JP5179452B2 - リソグラフィ装置 - Google Patents

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    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages
    • G03F7/70725—Stages control

Description

[0001] 本発明は、位置に依存するモータ定数を有するモータと、モータを駆動する制御システムとを含む位置決めシステムに関する。また、本発明は、そのような位置決めシステムを含むリソグラフィ装置に関する。さらに、本発明は、位置決めシステムを最適化する方法及びモータのモータ位置に依存するモータ定数を導出する方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
[0003] 一般に、また特にスキャナでは、基板及びパターニングデバイスは、フレームに対して可動である対応する支持構造によって支持されている。フレームは、ベースフレームであっても、又はメトロロジーフレームであってもよい。支持構造は、モータと、モータを駆動する制御システムとを含む位置決めシステムによってフレームに対して位置決めされている。モータは、一般に、「モータ定数」("motor constant")として知られるパラメータによって特徴付けられる。モータ定数は、モータ入力とモータ出力との関係を定義する。モータ入力の例としては、電流、電圧、周波数などがある。モータ出力の例としては、速度、加速度、力、トルクなどが挙げられる。普通、モータ定数は、モータ定数という名称にふさわしい一定のパラメータと考えられる。しかし、実際には、モータは、一定の平均部分と、モータ位置に依存する部分とに分割できるモータ位置に依存するモータ定数を示す。従って、当業者が一定のモータ定数を考える場合、当業者は、実際には一定の平均部分であるモータ定数を考えていることになる。モータ定数は、例えば、構造上の不正確さ、許容誤差、及び／又は欠点又は材料特性などの不均質な特性のためにモータ位置に依存する。電磁モータのモータ定数のモータ位置への依存の考えられる原因は以下の通りである。
１．磁石の間のギャップの変動
２．磁石のサイズの変動
３．磁界強度及び磁石の磁化方向／向きの変動
４．理想的でないコイルの巻線
５．異なるコイルの異なる巻線
６．理想的でない転流(commutation)
７．局所的な温度の影響
[0004] 以下に使用するモータ位置という用語は、異なるモータ部品の互いの相対位置、例えばステータに対するロータの相対位置を表す。モータが回転式モータの場合、３６０度回転した後のモータ位置は同じである。モータによって位置決めされるオブジェクトの位置に１対１の関係がある可能性がある。しかし、特に回転式モータが３６０度回転した後では、オブジェクトは別の場所にあってもモータの位置は同じである。電磁平面モータでは、モータ位置は、永久磁石のアレイに対する１つ又は複数のコイル（アクチュエータとも呼ばれる）の位置又はコイルに対する磁石の（アレイ）の位置である。モータ位置は、１自由度の例に限定されず、複数の自由度の位置であってもよいことに留意されたい。自由度とは、平行移動（Ｘ、Ｙ、又はＺ）又は回転（Ｒｘ、Ｒｙ、又はＲｚ）を意味する。
[0005] モータ定数のモータ位置に依存する部分は、位置決めシステムの位置の精度に悪影響を与える障害を位置決めシステム内に引き起こす。多くの用途では、モータ定数が一定のパラメータであるという仮定で十分である。それは、モータ定数のモータ位置に依存する部分によって引き起こされる障害又は障害の結果は、普通、位置決めシステムの所望の位置精度と比較して小さいからである。従って、モータ位置に依存する部分は無視できる。また、障害はモータをあるモータ位置から別のモータ位置へ移動する際にしか発生せず、モータが静止している状態では位置決めシステムの位置の精度に影響しない。すなわち、異なるモータ部品は互いに移動しない。
[0006] リソグラフィ装置、特にいわゆるスキャナでは、モータが移動する時の位置の精度はますます重要になっている。スキャナでは、所与の方向にパターンを放射ビームでスキャンしながらこの方向に平行又は逆平行に基板を同期してスキャンすることで各ターゲット部分が照射される。基板及び／又はパターンのスキャンは、位置決めシステムを用いて対応する支持構造をフレームに対して移動させることで実行される。スキャン中に必要な位置決めシステムの位置決め精度が増すにつれて、モータ定数のモータ位置に依存する部分は無視できない障害要因になる。モータ定数のモータ位置に依存する部分は、各位置決めシステムの位置精度だけでなくスキャン中の基板とパターンとの間の相互の位置精度にも影響する。相互位置の障害は、リソグラフィ装置内にオーバーレイエラー及び／又は結像の問題を引き起こすことがある。
[0007] 位置精度が向上した位置決めシステム（広くポジショナと呼ばれる）を提供することが望ましい。さらに、オーバーレイエラー及び／又は結像の問題が低減されたリソグラフィ装置を提供することが望ましい。
[0008] 本発明のある実施形態によれば、リソグラフィ装置であって、放射ビームを調節する照明システムと、放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するサポートと、基板を保持する基板テーブルと、パターン付放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影システムと、装置の第２の部分に対して装置の第１の部分を位置決めするポジショナとを含み、該ポジショナが、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有するモータと、モータを駆動する制御システムを含み、該制御システムが、第２の部分に対する第１の部分の所望の位置に基づいて基準信号を提供するセットポイントジェネレータと、基準信号に基づいてモータに駆動信号を提供するコントローラとを含む制御システムとを含み、該コントローラが、モータ位置に依存するモータ定数について駆動信号を少なくとも部分的に補償する補償器を含む、リソグラフィ装置が提供される。
