JP5635847B2

JP5635847B2 - アクチュエータ、位置決めシステム、およびリソグラフィ装置

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Publication number: JP5635847B2
Application number: JP2010206325A
Authority: JP
Inventors: ホル，スヴェン，アントワン，ヨハン; グロート，アントニウス，フランシカス，ヨハネスデ; カデー，セオドルス，ペトルス，マリア; ケッセルス，マリン; ホッベレン，ダニエル，ゴドフリード，エマ
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-09-15
Also published as: CN102023494A; KR101234182B1; US20110069293A1; JP2011072184A; NL2005240A; TW201130210A; KR20110033075A; CN102023494B; US8472010B2; TWI414131B

Description

[0001] 本発明は、オブジェクトに力およびトルクを作用させるように構成されたアクチュエータに関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常は基板のターゲット部分上に付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（IC）の製造時に使用することができる。そのような場合、選択可能にマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスを使用し、ＩＣの個々の層に形成しようとする回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上の（例えば、ダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを含む）ターゲット部分上に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上への結像による。一般に、単一の基板は、連続してパターニングされる、網状の隣り合うターゲット部分を含むことになる。従来のリソグラフィ装置には、パターン全体を一度にターゲット部分上に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、所与の方向（「スキャン」方向）で放射ビームを介してパターンをスキャンし、一方、この方向に対して平行または逆平行で基板を同期スキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることによってパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

[0003] 最新技術における周知のアクチュエータの一種が、「磁気抵抗アクチュエータ」である。例えば、コイルに電流を印加することにより、磁束を発生させることができ、その場合、磁束の経路が、周囲の物質の磁気抵抗に応じてループを形成する。磁束は、最小磁気抵抗の経路の周りで集中する。磁束が低磁気抵抗物質に集中すると、強い一時的な磁極が形成して、物質をより大きな磁束の領域に向かって移動させる傾向のある機械的力が生じ、それにより引力が生じる。磁気抵抗アクチュエータは、低コストにて非常に高い電力密度を有し、多くの適用分野に理想的となっていることも知られている。高電力密度アクチュエータは、例えば、米国特許第７，３５２，１４９号に提案されているように、リソグラフィ装置でマスクステージを加速および減速する間に使用することができる。しかし、磁気抵抗アクチュエータの使用は、設計および制御性に固有の複雑さによって限られており、それにより、高電力密度であるが、例えば周知のボイスコイルアクチュエータに比べて精度の劣るアクチュエータが考え出されている。

[0004] 本発明の一態様では、制御性が改善された軽量アクチュエータが提供される。一実施形態では、アクチュエータの部分の一方に、他方の部分の磁化可能部と協働するように配置された第２の電気コイルが設けられる。一実施形態では、アクチュエータのコントローラがさらに、第２のコイルを通る第２の電流および第１の電気コイルを通る第１の電流を、これらの部分間に力およびトルクを作用させるために発生させるように構成され、したがってアクチュエータは、第２の部分を基準にして、オブジェクトに力およびトルクを作用させるように構成される。

[0005] これには、このアクチュエータが（引）力および周囲のトルク（torque around）を発生させることができ、その結果、小型かつ軽量の多自由度アクチュエータ設計となる、という技術的効果がある。

[0006] 一実施形態では、第１の部分の磁化可能部および／または第２の部分の磁化可能部が、透磁性（印加磁界に線形に応答する材料の磁化の程度）が高度な材料である。そのように設計することにより、磁気抵抗アクチュエータの概念が、高精度位置決めに非常に適したものになる。さらに、磁気抵抗アクチュエータの「質量対電力密度」比が、従来使用されている高精度アクチュエータに比べて有利なことから、磁気抵抗アクチュエータの軽量特性および高電力密度特性により、例えばマスクステージを加速および減速している間に特定の力を発生させるためにそのようなアクチュエータが発生する熱量が低減する。低減された熱量は冷却除去する必要があるため、これにより、例えばパターニングデバイスステージ（の一部分）が所望の一定温度のままであるのに必要な冷却剤の量が低減する。例えば冷却流体の量のような、冷却剤の必要量の低減の結果、第１の部分と第２の部分の間でのワイヤおよび／またはチューブの交差がより少なくなり、それにより、第１の部分と第２の部分の間のスチフネスおよび減衰の量が低減し、したがって、両部分に対して作用する寄生の動的力外乱（dynamic force disturbance）がより少なくなり、これもやはり、高精度位置決めにとって有利な効果がある。冷却流体も、周知のように、動的力外乱を引き起こすことがあるが、冷却剤の要求量を低減する間に、そのことが冷却流体によって引き起こされる力外乱の量も低減させ、これもやはり、位置決め精度の向上をもたらすことができる。

