速させることが可能な力)をアイテム10と20のY方向の相対的変位(Δ20−10)の関数として示した図8に図示している。Δ20−10は次式で定義される。
Δ20−10=Y20−Y10
上式において、
20=部品20(第1の駆動ユニットの第2の部品)のY位置であり、
10=部品10(第1の駆動ユニットの第1の部品)のY位置である。
さらに、状況Δ20−10=0は第1の駆動ユニットの第1の部品10がY方向に関して第2の部品20と対称に位置決めされる状況に対応するものと仮定される。図8から理解できるように、Y20>Y10の場合には、アイテム10に作用する磁気力Fy(10)は負方向のY方向に向くことになる。Y20>Y10は、磁石25と23の間のギャップが磁石24と26の間のギャップと比べてより小さいような状況に対応する。発生された力は、磁石25と23の間のギャップをさらに小さくさせるような方向に向けられる。したがって、図4の状況とは反対に、この力は平衡状況を回復させるような方向に向いていない。
本発明による別の実施例を図9に表している。この図は、そのレイアウトに関しては図5a、7に図示した実施例と類似しているが、その制御の点では図3a、5aの実施例に対してより類似性が高い一実施例を表している。この実施例では、その永久磁石システムは、第1の駆動ユニットの第1の部品10に取り付けられた2つの磁石33及び34を備えた第1の部品と、第1の駆動ユニットの第2の部品20に取り付けられた2つの磁石35及び36を備えた第2の部品と、を備える。これらの永久磁石は、磁石35と33の間、並びに磁石34と36の間に斥力が発生するように構成される。この構成では、永久磁石システムは、第2の部品20に対する第1の部品10のY方向での変位に関して安定平衡を提供する。アイテム10と20の相対的位置の関数として第1の部品10に対して作用する力を図10に表している。
図3及び6の実施例と図5a、7及び9の実施例との比較に関して、次の違いに留意すべきであろう。すなわち、図3及び6の実施例で利用される永久磁石システムは、Y方向に関して第2の部品20に対する第1の部品10の変位を無制限にさせることができることである。このことは、この永久磁石システムを形成する部品がY方向と直交する方向(すなわち、図3及び6の実施例ではZ方向)で互いに隣接して位置決めされることに由来する。
しかし図5a、7及び9に図示した実施例では、Y方向に関する第2の部品20に対する第1の部品10の変位はその永久磁石システムを形成する部品(例えば磁石33、34及び磁石35、36)がY方向で互いに隣接して位置決めされることに由来した制限を受ける。以下の図は、図5a、7及び9の実施例と比較して、Y方向に関する第2の部品20に対する第1の部品10の変位をより大きくすることが可能な代替的な構成の幾つかを表している。
図11では、その永久磁石システムは、第2の部品20に取り付けられた4つの永久磁石43、44、45、46を備えた第1の部品を、第1の部品10に取り付けられた2つの永久磁石41、42を備えた第2の部品と協働させて構成して備える。この構成では、その永久磁石システムは第1の部品と第2の部品の間でY方向に力を発生させることができる。この構成は、Y方向の変位に関して不安定平衡を提供する。これらの磁石はY方向と直交する方向で互いに隣接して位置決めされるため、第2の部品に対する第1の部品の変位がこれらの磁石によって妨害されない。
別法として、その磁石はさらに図12に表したようにX方向で互いに隣接して構成されることもある。この図は、第1の駆動ユニットの第2の部品20に取り付けられた4つの永久磁石51、52、53及び54と、第1の駆動ユニットの第1の部品10に取り付けられた4つの永久磁石55、56、57、及び58と、を備える永久磁石システムに関する永久磁石構成のXY像を表している。この永久磁石システムはY方向の変位に関して不安定平衡を提供する。
図3から12に関連して検討した実施例について、力特性(図4、8及び10に図示した特性)はΔY=0又はΔ20−10=0にある平衡点において非ゼロの傾斜を有することに留意すべきである。第1の駆動ユニットの第1の部品10と第2の部品20の間(すなわち、第1の駆動ユニットのアクチュエータの磁石アセンブリとコイル・アセンブリの間)に配置された追加的な構成要素が第1の駆動ユニットの動作範囲においてほぼゼロの剛性を提供すると仮定すると、永久磁石システムのこの剛性は第1の駆動ユニットの第2の部品20(すなわち、第2の駆動ユニットの第1の部品上に装着される)と物体テーブルに接続された第1の部品10との間の振動の伝達に悪影響を与えることがある。
これを克服するためには、安定平衡を提供する永久磁石構成を不安定平衡を提供する永久磁石構成と組み合わせることができる。これら2つのアセンブリを適当にスケール調整することによって、平衡点の周りにほぼゼロ剛性の小さい領域を実現することができる。こうした構成の1つを図13に表しており、図13は、図7の永久磁石構成(永久磁石23、24、25、26を備える)を図3又は6による永久磁石構成と組み合わせている。