[0009] 本発明の別の実施形態によれば、第２のオブジェクトに対して第１のオブジェクトを位置決めするポジショナであって、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有するモータと、モータを駆動する制御システムを含み、該制御システムが、第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの所望の位置に基づいて基準信号を提供するセットポイントジェネレータと、基準信号に基づいてモータに駆動信号を提供するコントローラとを含み、該コントローラが、モータ位置に依存するモータ定数について駆動信号を少なくとも部分的に補償する補償器を含む、ポジショナが提供される。
[0010] 本発明のさらに別の実施形態によれば、第２のオブジェクトに対して第１のオブジェクトを位置決めするポジショナを最適化する方法であって、該ポジショナが、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有するモータと、モータを駆動する制御システムとを含み、該制御システムが、第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの所望の位置に基づいて基準信号を提供するセットポイントジェネレータと、基準信号に基づいてモータに駆動信号を提供するコントローラとを含み、該コントローラが、モータ位置に依存するモータ定数についてモータ位置に依存する補償値で駆動信号を少なくとも部分的に補償する補償器を含み、該方法が、ａ）基準信号及びモータ位置に依存する補償値をポジショナに提供し、基準信号とセンサによって提供される信号の差分である対応するエラー信号を測定すること、ｂ）ポジショナのモデルを導出してモータ位置に依存する補償値の変化のエラー信号への影響を予測すること、ｃ）モデル、基準信号、位置に依存する補償値、及びエラー信号を用いてエラー信号を低減させるモータ位置に依存する補償値の変化を予測することを含む、方法が提供される。
[0011] 本発明の別の実施形態によれば、第２のオブジェクトに対して第１のオブジェクトを位置決めするポジショナのモータ位置に依存する補償値を導出する方法であって、該ポジショナが、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有するモータと、モータを駆動する制御システムとを含み、該制御システムが、第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの所望の位置に基づいて基準信号を提供するセットポイントジェネレータと、基準信号に基づいてモータに駆動信号を提供するコントローラとを含み、該コントローラが、モータ位置に依存するモータ定数についてモータ位置に依存する補償値で駆動信号を少なくとも部分的に補償する補償器を含み、該方法が、ａ）異なるモータ位置でポジショナに入力信号を提供すること、ｂ）異なるモータ位置でセンサを用いてモータの位置量を測定することで入力信号に対するモータの応答を測定すること、ｃ）異なるモータ位置で入力信号とそれに対応する応答との関係を決定すること、ｄ）モータ位置に依存する補償値が好ましい関係になるように、入力信号とそれに対応する応答との間の決定された関係と、入力信号とモータの応答との間の好ましい関係からモータ位置に依存する補償値を導出することを含む、方法が提供される。
[0012] 本発明のさらに別の実施形態によれば、モータのモータ位置に依存するモータ定数を導出する方法であって、ａ）異なるモータ位置で入力信号を提供すること、ｂ）異なるモータ位置でセンサを用いてモータの位置量を測定することで入力信号に対するモータの応答を測定すること、ｃ）異なるモータ位置で入力信号とそれに対応する応答との関係を決定すること、ｄ）上記関係をモータ位置に依存する成分と周波数に依存する成分とに分割すること、ｅ）モータ位置に依存する成分からモータ位置に依存するモータ定数を導出することを含む方法が提供される。
[0013] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の図面を参照しながら以下に本発明の実施形態について説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。
[0014]本発明のある実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 [0015]本発明の別の実施形態によるポジショナのブロック図である。 [0016]本発明のさらに別の実施形態によるポジショナのブロック図である。 [0017]本発明の別の実施形態によるポジショナのブロック図である。 [0018]本発明のさらに別の実施形態によるポジショナのブロック図である。 [0019]本発明のある実施形態による方法のためのスキャンの概略ブロック図である。 [0020]本発明の別の実施形態による方法のモータ位置に依存する補償値の変動の予想の概略ブロック図である。 [0021]本発明のさらに別の実施形態によるポジショナの一部である複数の自由度のモータの概略図である。
[0022] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略示す。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又は任意の他の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、一定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に配置するように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続されたパターニングデバイスサポート又はマスク支持構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴとを含む。この装置は、また、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、一定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴ又は「基板サポート」を含む。さらに、この装置は、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢへ付与されたパターンを投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。
[0023] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はその任意の組合せなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。