[0007] 一実施形態では、部分の一方に第３の電気コイルが設けられ、第３のコイルは、実質的に二分割されて第１のコイル部材と第２のコイル部材になり、したがってコイル部材同士が電気的に切り離され、第１のコイル部材が、第１のコイルと直列に接続され、第２のコイル部材が、第２のコイルと直列に接続される。これには、大きな（引）力および周囲のトルクがさらに良好に制御できるようになり、その結果、精度がより高くなるという技術的効果がある。

[0008] 別の実施形態では、各電気コイルが、第１の自由度に実質的に平行な向きを有し、第３の電気コイルが、第１および第２の電気コイルに対して、第３の自由度にオフセットを伴って構築および配置される。そのようなアクチュエータは、もう１つの（回転可能な）自由度で部分を制御することができ、これは、第１の部分および第２の部分を多自由度セットアップにおいて制御する際に有利であるとともに、これにより、移動させるべき実際の質量に対するアクチュエータ質量の相対量がさらに低減し得る。

[0009] 別の実施形態では、電気コイルの少なくとも１つが、少なくとも部分的に磁化可能材料からなる脚部の少なくとも１つの周りに構築および配置され、脚部の少なくとも１つは、部分の一方に取り付けられる。脚部の少なくとも１つを追加することによって磁束の集中を高めると、部分間により大きな磁束が生じ、したがって、部分間で引力および周囲のトルクが増大する。したがって、そのような高電力密度アクチュエータを使用して、より高い加速レベルおよび減速レベルを生成することができる。

[0010] 別の実施形態は、オブジェクトを第２のオブジェクトに対して、少なくとも第１の自由度で位置決めするための位置決め装置であって、オブジェクトを少なくとも第１の自由度で移動させるための、先の実施形態のうち１つによる少なくとも１つのアクチュエータを含む位置決めシステムが設けられる、位置決め装置に関する。本発明の一実施形態によるアクチュエータは、大きな垂直力を発生させることができるだけでなく、アクチュエータの質量および寸法だけが大いに制限を受ける中で、トルクを発生させることもできる。この結果、２方向または３方向に作動させるために少なくとも２つのアクチュエータが必要となる従来の状況に比べて、アクチュエータ質量が低減する。

[0011] 別の実施形態は、本アクチュエータが第１のタイプのアクチュエータとして見なされる、位置決め装置であって、オブジェクトを少なくとも第１の自由度で移動させるように構成された第２のタイプの少なくとも１つのアクチュエータを含み、第１のタイプのアクチュエータが、比較的高い効率および低い精度を有し、第２のタイプのアクチュエータが、比較的低い効率および高い精度を有する、位置決め装置に関する。本アクチュエータには、改善された制御性、したがってより高い精度が備わり、これは実のところ、ボイスコイルアクチュエータなどの低効率かつ高精度のアクチュエータが発生する必要のある最大力をさらに低減できることを意味する。

[0012] 別の実施形態では、リソグラフィ装置が、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を含む、先の実施形態による位置決め装置と、放射ビームを調節するように構成された照明システムと、パターン付き放射ビームを形成するように、放射ビームに断面でパターンを与えることが可能であるパターニングデバイスを支持するように構築されたパターニングデバイスサポートと、基板を保持するように構築された基板テーブルと、パターン付き放射ビームを基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムとを含み、ロングストロークモジュールの可動部が、第１の部分に取り付けられ、ショートストロークモジュールの可動部が、第２の部分に取り付けられる。

[0013] 以下、本発明の実施形態について、単なる例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部分を表している。

[0014]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の概略図である。 [0015]本発明の一実施形態によるアクチュエータの概略側面図である。 [0016]本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略側面図である。 [0017]本発明の一実施形態によるアクチュエータの概略側面図である。 [0018]本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略３Ｄ図である。 [0019]ギャップおよび印加電流の関数としての垂直力を示すシミュレーション結果を示す図である。 [0020]本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略上面図である。 [0021]本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略上面図である。 [0022]本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略上面図である。 [0023]本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略断面図である。