後者の磁石構成は、第1の駆動ユニットの第1の部品10及び第2の部品20に取り付けられた要素61及び62によって模式的に表している。これらの要素61及び62のうちの少なくとも一方は永久磁石とすべきである。この2つの要素が共に永久磁石である場合には、これらは、図6の実施例の場合と同様に、Y方向の変位に関して安定平衡を提供するように構成させるべきである。図14に表しているように、この2つの磁石構成の特性を加え合わせることよって合成力特性を得ることができる。図14の一番上のグラフは、要素61及び62の相互作用に由来して、第1の部品10に対してY方向で作用する力を表している。このグラフは図4のグラフと同様である。真ん中のグラフは、永久磁石23、24、25及び26の相互作用に由来して、第1の部品10に対してY方向で作用する力を大まかに表している。磁石23、24、25及び26からなる永久磁石システムに対して要素61及び62を適当にスケール調整することによって、発生させる力に関しても、また動作範囲に関しても、これら2つの力特性を互いに対してスケール調整することが可能であることを理解されたい。
一番下のグラフは、一番上のグラフと真ん中のグラフを足し合わせたものを大まかに表している。一番下のグラフに表しているように、不安定平衡(Y方向に関して)を提供する第1の永久磁石システムを、安定平衡を提供する第2の永久磁石システムと組み合わせることによって、剛性がほぼゼロの動作領域が実現される。この2つの永久磁石システムを適当にスケール調整する/設計することによって、剛性がほぼゼロのこの領域は、より小さくなるように或いはより大きくなるように製作することが可能である。その用途によっては、剛性がほぼゼロのある小さい領域(約200e−6m)で十分となることもあり得る。不安定平衡(Y方向に関して)を提供する第1の永久磁石システムを安定平衡を提供する第2の永久磁石システムと組み合わせるという原理は1つの実施例(図13を参照)でしか図示していないが、永久磁石システムの別の組み合わせによっても同様の構成を製作することが可能であることは明らかであろう。
別法として、ほぼゼロ剛性の領域は、図3から12の構成の幾何学的パラメータ又は磁気パラメータを、その動作領域のある小さい部分にわたってほぼゼロ剛性による平衡が生成されるように変更することによって達成することが可能である。こうした修正の実施例の1つを図15に表しており、ここで、図15の構成(a)は図6に示した実施例に対応しており、対応する力特性は図15の部分(e)に表している。
構成(b)、(c)及び(d)は、図15の部分(f)で表している傾斜がほぼゼロの領域を備えた特性となるようにその力特性を修正させるような列(a)に対する修正を表している。この図から理解できるように、力特性を変更するために必要となる修正は、永久磁石システムの部品のうちの1つの幾何学構成を変更すること(構成(b)及び(c)で実施されるような変更)、又は、永久磁石システムの部品のうちの1つを細分割することとすることができる。
同様の修正は開示した別の実施例の剛性を低下させるためにも同様に実施することができることを理解されたい。剛性に関して最適な動作性能を得るためには、別の手法を実施することも可能である。図13及び15にすでに表したように、これらの手法は、異なる永久磁石システムを組み合わせることや、或いは永久磁石システムの1つ又は複数の部品に関する幾何学構成を修正することを含むことがある。これらの幾何学的修正は、この異なる部品を整形することや、1つ又は複数の部品を異なる部品に細分割すること、或いはこれらを組み合わせること、を含むことがある。さらに、磁気的修正が導入されることがある。こうした修正は、異なる磁性材料(軟磁性又は硬磁性)を付加し、追加的な磁性部品(軟磁性又は硬磁性部品)を導入して永久磁石システムの両部品の間の磁気相互作用を調整することを含むことがある。
例えば、有限要素法や境界要素法など従来の計算方法によれば、永久磁石システムの磁気パラメータ及び幾何学的パラメータの両方によって、剛性と発生させる駆動力の両方に関して必要となる動作性能が得られることも理解されたい。
本発明による別の実施例では、その永久磁石システムは、物体テーブルと第2の駆動ユニットの第1の部品の間で第1の方向と実質的に平行な第2の方向に力を発生させるように構成される。こうした構成は、物体テーブルの第1の方向と第2の方向の加速及び減速が必要である場合に好都合である。こうした状況は、リソグラフィ装置内における基板テーブルの位置決めにおいて生じる。永久磁石システムに関する可能な構成を以下の図で表している。
図16は、第1の方向(Y)と第2の方向(X)の両方向で物体テーブルを加速又は減速させるための力を提供するように構成された永久磁石システムの第1の実施例を表している。図16は、この構成のXY像を表している。永久磁石システムの第1の部品は、第1の駆動ユニットの第1の部品10に取り付けられた4つの磁石71、72、73及び74を備える。これらの磁石は、第1の駆動ユニットの第2の部品20に取り付けられた2つの永久磁石75及び77並びに2つの強磁性部品76及び78を備えた永久磁石システムの第2の部品と相互作用するように構成される。この構成は、物体テーブルと第2の駆動ユニットの第1の部品との間に加速力や減速力を発生させるために利用することができる。