[0024] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。パターニングデバイスサポート、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
[0025] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
[0026] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。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、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
[0027] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意の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。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
[0028] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。
[0029] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル又は「基板サポート」（及び／又は２つ以上のマスクテーブル又は「マスクサポート」）を有するタイプでよい。そのような「マルチステージ」マシンでは、追加のテーブル又はサポートは並列に使用でき、あるいは１つ又は複数のテーブル又はサポートで準備ステップを実行している間、その他の１つ又は複数のテーブル又はサポートを露光に使用することができる。
[0030] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。
[0031] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
[0032] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡDを含んでいてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
[0033] 放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通り抜けて、投影システムＰＳを通過し、これは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する。第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において異なるターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第１のポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、パターニングデバイスサポートＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールを用いて実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブラインアラインメントマークとして知られる）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
[0034] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
[0035] １．ステップモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち単一静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。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、単一静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0036] ２．スキャンモードにおいては、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり単一動的露光）。パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
[0037] ３．別のモードでは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
[0038] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[0039] リソグラフィ装置は、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴなどの装置の第１の部分、及び／又は例えば、それぞれ第１の位置決めデバイスＰＭ及びフレームＦＲなどの装置の第２の部分に対して第２の位置決めデバイスＰＷを位置決めする１つ又は複数の位置決めシステム（図示せず）（以下、広くポジショナと呼ぶ）をさらに含む。フレームＦＲは、ベースフレーム又はメトロロジーフレームである。位置決めシステム又はポジショナは、モータ、例えば、粗位置決め用のロングストロークアクチュエータ又は微細位置決め用のショートストロークモータを含む。スキャンモードでは、ロングストロークモータは、一般にフレームに対して基板又はパターニングデバイスを動かすために使用される。本発明のある実施形態では、制御システムは、第２の部分に対する第１の部分の所望の位置に基づいて基準信号を提供するセットポイントジェネレータと、基準信号に基づいてモータに駆動信号を提供するコントローラとを含み、コントローラは、モータのモータ位置に依存するモータ定数について駆動信号を少なくとも部分的に補償するように構成された補償器を含む。モータ位置に依存するモータ定数を補償することで、モータ位置に依存するモータ定数によって引き起こされる障害は低減し、ポジショナの位置精度は向上する。スキャンモードでは、基板とパターニングデバイスとの間の位置精度も向上し、それによりリソグラフィ装置のオーバーレイエラー及び／又は結像の欠陥が低減する。