[0024] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばUV放射またはEUV放射）を調節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築され、パターニングデバイスを特定のパラメータに従って正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、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築され、基板を特定のパラメータに従って正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブルと、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイが含まれている）に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とを備えている。

[0025] 照明システムは、放射を導き、整形し、あるいは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントまたは他のタイプの光学コンポーネントあるいはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

[0026] 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向き、リソグラフィ装置の設計および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニングデバイスを保持している。パターニングデバイスサポートには、パターニングデバイスを保持するための、機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技法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は、例えば必要に応じて固定または移動させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。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を例えば投影システムに対して所望の位置に確実に位置決めすることができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

[0027] 本明細書で使用される「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み出すなどのためにパターンを放射ビームの断面に与えるように使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広く解釈するべきである。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、また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内の所望のパターンに正確に対応しない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内で生み出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。

[0028] パターニングデバイスは、透過型であってもあるいは反射型であってもよい。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およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフトおよびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプがある。プログラマブルミラーアレイの例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。これらの傾斜したミラーによって、ミラーマトリックスで反射した放射ビームにパターンが付与される。

[0029] 本明細書において使用されている「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射に適した、もしくは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、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、磁気光学システム、電磁光学システムおよび静電光学システムまたはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

[0030] 図に示されているように、この装置は、透過型（例えば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、この装置は、反射型（例えば上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用した、あるいは反射型マスクを使用した）タイプの装置であってもよい。

[0031] 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（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よい。かかる「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並行して使用する、または、１つまたは複数のテーブル上で予備ステップを実行しながら、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用することができる。

[0032] リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板の間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって基板の少なくとも一部分を覆うことができるタイプのものとすることができる。また、液浸液は、リソグラフィ装置内の他の空間、例えば、マスクと投影システムの間で与えることもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大することで、当技術分野で周知である。本明細書で使用される「液浸」という用語は、基板など、ある構造を液体内に沈めなければならないことを意味しておらず、液体が、露光中に投影システムと基板の間に位置することを意味するにすぎない。

[0033] 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取っている。放射源が例えばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。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しているとは見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外の例えば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

[0034] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためにアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、σ-outer、σ-innerとそれぞれ呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使用して、断面内に所望の均一性および強度分布を持つように放射ビームを調節することができる。

[0035] 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に保持される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ニングされる。放射ビームＢはパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを通過した後、投影システムＰＳを通り抜け、投影システムＰＳは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを合焦する。第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を用いて、例えば放射ビームＢの経路中に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に明確には示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的抽出の後にまたはスキャン中に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、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の移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成する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）を用いて実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部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を使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは反対に）、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はショートストロークアクチュエータにのみ接続することができ、または固定することができる。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイス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することができる。図示のような基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット部分間の空間に配置することができる（これらはスクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、１つよりも多いダイがパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に備えられている状況では、パターニングデバイスアライメントマークはダイ間に配置することができる。

[0036] 図に示されている装置は、以下のモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。

[0037] １．ステップモードでは、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ならびに基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保たれ、一方、放射ビームに与えられたパターン全体がターゲット部分Ｃ上に一度に投影される（すなわち単一静的露光）。次いで、別のターゲット部分Ｃが露光され得るように、基板テーブルＷＴがＸおよび／または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が、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

[0038] ２．スキャンモードでは、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と基板テーブルＷＴとが同期してスキャンされるとともに、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。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の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）および画像反転特性によって決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向に）を制限するが、スキャン動作の長さがターゲット部分の高さ（スキャン方向に）を決定する。

[0039] 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が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保たれ、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされ、その一方で放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般にパルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各移動後に、またはスキャン中の連続した放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で言及された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。