この実施例は、Y方向に関する(不安定平衡を提供する)図5の構成と、X方向に関する(安定平衡を提供する)図9の構成を組み合わせたものと見なすことができる。図3から15に表した実施例に関する別の組み合わせによってX方向とY方向の両方で加速力や減速力を発生させることが可能な永久磁石システムを提供することもできる。これによって、(図16の実施例の場合と同様に)ある方向では安定であり、且つもう一方の方向では不安定であるような実施例、或いは、両方向で安定であるか両方向で不安定な実施例を得ることができる。これらの実施例は、XY面内の任意の方向に加速力や減速力を発生させることがあることは明らかであろう。
XY面内の任意の方向で加速力や減速力を提供することが可能な永久磁石システムは、図3から12の実施例のうちの何れかを実質的に円形の幾何学構成に修正することによっても製作することができる。図17a及び17bは、その永久磁石システムの第1の部品が第1の駆動ユニットの第1の部品10に取り付けられた永久磁石81を備えており、且つ第2の部品は第1の駆動ユニットの第2の部品20に取り付けられた強磁性部品82を備えるような、こうした構成のうちの1つを表している。図17bは、図17aに示した線A−A’に沿って切ったXY面での断面を表している。永久磁石81と強磁性部品82の両方が実質的に円筒状の形状を有しており、永久磁石81は強磁性部品82を囲繞する。
こうした構成では、永久磁石と強磁性部品の間に引力が存在する。図17a及び17bに図示した対称的な状況では、XY面内の力の成分はゼロであり、この位置は、XY面内の変位に関して不安定平衡を示す。同様の構成は安定平衡を提供するように製作することも可能である。
本発明の特定の実施例について上で記載してきたが、本発明は記載したのとは別の方式で実現されることもあることを理解されたい。この説明は本発明を限定することを意図していない。本発明の構成、動作、及び挙動については、本明細書に示したレベルの詳細性が与えられれば実施例の修正及び変形が可能であるとの理解により記載してきた。例えば、上に記載した特定の実施例では、その永久磁石システムが、第1の駆動ユニットの第1の部品と第1の駆動ユニットの第2の部品との間に提供される。本発明による永久磁石システムの目的の1つは物体テーブルと第2の駆動ユニットの第1の部品の間で必要となる駆動力の少なくとも一部分を提供することであるため、永久磁石システム(又は、複数の永久磁石システム)は物体テーブルと第1の駆動ユニットの第2の部品の間や、第1の駆動ユニットの第1の部品と第2の駆動ユニットの第1の部品の間に付加することも可能であることは明らかである。
したがって、上に示した詳細な説明は、いかなる方式によっても、本発明を限定することを意味するものでも意図したものでもなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定されるものである。
本発明によるの一実施例のリソグラフィ装置の図である。 当技術分野で周知の第1及び第2の駆動ユニットを備えた位置決めデバイスの概要図である。 第1の位置にある本発明による位置決めデバイスの第1の実施例の概要図である。 Y方向に関して第2の位置にある第1の実施例の概要図である。 Y方向に関して第3の位置にある第1の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第1の実施例の力特性の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第2の実施例の概要図である。 第1及び第2の駆動ユニットを制御するための制御ユニットを含んだ本発明による位置決めデバイスの概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第3の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第4の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第4の実施例の力特性の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第5の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第5の実施例の力特性の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第6の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第7の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第8の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第8の実施例の力特性の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第3の実施例に対するさまざまな修正形態の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第9の実施例の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第10の実施例のYZ像の概要図である。 本発明による位置決めデバイスの第10の実施例のXY像の概要図である。