[0040] 図２Ａは、モータＭＯＴ１と、モータＭＯＴ１に駆動信号ＤＳ１を提供する制御システムＣＳ１とを含む本発明のある実施形態によるポジショナのブロック図を示す。ポジショナは、第２のオブジェクト（図示せず）に対して第１のオブジェクトを位置決めするように構成されている。モータＭＯＴ１は、任意のタイプのモータでよいが、好ましくは、鉄心モータ、リラクタンスモータ、又はローレンツモータなどの電磁モータであり、回転式モータ又はリニア／平面モータでもよい。駆動信号ＤＳ１は、電流などのモータ入力でもよいが、モータＭＯＴ１がコンバータ（図示せず）によって対応するモータ入力に変換する力信号などの別のタイプの信号であってもよい。コンバータは、駆動信号ＤＳ１からモータ入力を計算する転流機構と電源とを含んでいてもよい。
[0041] モータＭＯＴ１は、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有する。電磁モータの場合、モータ定数は、普通、入力電流と出力される力との関係である。
[0042] 制御システムＣＳ１は、任意のタイプの制御システムで形成することができ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は任意の他のプログラマブルデバイスによって実行されるソフトウェアで実施でき、又は専用のハードウェアによって実施できる。この実施形態では、制御システムＣＳ１は、第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの所望の位置量、例えば、相互位置、速度、加速度、ジャークなどに基づいて基準信号ＲＳ１を提供するセットポイントジェネレータＳＧ１を含む。第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの位置量がモータＭＯＴ１の位置量に一致する場合（例えば、平面／リニアモータの場合）、セットポイントジェネレータＳＧ１は、モータの所望の位置量に基づいて基準信号ＲＳ１を提供することができる。制御システムＣＳ１は、基準信号ＲＳ１に基づいてモータＭＯＴ１に駆動信号ＤＳ１を提供するコントローラＣＯＮＴ１をさらに含む。
[0043] コントローラＣＯＮＴ１の制御ユニットＣＵ１は、モータＭＯＴ１に初期駆動信号を提供する。初期駆動信号は、コントローラＣＯＮＴ１の補償器ＣＯＭＰ１によって変更でき、補償器ＣＯＭＰ１は、モータ位置に依存するモータ定数について初期駆動信号を少なくとも部分的に補償するように構成されている。補償器ＣＯＭＰ１による初期駆動信号の変更は、この例では基準信号に基づいている。補償器ＣＯＭＰ１は、基準信号に基づいてモータＭＯＴ１のあるべきモータ位置を決定でき、この情報に基づいて初期駆動信号を変更できる。この実施形態では、補償器ＣＯＭＰ１は、駆動信号ＤＳ１を出力する。初期駆動信号の変更は、初期駆動信号にモータ位置に依存する補償値を乗算することで実行できる。
[0044] モータ位置に依存するモータ定数を補償することによって、モータ位置に依存するモータ定数によって引き起こされる障害は低減し、ポジショナの位置精度は向上する。
[0045] 図２Ｂは、モータＭＯＴ２と、モータＭＯＴ２に駆動信号ＤＳ２を提供する制御システムＣＳ２とを含む本発明の別の実施形態によるポジショナのブロック図を示す。ポジショナは、第２のオブジェクト（図示せず）に対して第１のオブジェクトを位置決めするように構成されている。モータＭＯＴ２は任意のタイプのモータでよいが、好ましくは、鉄心モータ、リラクタンスモータ、又はローレンツモータなどの電磁モータであり、回転式モータ又はリニア／平面モータであってもよい。駆動信号ＤＳ２は、電流などのモータ入力でもよいが、モータＭＯＴ２がコンバータ（図示せず）によって対応するモータに変換する力信号などの別のタイプの信号であってもよい。コンバータは、駆動信号ＤＳ２からモータ入力を導出する転流機構と電源とを含んでいてもよい。
[0046] モータＭＯＴ２は、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有する。電磁モータの場合、モータ定数は、普通、入力電流と出力される力との関係である。
[0047] 制御システムＣＳ２は、任意のタイプの制御システムで形成することができ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は任意の他のプログラマブルデバイスによって実行されるソフトウェアで実施でき、又は専用のハードウェアによって実施できる。この実施形態では、制御システムＣＳ２は、第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの所望の位置量、例えば、相互位置、速度、加速度、ジャークなどに基づいて基準信号ＲＳ２を提供するセットポイントジェネレータＳＧ２を含む。第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの位置量がモータＭＯＴ２の位置量に一致する場合（例えば、平面／リニアモータの場合）、セットポイントジェネレータＳＧ２は、モータの所望の位置量に基づいて基準信号ＲＳ２を提供することができる。制御システムＣＳ２は、基準信号ＲＳ２に基づいてモータＭＯＴ２に駆動信号ＤＳ２を提供するコントローラＣＯＮＴ２をさらに含む。
[0048] コントローラＣＯＮＴ２の制御ユニットＣＵ２は、モータＭＯＴ２に初期駆動信号を提供する。初期駆動信号は、コントローラＣＯＮＴ２の補償器ＣＯＭＰ２によって変更でき、補償器ＣＯＭＰ２は、モータ位置に依存するモータ定数について初期駆動信号を少なくとも部分的に補償するように構成されている。補償器ＣＯＭＰ２による初期駆動信号の変更は、この例ではセンサＳＥＮＳ２によって測定されるモータＭＯＴ２の位置量に基づいている。センサＳＥＮＳ２は、ポジショナの一部であってもよく、例えば、モータＭＯＴ２と一体化していてもよいが、外部センサであってもよい。センサＳＥＮＳ２が第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの位置量を測定することも可能である。その場合、補償器ＣＯＭＰ２は、最初に、センサＳＥＮＳ２によって提供される信号からモータＭＯＴ２の位置量を導出する。この実施形態では、駆動信号ＤＳ２は、制御ユニットＣＵ２の出力と補償器ＣＯＭＰ２の出力の組合せである。両方の出力は、加算されて駆動信号ＤＳ２になる。
[0049] モータ位置に依存するモータ定数を補償することによって、モータ位置に依存するモータ定数によって引き起こされる障害は低減し、ポジショナの位置精度は向上する。