[0040] 上で説明した使用モードの組合せおよび／または変形形態、あるいはまったく異なる使用モードを使用することも可能である。

[0041] 図２は、本発明の一実施形態によるアクチュエータの簡単な概略断面図である。オブジェクト（OBJ）に力およびトルクを作用させるためのアクチュエータ（ACT）が、第１の部分（ACT１）を含み、第１の部分（ACT１）は、アクチュエータの第２の部分（ACT2）に対して、少なくとも第１の自由度（DOF1）で可動である。オブジェクト（OBJ）が第１の部分（ACT1）に取り付けられ、第１の部分（ACT1）には、他方の部分（ACT2）の磁化可能部（MACT）と協働するように配置された第１の電気コイル（CL1）が設けられる。アクチュエータ（ACT）のコントローラ（CTRL）が、部分（ACT1、ACT2）間に第１の力（F1）を発生させるための、第１の電気コイル（CL1）を通る第１の電流（I1）を発生させるように構成され、第１の部分（ACT1）には、第２の部分（ACT2）の磁化可能部（MACT）と協働するように配置された第２の電気コイル（CL2）が設けられる。コントローラ（CTRL）はさらに、部分（ACT1、ACT2）間に第２の力（F2）を発生させるための第２のコイル（CL2）を通る第２の電流（I2）、および第１の電気コイル（CL1）を通る第１の電流（I1）を、部分（ACT1、ACT2）間に力およびトルクを作用させるために発生させるように構成され、したがってアクチュエータ（ACT）は、第２の部分（ACT2）を基準にして、オブジェクト（OBJ）に力およびトルクを作用させるように構成される。

[0042] 図３は、本発明の別の実施形態によるアクチュエータ（ACT）の概略断面図であり、図では、部分（ACT1、ACT2）の一方に第３の電気コイル（CL3）が設けられ、第３のコイル（CL3）は、実質的に二分割されて第１のコイル部材（CL31）と第２のコイル部材（CL32）になり、したがってコイル部材（CL31、CL32）同士が電気的に切り離され、これは、第１のコイル部材（CL31）および第２のコイル部材（CL32）を通る電流を、互いに独立に印加できることを意味する。第１のコイル部材（CL31）は、第１のコイル（CL1）と直列に接続され、第２のコイル部材（CL32）は、第２のコイル（CL2）と直列に接続される。これは実のところ、第１の電流（I1）が、第１の電気コイル（CL1）および第１のコイル部材（CL31）にのみ印加され、第２の電流（I2）が、第２の電気コイル（CL2）および第２のコイル部材（CL32）にのみ印加されることを意味する。

[0043] 図４は、本発明の一実施形態によるアクチュエータ（ACT）の概略断面図であり、図では、電気コイル（CL1、CL2、CL3）が、第１の自由度（DOF1）に実質的に平行な向きを有している。さらに、コイル（CL1、CL2、CL3）は、第１の自由度（DOF1）に対して実質的に垂直に向いた第２の自由度（DOF2）において、実質的に直線の形で構成することができる。この実施形態では、電気コイル（CL1、CL2、CL3）がそれぞれ、少なくとも部分的に磁化可能材料からなる脚部（LG1、LG2、LG3）の周りに構築および配置され、これらの脚部は、部分（ACT1）に取り付けられる。そのような構成では、電気コイル（CL1、CL2、CL3）によって発生する磁束が、コイルが単に空気を取り囲んでいる状況に比べて、より良好に誘導される。単に空気が存在する状況に比べて、同じ第１および第２の電流（I1、I2）が印加される場合に第１の部分（ACT1）と第２の部分（ACT2）の間の磁束が大きい方が、部分（ACT1、ACT2）間により大きな引力およびトルクが生じる。別の実施形態では、磁束が部分（ACT1、ACT2）内にさらに良好に誘導されるように、第１の部分（ACT1）にすべての電気コイル（CL1、CL2、CL3）が設けられる。基本的に、力およびトルクは、次の式に従って導出することができる。

[0044] 上式で、ｉ１は、第１のコイル（CL1）および第１のコイル部材（CL31）に印加される第１の電流であり、ｉ２は、第２のコイル（CL2）および第２のコイル部材（CL32）に印加される第２の電流であり、ＣｉｉおよびＤｉｉは、既知のアクチュエータ定数であり、アクチュエータの部分（ACT1、ACT2）と電気コイル（CL1、CL2、CL3）の間の距離（すなわちギャップ）の関数となっている。これらのアクチュエータ定数は、任意の適切な較正方法によって較正しても、アクチュエータの構成および材料に関する事前の知識を用いて、適切なソフトウェアパッケージを使用して計算してもよい。

[0045] 図５は、本発明の図４の実施形態によるアクチュエータの概略３Ｄ図であり、第１および第２の部分（ACT1、ACT2）と、それに対するコイル（CL1、CL2、CL3）および脚部（LG1、LG2、LG3）の相対寸法を示す。図５はこのアクチュエータを、例えば局所直交ｘｙｚ座標系で示したものであり、残りの説明ではこの座標系を使用する。アクチュエータの実際の向きは、アクチュエータが正しく機能することとは関係がないため、どんな大域座標系も参照していないことに留意されたい。