符号の説明
1 第1の駆動ユニット
2 第2の駆動ユニット
3 永久磁石システム
4 制御ユニット
5 物体テーブル
7 接続
8 第1の部品
9 第2の部品
10 第1の部品
11 永久磁石
12 強磁性部品
15 永久磁石
16 永久磁石
17 強磁性部品
18 強磁性部品
20 第2の部品
21 第1の磁石
22 第2の磁石
23 永久磁石
24 永久磁石
25 永久磁石
26 永久磁石
30 第1の部品
33 磁石
34 磁石
35 磁石
36 磁石
40 第2の部品
43 永久磁石
44 永久磁石
45 永久磁石
46 永久磁石
50 フレーム、平衡質量
51 永久磁石
52 永久磁石
53 永久磁石
54 永久磁石
55 永久磁石
56 永久磁石
57 永久磁石
58 永久磁石
61 第1の部品に取り付けられた要素
62 第2の部品に取り付けられた要素
71 磁石
72 磁石
73 磁石
74 磁石
75 永久磁石
76 強磁性部品
77 永久磁石
78 強磁性部品
81 永久磁石
82 強磁性部品
100 リソグラフィ装置
C ターゲット部分
IF 位置センサ
IL 照射システム、照射器
M1 マスク整列マーク
M2 マスク整列マーク
MA パターン形成デバイス、マスク
MT マスク・テーブル/ホルダ
P1 基板整列マーク
P2 基板整列マーク
PB 投影ビーム
PL 投影システム、反射性投影レンズ
PM 第1の位置決め機構
PW 第2の位置決め機構
SO 放射線源
W 基板、ウェハ
WT 基板テーブル、ウェハ・テーブル

Claims (25)

  1. 物体を位置決めするためのリソグラフィ位置決めデバイスであって、
    第1の部品及び第2の部品を有し、第1の方向に第1の動作範囲で前記物体を位置決めするための第1の駆動ユニットであって、前記第1の部品は前記物体に接続されると共に前記第2の部品に対して移動可能である第1の駆動ユニットと、
    前記第1の方向に第2の動作範囲で前記第1の駆動ユニットを変位させるための第2の駆動ユニットであって、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品に接続されると共に前記第2の駆動ユニットの第2の部品に対して移動可能な第1の部品を有する第2の駆動ユニットと、
    前記物体又は前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第1の部品と、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品又は前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第2の部品と、を有する永久磁石システムであって、前記永久磁石システムは、前記物体を前記第1の方向に移動させるために、前記物体及び前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の前記第1の方向での相対的位置の関数である力を発生させるように構成されている、永久磁石システムと、
    を備え、
    前記第1の駆動ユニットの前記第1の動作範囲の内部における前記第2の部品に対する前記第1の方向での前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の第1の位置に関しては、前記力が実質的にゼロであり、
    前記永久磁石システムは、安定平衡を提供する永久磁石構成と、不安定平衡を提供する永久磁石構成と、を組み合わせることにより、前記関数の前記第1の方向における第1次微分を前記第1の位置に関して実質的にゼロとするものであり、
    前記第1の位置は、平衡点である、
    リソグラフィ位置決めデバイス。
  2. 前記第1のドライブと関連付けられた、前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品と前記第2の部品との間に力を発生させる第1のコイル・ユニットと、
    前記第2のドライブと関連付けられた、前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品と前記第2の部品との間に力を発生させる第2のコイル・ユニットと、
    加速/減速状態及び一定速度状態に従って前記位置決めデバイスを制御するように構成された制御ユニットであって、前記加速/減速状態下では、前記物体の前記第1の方向に沿った加速又は減速は前記第1及び第2のコイル・ユニットの電流を制御することによって達成されており、且つ前記一定速度状態下では、前記物体の実質的に一定の速度は、前記第1及び第2のコイル・ユニットの前記電流を制御し且つ前記永久磁石システムを前記第1の位置に実質的に維持することによって達成される、制御ユニットと、