[0050] 図３Ａは、モータＭＯＴ３と、モータＭＯＴ３を駆動する制御システムＣＳ３とを含む本発明のさらに別の実施形態によるポジショナのブロック図を示す。ポジショナは、第２のオブジェクト（図示せず）に対して第１のオブジェクトを位置決めするように構成されている。モータＭＯＴ３は、任意のタイプのモータでよいが、好ましくは、鉄心モータ、リラクタンスモータ、又はローレンツモータなどの電磁モータであり、回転式モータ又はリニア／平面モータであってもよい。駆動信号ＤＳ３は、電流などのモータ入力でもよいが、モータＭＯＴ３がコンバータ（図示せず）によって対応するモータに変換する力信号などの別のタイプの信号であってもよい。コンバータは、駆動信号ＤＳ３からモータ入力を導出する転流機構と電源とを含んでいてもよい。
[0051] モータＭＯＴ３は、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有する。電磁モータの場合、モータ定数は、普通、入力電流と出力される力との関係である。
[0052] 制御システムＣＳ３は、任意のタイプの制御システムで形成することができ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は任意の他のプログラマブルデバイスによって実行されるソフトウェアで実施でき、又は専用のハードウェアによって実施できる。制御システムＣＳ３は、第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの所望の位置量、例えば、相互位置、速度、加速度、ジャークなどに基づいて基準信号ＲＳ３を提供するセットポイントジェネレータＳＧ３を含む。第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの位置量がモータＭＯＴ３の位置量に一致する場合（例えば、平面／リニアモータの場合）、セットポイントジェネレータＳＧ３は、モータの所望の位置量に基づいて基準信号ＲＳ３を提供することができる。
[0053] 制御システムは、基準信号ＲＳ３に依存してモータＭＯＴ３に駆動信号ＤＳ３を提供するコントローラＣＯＮＴ３をさらに含む。コントローラＣＯＮＴ３は、フィードフォワードシステムＦＦＳ３とフィードバックシステムＦＢＳ３とを有し、フィードフォワードシステムＦＦＳ３は、基準信号ＲＳ３に依存して初期駆動信号を提供する。フィードバックシステムＦＢＳ３は、基準信号ＲＳ３とモータＭＯＴ３の位置量を測定するように構成されたセンサＳＥＮＳ３によって提供される信号の差分に依存して初期駆動信号を提供する。センサＳＥＮＳ３が第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの位置量を測定することも可能である。フィードフォワードシステムＦＦＳ３からの初期駆動信号は、モータＭＯＴ３のモータ位置に依存するモータ定数を補償する補償器ＣＯＭＰ３によって変更される。補償器ＣＯＭＰ３の出力は、フィードバックシステムＦＢＳ３からの初期駆動信号と組み合わされて駆動信号ＤＳ３を提供する。当業者であれば周知のように、フィードフォワードシステムは、所望の位置量に基づいて駆動信号を提供し、フィードバックシステムは、所望の位置量と実際の位置量との差分であるエラーに基づいて駆動信号を提供する。すなわち、フィードフォワードシステムＦＦＳ３は、モータＭＯＴ３を駆動することを意図し、フィードバックシステムＦＢＳ３は、フィードフォワードシステムＦＦＳ３によって提供される初期駆動信号を調整することでエラーを低減させることを意図する。
[0054] 補償器ＣＯＭＰ３によるフィードフォワードシステムＦＦＳ３の初期駆動信号の変更は、この例では基準信号ＲＳ３に基づいている。補償器ＣＯＭＰ３は、基準信号ＲＳ３に基づいてモータＭＯＴ３のあるべきモータ位置を決定でき、この情報に基づいてフィードフォワードシステムＦＦＳ３の初期駆動信号を変更する。初期駆動信号の変更は、フィードフォワードシステムＦＦＳ３の初期駆動信号にモータ位置に依存する補償値を乗算するか又はそのような値を加算することで実行できる。
[0055] モータ位置に依存するモータ定数を補償することによって、モータ位置に依存するモータ定数によって引き起こされる障害は低減し、ポジショナの位置精度は向上する。補償器をフィードフォワードシステムＦＦＳ３と直列に提供することによって初めて、エラーのモータ位置に依存する補償値への依存が線形であるという利点が得られる。下記のように、これはモータ位置に依存する補償値を最適化するのに有利である。
[0056] 図３Ｂは、モータＭＯＴ４と、モータＭＯＴ４を駆動する制御システムＣＳ４とを含む本発明のさらに別の実施形態によるポジショナのブロック図を示す。ポジショナは、第２のオブジェクトに対して第１のオブジェクトを位置決めするように構成されている。モータＭＯＴ４は任意のタイプのモータでよいが、好ましくは、鉄心モータ、リラクタンスモータ、又はローレンツモータなどの電磁モータであり、回転式モータ又はリニア／平面モータでもよい。駆動信号ＤＳ４は電流などのモータ入力でもよいが、モータＭＯＴ４がコンバータ（図示せず）によって対応するモータ入力に変換する力信号などの別のタイプの信号であってもよい。コンバータは、駆動信号ＤＳ２からモータ入力を導出する転流機構と電源とを含んでいてもよい。
[0057] モータＭＯＴ４は、モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有する。電磁モータの場合、モータ定数は、普通、入力電流と出力される力との関係である。
[0058] 制御システムＣＳ４は、任意のタイプの制御システムで形成することができ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、又は任意の他のプログラマブルデバイスによって実行されるソフトウェアで実施でき、又は専用のハードウェアによって実施できる。制御システムＣＳ４は、第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの所望の位置量、例えば、相互位置、速度、加速度、ジャークなどに基づいて基準信号ＲＳ４を提供するセットポイントジェネレータＳＧ４を含む。第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクト（図示せず）の位置量がモータＭＯＴ４の位置量に一致する場合（例えば、平面／リニアモータの場合）、セットポイントジェネレータＳＧ４は、オブジェクトの所望の位置量に基づいて基準信号ＲＳ４を提供することができる。
[0059] 制御システムは、基準信号ＲＳ４に依存してモータＭＯＴ４に駆動信号ＤＳ４を提供するコントローラＣＯＮＴ４をさらに含む。コントローラＣＯＮＴ４は、フィードフォワードシステムＦＦＳ４とフィードバックシステムＦＳＢ４とを有し、フィードフォワードシステムＦＦＳ４は、基準信号ＲＳ４に依存して初期駆動信号を提供する。フィードバックシステムＦＢＳ４は、基準信号ＲＳ４とモータＭＯＴ４の位置量を測定するように構成されたセンサＳＥＮＳ４によって提供される信号の差分に依存して初期駆動信号を提供する。センサＳＥＮＳ４が第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの位置量を測定することも可能である。フィードフォワードシステムＦＦＳ４及びフィードバックシステムＦＢＳ４からの初期駆動信号は組み合わされて、モータＭＯＴ４のモータ位置に依存するモータ定数を補償する補償器ＣＯＭＰ４によって変更される。当業者であれば周知のように、フィードフォワードシステムは所望の位置量に基づいて駆動信号を提供し、フィードバックシステムは所望の位置量と実際の位置量との差分であるエラーに基づいて駆動信号を提供する。すなわち、フィードフォワードシステムは、モータＭＯＴ４を駆動することを意図し、フィードバックシステムＦＢＳ４は、フィードフォワードシステムＦＦＳ４によって提供される駆動信号を調整することでエラーを低減させることを意図する。
[0060] 補償器ＣＯＭＰ４によるフィードフォワードシステムＦＦＳ４及びフィードバックシステムＦＢＳ４の初期駆動信号の変更は、この例ではセンサＳＥＮＳ４によって提供される信号に基づいている。補償器ＣＯＭＰ４は、センサＳＥＮＳ４によって提供される信号に基づいてモータＭＯＴ４のあるべきモータ位置を決定でき、この情報に基づいてフィードフォワードシステムＦＦＳ４及びフィードバックシステムＦＢＳ４の初期駆動信号を変更する。初期駆動信号の変更は、フィードフォワードシステムＦＦＳ４及びフィードバックシステムＦＢＳ４の初期駆動信号にモータ位置に依存する補償値を乗算するか又はそのような値を加算することで実行できる。
[0061] モータ位置に依存するモータ定数を補償することによって、モータ位置に依存するモータ定数によって引き起こされる障害は低減し、ポジショナの位置精度は向上する。
[0062] モータ位置に依存する補償値が初期駆動信号で乗算される、例えば、図２Ａ、図３Ａ、及び図３Ｂの実施形態などの実施形態で使用されるモータ位置に依存する補償値は、例えば、１／Ｋ（ｘ）（但し、Ｋ（ｘ）は正規化されたモータ位置に依存するモータ定数、ｘはモータ位置を表す）である。モータ位置に依存するモータ定数は、モータ位置に依存するモータ定数の一定の平均部分で正規化され、モータ位置に依存するモータ定数がモータ位置に依存するモータ定数の一定の平均部分に等しい時にＫ（ｘ）は１になる。
[0063] モータ位置に依存する補償値は、連続関数、離散関数、アルゴリズム、ルックアップテーブルなどの任意のタイプで利用可能である。
[0064] 図４Ａ及び図４Ｂは、上記の実施形態と同様のポジショナ内の補償器のモータ位置に依存する補償値を最適化する方法の概略を示す。この方法は、ポジショナＰＯＳのモデルＭＣＳが利用可能であるという事実に基づいている。モデルは、図２Ａ及び図２Ｂの実施形態で用いる開ループモデル又は図３Ａ及び図３Ｂの実施形態で用いる閉ループモデルである。
[0065] ポジショナＰＯＳのモデルＭＣＳを用いて、モータ位置に依存する補償値の変動が基準信号とセンサが提供する信号との差分であるエラーに与える影響を予測することができる。好ましくは、補償器は、エラーとモータ位置に依存する補償値との線形な関係を得るパラメータで記述される。フィードフォワードシステムとフィードバックシステムとが存在する場合、補償器は必ずフィードフォワードシステムと直列に提供される。上記のように、これによって線形な関係を得ることが容易になる。この関係の線形挙動を逆に用いて、エラー信号がある場合に、エラーを低減させるためにモータ位置に依存する補償値を変更すべき／変更できる方法を予想することができる。
[0066] 図４Ａは、スキャンのブロック図を示す。スキャンでは、基準信号ＲＳがポジショナＰＯＳに提供される。ポジショナＰＯＳは、更新すべき「古い」モータ位置に依存する補償値を有していることがあるが、「古い」モータ位置に依存する補償値が得られない、及び／又は任意のモータ位置に依存する補償値が使用される場合もある。後者の場合、任意のモータ位置に依存する補償値は、好ましくは、モータ位置に依存するモータ定数の一定の平均部分である。一定の平均部分又は、その概算はモータの仕様に記載されている。
[0067] スキャンの実行中、基準信号とセンサによって提供される信号との差分であるエラーＥＲはモニタされ記録されるか測定される。図４Ｂに概略を示すように、エラーＥＲをそれに対応する基準信号ＲＳと共に用いて「古い」又は任意のモータ位置に依存する補償値の変動を予想してエラーを低減させることができる。図４Ｂは、異なるスキャンのいくつかのエラーとそれに対応する基準信号を用いてモータ位置に依存する補償値を予想できることをさらに示す。１回のスキャンでモータ位置の全範囲をカバーできず、すべての可能なモータ位置についてモータ位置に依存する補償値を予想するには複数回のスキャンが望ましい場合、複数回のスキャンが実行される。また、平均結果を得るか又は繰り返し最良の結果に達するために複数回のスキャンを使用することもできる。
[0068] この方法の利点は、ポジショナ自体を用いて最適化されたモータ位置に依存する補償値を決定できるという点である。こうして、モータ位置に依存する補償値を適合させて追加の試験装置を必要とすることなく熱ドリフトなどによるポジショナ内の経時的な変化を遅らせることができる。
[0069] 別の実施形態では、モータのモータ位置に依存するモータ定数を決定することで補償器のモータ位置に依存する補償値を導出することができ、この情報からモータ位置に依存する補償値を導出することができる。モータ位置に依存するモータ定数は、異なるモータ位置でのモータの入力信号とそれに対応する出力信号の関係を決定することで決定される。入力信号は、電流又は力信号などのモータ入力であってもよいが、ポジショナを使用し、入力として基準信号を使用してもよい。入力信号は、単一励起周波数を含む。入力信号は、周波数掃引又は白色雑音でもよいが、単一励起周波数で比較的迅速な測定が可能になり、良好な信号対雑音比が得られる。