    をさらに備える
    請求項に記載の位置決めデバイス。
  3. 前記永久磁石システムの前記第1の部品は第1の永久磁石を備えており、且つ前記第2の部品は強磁性部品を備える
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  4. 前記永久磁石システムの前記第1の部品は第1の永久磁石を備えており、且つ前記第2の部品は第2の永久磁石を備える
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  5. 前記永久磁石システムは、前記永久磁石システムの前記第1の部品の前記第2の部品に対する前記第1の方向に沿った位置を制御するための線形アクチュエータをさらに備える
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  6. 前記永久磁石システムは、前記物体と前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品との間で、前記第1の方向と実質的に直交する第2の方向に力を発生させるようにさらに構成されている
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  7. 前記安定平衡を提供する永久磁石構成は、前記永久磁石システムの前記第1の部品に取り付けられた第1の永久磁石(11)と、前記永久磁石システムの前記第2の部品に取り付けられた強磁性部品(12)と、を有するものであり、前記第1の部品が前記第2の部品に対して前記第1の方向における変位を受けた場合、平衡を回復させようとする引力が生じる、
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  8. 前記安定平衡を提供する永久磁石構成は、前記永久磁石システムの前記第1の部品に取り付けられた第1の永久磁石(21)と、前記永久磁石システムの前記第2の部品に取り付けられた第2の永久磁石(22)と、を有するものであり、前記第1の部品が前記第2の部品に対して前記第1の方向における変位を受けた場合、平衡を回復させようとする引力が生じる、
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  9. 前記安定平衡を提供する永久磁石構成は、前記永久磁石システムの前記第1の部品に取り付けられた2つの永久磁石(33、34)と、前記永久磁石システムの前記第2の部品に取り付けられた2つの永久磁石(35、36)と、を有するものであり、前記第1の部品に取り付けられた一方の前記永久磁石(33)と前記第2の部品に取り付けられた一方の前記永久磁石(35)との間、及び、前記第1の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(34)と前記第2の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(36)との間に斥力が発生し、前記第2の部品に対する前記第1の部品の前記第1の方向における変位に関して安定平衡を提供する、
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  10. 前記不安定平衡を提供する永久磁石構成は、前記永久磁石システムの前記第1の部品に取り付けられた2つの永久磁石(15、16)と、前記永久磁石システムの前記第2の部品に取り付けられた2つの強磁性部品(17、18)と、を有するものであり、前記第1の部品に取り付けられた一方の前記永久磁石(15)と前記第2の部品に取り付けられた一方の前記強磁性部品(17)との間、及び、前記第1の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(16)と前記第2の部品に取り付けられた他方の前記強磁性部品(18)との間に引力が発生し、前記第1の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(16)と前記第2の部品に取り付けられた他方の前記強磁性部品(18)との間のギャップが低下するほど前記引力が増加する、
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  11. 前記不安定平衡を提供する永久磁石構成は、前記永久磁石システムの前記第1の部品に取り付けられた2つの永久磁石(23、24)と、前記永久磁石システムの前記第2の部品に取り付けられた2つの永久磁石(25、26)と、を有するものであり、前記第1の部品に取り付けられた一方の前記永久磁石(23)と前記第2の部品に取り付けられた一方の前記永久磁石(25)との間、及び、前記第1の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(24)と前記第2の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(26)との間に引力が発生し、前記第1の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(24)と前記第2の部品に取り付けられた他方の前記永久磁石(26)との間のギャップが低下するほど前記引力が増加する、