[0070] 入力信号へのモータの応答は、センサによって測定される。センサはモータの位置量を測定するか、又はモータの位置量が第２のオブジェクトに対する第１のオブジェクトの位置量に匹敵する場合、センサは後者を測定する。こうして、各々のモータ位置で、又は所定のモータ位置でのみ、センサから入力信号及びそれに対応する出力信号を導出することができる。モータ位置に依存するモータ定数のために、入力信号と出力信号との関係はモータ位置によって異なる。例えば、単一測定でプラント伝達関数Ｐ（ｘｉ，ｆｅ）が得られる（但し、ｘｉはモータ位置、ｆｅは励起周波数）。実際、１回の測定で１つの励起ベクトルへの応答が得られる。これは、独立した励起ベクトルの数だけ繰り返されて完全な伝達関数が得られる（１周波数の）。１回の測定の関係は、モータ位置と励起周波数とに依存する入力信号と出力信号との一般的な関係Ｐ（ｘ，ｆｅ）にまとめることができる。一般的な関係は、モータ位置に依存する成分と周波数に依存する成分とに分割され、例えば、Ｐ（ｘ，ｆｅ）＝Ｄ（ｆｅ）Ａ（ｘ）が得られる（但し、Ｄ（ｆｅ）は周波数に依存する成分、Ａ（ｘ）はモータ位置に依存する成分である）。周波数に依存する成分（Ｄ（ｆｅ））は、例えば、機構（本体、ばね、ダンパなど）の周波数に依存する応答を含む。モータ位置に依存する成分（Ａ（ｘ））から、モータ位置に依存するモータ定数を導出することができる。
[0071] この方法の利点は、モータ又はポジショナ自体を用いてモータ位置に依存する補償値を決定できるという点である。こうして、モータ位置に依存する補償値を適合させて追加の試験装置を必要とすることなく熱ドリフトなどによるポジショナ内の経時的な変化を遅らせることができる。
[0072] 本発明のさらに別の実施形態では、補償器のモータ位置に依存する補償値は、モータの実際のモータ位置に依存するモータ定数を決定することなく導出することができる。従って、異なるモータ位置のポジショナに入力信号を提供することができる。好ましくは、入力信号は制御システムとモータとの間に提供されるが、入力信号を基準信号として、又はシステムの任意の他のポイントで提供することもできる。入力信号は、周波数掃引又は白色雑音でもよいが、単一励起周波数は、比較的迅速な測定が可能になり、良好な信号対雑音比が得られるために好ましい。
[0073] 入力信号へのモータの応答は、モータの位置量をセンサで測定することで異なるモータ位置で測定される。また、センサによって提供される信号と基準信号との差分を測定し、その差分を応答として使用することもできる。好ましくは、応答はモータの後段のポイントで測定される。測定された応答とそれに対応する入力信号とを用いて入力信号と応答との関係を決定し、好ましくは、モータとモータに装着された動力機構とを含むプラント伝達関数を得ることができる。
[0074] 測定されたプラント伝達関数は、Ｓ（ｘ，ｆ）（但し、ｘはモータ位置、ｆは周波数）によって数学的に表すことができる。単一励起周波数だけを使用する場合、ｆは単一周波数である。プラント伝達関数は、周波数及びモータ位置に依存する。Ｃ（ｘ）で表される補償器は、モータ位置だけに依存し、プラント伝達関数と組み合わせると、モータ位置に依存しない伝達関数になるように設計されるのが好ましい。Ｃ（ｘ）は、モータ位置に依存する補償値を含む。プラント伝達関数と補償器との組合せは、数学的にＳ（ｘ，ｆ）Ｃ（ｘ）＝Ｔ（ｆ）（但し、Ｔは補償器とプラント伝達関数との組合せ伝達関数である）で表すことができる。Ｓ（ｘ，ｆ）は入力信号と応答とを用いて測定されたため、周知である。プラント伝達関数Ｓ（ｘ，ｆ）は平方関数でもよいが、過作動システム（例えば、８つのアクチュエータ力と６つの自由度とを組み合わせた）の場合、擬似逆関数を用いてＳ（ｘ，ｆ）−１を得ることができる。Ｔ（ｆ）は好ましい伝達関数で、プラント伝達関数の平均として選択でき、又は１地点のプラント伝達関数、例えば、モータ位置の座標原点のプラント伝達関数として選択できる。好ましい伝達関数を選択した後で、プラント伝達関数と組み合わせた結果、モータ位置に依存しない好ましい伝達関数Ｔ（ｆ）が得られるようにＣ（ｘ）＝Ｓ（ｘ，ｆ）−１Ｔ（ｆ）を計算することでモータ位置に依存する補償値Ｃ（ｘ）を決定できる。
[0075] この利点は、少なくとも多少の追加の計算を必要とするモータ位置に依存するモータ定数を明示的に決定することなくモータ位置に依存するモータ位置を導出することができるという点である。さらに、ポジショナを用いてモータ位置に依存する補償値を決定でき、従って、追加の試験装置は不要であるか、又は少なくともごく少数の追加のコンポーネントしか必要としない。
[0076] 上記実施形態は、１自由度システムに適用できるが、ポジショナは複数のモータ又は複数のアクチュエータを備えた１つのモータを含んでいてもよい。その場合、上記の実施形態の対応するブロック方式の信号はベクトルになる。複数の自由度のシステムの例としては、例えばハルバッハ構成内の永久磁石のアレイの上部に４つのアクチュエータを有する電磁平面モータが挙げられる。各アクチュエータは、永久磁石のアレイに平行な力と永久磁石のアレイに垂直の力を生成できる少なくとも１つのコイル、好ましくは、３つのコイルを含む。４つのアクチュエータで総計８つの力が生成でき、モータは６自由度に位置決めされる。この例ではシステムは過作動であることに留意されたい。
[0077] 図５に、上記の複数の自由度のモータの一例が示されている。このシステムは、各々がコイルセットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ４を含む４つのアクチュエータＡＣ１、ＡＣ２，ＡＣ３，及びＡＣ４を含む。コイルセットは、少なくとも１つのコイル、好ましくは、３つのコイルを含む。コイルセットＣ１〜Ｃ４は、図の平面に平行に延在する永久磁石のアレイ（図示せず）の上部（又は下部）に位置する。コイルセットＣ１〜Ｃ４を通過する適切に転流された電流によって、コイルセットＣ１〜Ｃ４の向きに応じてｘ方向又はｙ方向の力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、及びＦ４が生成され、図の平面に垂直な力Ｆ５、Ｆ６、Ｆ７、及びＦ８が生成される。力Ｆ１〜Ｆ８は、組み合わされて重心ＣＯＧに任意の力とトルクとを生成する。