    請求項1に記載の位置決めデバイス。
  12. 放射ビームを提供するように構成された照射システムと、
    前記放射ビームに対してその断面内に所望のパターンを付与するパターン形成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、
    前記基板のターゲット部分上に前記パターン形成したビームを投射するための投影システムと、
    前記支持構造を位置決めするように構成された位置決めデバイスであって、
    第1の部品及び第2の部品を有し、第1の方向に第1の動作範囲で前記支持構造を位置決めするための第1の駆動ユニットであって、前記第1の部品は前記支持構造に接続されると共に前記第2の部品に対して移動可能な第1の駆動ユニットと、
    前記第1の方向に第2の動作範囲で前記第1の駆動ユニットを変位させるための第2の駆動ユニットであって、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品に接続されると共に前記第2の駆動ユニットの第2の部品に対して移動可能な第1の部品を有する第2の駆動ユニットと、
    前記支持構造又は前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第1の部品と、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品又は前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第2の部品と、を有する永久磁石システムであって、前記永久磁石システムは、前記支持構造を前記第1の方向に移動させるために、前記支持構造及び前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の前記第1の方向での相対的位置の関数である力を発生させるように構成されている、永久磁石システムと、
    を備える位置決めデバイスと、
    を具備し、
    前記第1の駆動ユニットの前記第1の動作範囲の内部における前記第2の部品に対する前記第1の方向での前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の第1の位置に関しては、前記力が実質的にゼロであり、
    前記永久磁石システムは、安定平衡を提供する永久磁石構成と、不安定平衡を提供する永久磁石構成と、を組み合わせることにより、前記関数の前記第1の方向における第1次微分を前記第1の位置に関して実質的にゼロとするものであり、
    前記第1の位置は、平衡点である、
    リソグラフィ装置。
  13. 前記第1のドライブと関連付けられた、前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品と前記第2の部品との間に力を発生させる第1のコイル・ユニットと、
    前記第2のドライブと関連付けられた、前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品と前記第2の部品との間に力を発生させる第2のコイル・ユニットと、
    加速/減速状態及び一定速度状態に従って前記位置決めデバイスを制御するように構成された制御ユニットであって、前記加速/減速状態下では、前記支持構造の前記第1の方向に沿った加速又は減速は前記第1及び第2のコイル・ユニットの電流を制御することによって達成されており、且つ前記一定速度状態下では、前記支持構造の実質的に一定の速度は、前記第1及び第2のコイル・ユニットの前記電流を制御し且つ前記永久磁石システムを前記第1の位置に実質的に維持することによって達成される、制御ユニットと、
    をさらに備える、
    請求項12に記載のリソグラフィ装置。
  14. 前記永久磁石システムの前記第1の部品は第1の永久磁石を備えており、且つ前記第2の部品は強磁性部品を備える
    請求項12に記載のリソグラフィ装置。
  15. 前記永久磁石システムの前記第1の部品は第1の永久磁石を備えており、且つ前記第2の部品は第2の永久磁石を備える
    請求項12に記載のリソグラフィ装置。
  16. 前記永久磁石システムは、前記永久磁石システムの前記第1の部品の前記第2の部品に対する前記第1の方向に沿った位置を制御するための線形アクチュエータをさらに備える
    請求項12に記載のリソグラフィ装置。
  17. 前記永久磁石システムは、前記支持構造と前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品との間で、前記第1の方向と実質的に直交する第2の方向に力を発生させるようにさらに構成されている
    請求項12に記載のリソグラフィ装置。
  18. 放射ビームを提供するように構成された照射システムと、
    前記放射ビームに対してその断面内に所望のパターンを付与するパターン形成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、
    前記基板のターゲット部分上に前記パターン形成したビームを投射するための投影システムと、
    前記基板ホルダを位置決めするように構成された位置決めデバイスであって、
    第1の部品及び第2の部品を有し、第1の方向に第1の動作範囲で前記基板ホルダを位置決めするための第1の駆動ユニットであって、前記第1の部品は前記基板ホルダに接続されると共に前記第2の部品に対して移動可能な第1の駆動ユニットと、
    前記第1の方向に第2の動作範囲で前記第1の駆動ユニットを変位させるための第2の駆動ユニットであって、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品に接続されると共に前記第2の駆動ユニットの第2の部品に対して移動可能な第1の部品を有する第2の駆動ユニットと、
    前記基板ホルダ又は前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第1の部品と、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品又は前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第2の部品と、を有する永久磁石システムであって、前記永久磁石システムは、前記基板ホルダを前記第1の方向に移動させるために、前記基板ホルダ及び前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の前記第1の方向での相対的位置の関数である力を発生させるように構成されている、永久磁石システムと、
    を備える位置決めデバイスと、
    を具備し、
    前記第1の駆動ユニットの前記第1の動作範囲の内部における前記第2の部品に対する前記第1の方向での前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の第1の位置に関しては、前記力が実質的にゼロであり、
    前記永久磁石システムは、安定平衡を提供する永久磁石構成と、不安定平衡を提供する永久磁石構成と、を組み合わせることにより、前記関数の前記第1の方向における第1次微分を前記第1の位置に関して実質的にゼロとするものであり、
    前記第1の位置は、平衡点である、
    リソグラフィ装置。
  19. 前記第1のドライブと関連付けられた、前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品と前記第2の部品との間に力を発生させる第1のコイル・ユニットと、
    前記第2のドライブと関連付けられた、前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品と前記第2の部品との間に力を発生させる第2のコイル・ユニットと、
    加速/減速状態及び一定速度状態に従って前記位置決めデバイスを制御するように構成された制御ユニットであって、前記加速/減速状態下では、前記基板ホルダの前記第1の方向に沿った加速又は減速は前記第1及び第2のコイル・ユニットの電流を制御することによって達成されており、且つ前記一定速度状態下では、前記基板ホルダの実質的に一定の速度は、前記第1及び第2のコイル・ユニットの前記電流を制御し且つ前記永久磁石システムを前記第1の位置に実質的に維持することによって達成される、制御ユニットと、
    をさらに備える
    請求項18に記載のリソグラフィ装置。
  20. 前記永久磁石システムの前記第1の部品は第1の永久磁石を備えており、且つ前記第2の部品は強磁性部品を備える
    請求項18に記載のリソグラフィ装置。
  21. 前記永久磁石システムの前記第1の部品は第1の永久磁石を備えており、且つ前記第2の部品は第2の永久磁石を備える
    請求項18に記載のリソグラフィ装置。
  22. 前記永久磁石システムは、前記永久磁石システムの前記第1の部品の前記第2の部品に対する前記第1の方向に沿った位置を制御するための線形アクチュエータをさらに備える
    請求項18に記載のリソグラフィ装置。
  23. 前記永久磁石システムは、前記基板ホルダと前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品との間で、前記第1の方向と実質的に直交する第2の方向に力を発生させるようにさらに構成されている
    請求項18に記載のリソグラフィ装置。
  24. 基板ホルダによって保持された基板を提供するステップと、
    照射システムを使用して放射ビームを提供するステップと、
    支持構造によって支持されたパターン形成デバイスによって前記放射ビーム上に所望のパターンを付与するステップと、