[0078] 例えば、図５のシステムが図３Ｂの実施形態によるポジショナ内で使用されると仮定すると、モータＭＯＴ４は、各々が駆動信号を必要とする８つのアクチュエータを有するであろう。従って、駆動信号ＤＳ４は８要素ベクトルであってもよい。また、モータＭＯＴ４は、異なるアクチュエータを通過する電流を制御する電流制御ループを含んでいてもよい。６自由度モータＭＯＴ４のために、センサＳＥＮＳ４は、各要素が自由度を表す少なくとも６要素ベクトルを提供する。信号ジェネレータＳＧ４は、モータ又は、永久磁石のアレイに接続された第２のオブジェクトに対してアクチュエータに接続された第１のオブジェクトの所望の位置に基づいて６つの基準信号を提供するように構成される。この例では、フィードフォワードシステムＦＦＳ４及びフィードバックシステムＦＢＳ４が、補償器４によって適合されてモータ位置に依存するモータ定数を補償するモータによって生成すべき８つの必要な力を導出する（各アクチュエータは生成できる各々の力について少なくとも１つのモータ位置に依存するモータ定数を有する。しかし、各アクチュエータはすべての自由度の複数のモータ位置に依存するモータ定数を含んでいてもよいことに留意されたい）。この例の補償器の出力は、モータＭＯＴ４を駆動する８要素力ベクトルである。
[0079] 別の実施形態では、補償器ＣＯＭＰ４は利用可能なセンサ信号を全部使用するのでなく、翻訳情報だけを用いて必要なモータ位置に依存する補償値を決定することができる。
[0080] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」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してよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及び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を生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
[0081] 以上、光リソグラフィの分野での本発明の実施形態の使用について特に言及してきたが、本発明はその他の分野、例えばインプリントリソグラフィでも使用でき、文脈によっては、光リソグラフィに限定されないことを理解されたい。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが基板上に作成されたパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは基板に供給されたレジスト層内に刻印され、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せを印加することでレジストは硬化する。パターニングデバイスはレジストから取り除かれ、レジストが硬化すると内部にパターンが残される。
[0082] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（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を網羅する。
[0083] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
[0084]以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、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。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。−
[0085] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

Claims (6)

  1. リソグラフィ装置であって、
    放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するサポートと、
    基板を保持する基板テーブルと、
    前記パターン付放射ビームを前記基板のターゲット部分に投影する投影システムと、
    前記装置の第２の部分に対して前記装置の第１の部分を位置決めするポジショナと、を備え、前記ポジショナが、
    モータ入力とモータ出力との関係を定義するモータ位置に依存するモータ定数を有するモータと、
    前記モータを駆動する制御システムであって、該制御システムが、前記第２の部分に対する前記第１の部分の所望の位置に基づいて基準信号を提供するセットポイントジェネレータと、該基準信号に基づいて前記モータに駆動信号を提供するコントローラとを備え、該コントローラが、前記モータ位置に依存するモータ定数について前記駆動信号を少なくとも部分的に補償する補償器を備える、制御システムと、
    を備え、
    前記モータが電磁平面モータであり、前記モータ入力がモータ電流であり、前記モータ出力がモータ力であり、
    前記補償器は、１／Ｋ（ｘ）（但し、Ｋ（ｘ）は正規化された前記モータ位置に依存するモータ定数、ｘは前記モータ位置を表す）で表される補償値を前記駆動信号に乗算し、
    前記モータ定数が、モータ位置に依存する成分と周波数に依存する成分に分割可能であり、前記モータ入力と該モータ入力に対する応答との関係に基づいて得られる、前記モータ及び該モータに装着された動力機構を含む伝達関数の前記モータ位置に依存する成分から導出される、
    リソグラフィ装置。
  2. 前記コントローラがフィードフォワードシステムを備え、
    前記フィードフォワードシステム及び前記補償器が直列に配置される、
    請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記ポジショナが、前記モータの位置量を測定するセンサを備え、
    前記コントローラが、前記基準信号と前記センサによって提供される信号の差分に基づいて前記モータに駆動信号を提供するフィードバックループシステムを備え、
    前記補償器が、前記フィードバックループシステム内に配置される、
    請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記補償器が、前記基準信号に依存してモータ位置に依存する補償値を提供する、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  5. 前記補償器が、センサによって提供される信号に依存してモータ位置に依存する補償値を提供する、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  6. 前記第１の部分が前記サポートであり、
    前記第２の部分が前記サポートを位置決めする位置決めデバイスである、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
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