    前記基板のターゲット部分上に投影システムを介して前記パターン形成した放射ビームを投射するステップと、
    前記支持構造を位置決めデバイスを介して位置決めするステップであって、
    第1の部品及び第2の部品を有する第1の駆動ユニットを介して前記支持構造を第1の方向に第1の動作範囲で位置決めする工程であって、前記第1の部品は前記支持構造に接続されると共に前記第2の部品に対して移動可能である位置決め工程と、
    第2の駆動ユニットを介して前記第1の駆動ユニットを前記第1の方向に第2の動作範囲で変位させる工程であって、前記第2の駆動ユニットは前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品に接続されると共に前記第2の駆動ユニットの第2の部品に対して移動可能な第1の部品を有する変位工程と、
    前記第1の方向に永久磁石システムを介して前記支持構造を移動するための力を発生させる工程であって、前記永久磁石システムは前記支持構造又は前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第1の部品と、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品又は前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第2の部品と、を有する発生工程と、
    によって実施される位置決めするステップと、
    を含むデバイス製造方法であって、
    前記力は前記支持構造及び前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の前記第1の方向での相対的位置の関数であり、
    前記第1の駆動ユニットの前記第1の動作範囲の内部における前記第2の部品に対する前記第1の方向での前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の第1の位置に関しては、前記力が実質的にゼロであり、
    前記永久磁石システムは、安定平衡を提供する永久磁石構成と、不安定平衡を提供する永久磁石構成と、を組み合わせることにより、前記関数の前記第1の方向における第1次微分を前記第1の位置に関して実質的にゼロとするものであり、
    前記第1の位置は、平衡点である、
    デバイス製造方法。
  25. 基板ホルダによって保持された基板を提供するステップと、
    照射システムを使用して放射ビームを提供するステップと、
    支持構造によって支持されたパターン形成デバイスによって前記放射ビーム上に所望のパターンを付与するステップと、
    前記基板のターゲット部分上に投影システムを介して前記パターン形成した放射ビームを投射するステップと、
    前記基板ホルダを位置決めデバイスを介して位置決めするステップであって、
    第1の部品及び第2の部品を有する第1の駆動ユニットを介して前記基板ホルダを第1の方向に第1の動作範囲で位置決めする工程であって、前記第1の部品は前記基板ホルダに接続されると共に前記第2の部品に対して移動可能である位置決め工程と、
    第2の駆動ユニットを介して前記第1の駆動ユニットを前記第1の方向に第2の動作範囲で変位させる工程であって、前記第2の駆動ユニットは前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品に接続されると共に前記第2の駆動ユニットの第2の部品に対して移動可能な第1の部品を有する変位工程と、
    前記第1の方向に永久磁石システムを介して前記基板ホルダを移動するための力を発生させる工程であって、前記永久磁石システムは前記基板ホルダ又は前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第1の部品と、前記第1の駆動ユニットの前記第2の部品又は前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の何れかに接続された第2の部品と、を有する発生工程と、
    によって実施される位置決めするステップと、
    を含むデバイス製造方法であって、
    前記力は前記基板ホルダ及び前記第2の駆動ユニットの前記第1の部品の前記第1の方向での相対的位置の関数であり、
    前記第1の駆動ユニットの前記第1の動作範囲の内部における前記第2の部品に対する前記第1の方向での前記第1の駆動ユニットの前記第1の部品の第1の位置に関しては、前記力が実質的にゼロであり、
    前記永久磁石システムは、安定平衡を提供する永久磁石構成と、不安定平衡を提供する永久磁石構成と、を組み合わせることにより、前記関数の前記第1の方向における第1次微分を前記第1の位置に関して実質的にゼロとするものであり、
    前記第1の位置は、平衡点である、
    デバイス製造方法。
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