[0046] 図６が示しているのは、一例として、様々なコイル電流レベル（CLC）（アンペア単位）の場合の、第１の部分（ACT1）と第２の部分（ACT2）の間の様々なギャップ寸法（GPD）（ミリメートル単位）の関数としての駆動力（FRC）（ニュートン単位）を示すシミュレーション結果であり、この場合、コイル（CL1、CL2、CL3）は巻数１５０で構成されている。アクチュエータ（ACT）は、そのような構成の場合、比較的低い消費レベル（オルトサイクリック巻回銅コイルでは典型値１００ワット）で最大１２００ニュートンまでの力レベルを発生させることができる。そのような低い消費レベルと組み合わさったそのような高い力レベルは、ボイスコイルアクチュエータなどの従来使用されているアクチュエータでは不可能である。図６に示す図示の電流レベルは、極めて高い磁気飽和レベルを有する高透磁性の積層コバルト鉄が用いられる場合に可能である。

[0047] 図７は、電気コイル（CL1、CL2、CL3）が、第１の自由度（DOF1、「z」）に実質的に平行な向きを有し、第３の電気コイル（CL3、「B」）が、第１の電気コイル（CL1、「A」）および第２の電気コイル（CL2、「C」）に対して、第３の自由度（DOF3、「y」）にオフセット（DLT）を伴って構築および配置される、本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略上面図である。そのような実施形態では、アクチュエータが、一並進方向（「z」）の力を、第１の方向（「z」）に実質的に垂直に向いていてよい他の２方向の周りでの回転（すなわち方向（「x」）および方向（「y」）の周りでの回転）を実施する能力と組み合わせることができる。方向（「x」）の周りで発生させることのできる最大トルクは、とりわけ図７に示す設計されたオフセット（DLT）の量によって変わる。

[0048] 図８は、本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略上面図である。この実施形態では、コイルの数が３個から５個まで拡張され、コイルは、（「x」）および（「y」）の方向に拡張している。そのようなアクチュエータは、図７に示すアクチュエータの実施形態に比べて、アクチュエータが第２の方向（「x」）の周りで増大したトルクを発生させることも可能でなければならない状況において有利となり得る。この実施形態では、中心のコイル（「B」）が、第２の方向（「x」）の周り、および第３の方向（「y」）の周りでトルクを発生させるために使用される。その結果、これらの方向の周りでのトルク間に相互影響が生じることがあるが、そのような影響は、当技術分野で知られているように正しく制御方式を設計し、かつ制御パラメータを設定すると、補償および解決することができる。そのような実施形態は、（スキャン力などの）力の作用線と、加速すべきオブジェクトの重心との間の不整合が避けられない状況（ある程度常である）において有利となり得る。このアクチュエータのそのような実施形態の利点は、高精度ではあるが低効率のボイスコイルアクチュエータなど、第２のタイプのアクチュエータを利用せずに、自己誘発寄生トルク自体をこの実施形態が補償できることである。

[0049] 図９は、本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略上面図である。この実施形態では、コイルの数が９コイルまで（「A」から「I」まで）拡張され、コイル対は、第２の方向（「x」）にも、同様に第３の方向（「y」）にも拡張している。そのようなアクチュエータは、図８に示すアクチュエータの実施形態に比べて、図８の実施形態は磁束誘導材料（例えば銅）の総体積を最適化しているとはいえ、有利となり得る。というのも、共通に用いられる磁極（例えば図８の磁極「B」）を使用する結果、磁束誘導材料の使用がそれほど効率的ではなくなる可能性があるためである。図９による実施形態に示すように、より多くの中心磁極を発生させることによって、そのような欠点を低減することができる。この結果として、そのようなコイル構成では、制御方式および整合制御設定がさらに複雑になるが、これは、当技術分野で一般に知られている制御パラメータを設計および設定すると、補償および解決することができる。

[0050] 図１０は、本発明の別の実施形態によるアクチュエータの概略断面図である。先の実施形態で説明したアクチュエータは、設計により、垂直力とトルクの間に限られた作動範囲を有する場合がある。トルクを発生させる結果、垂直力が生じる。通常の動作条件下で垂直力に比べて比較的小さなトルクが求められるとき、特に最小垂直力領域内で比較的大きなトルクが必要になる場合、それにより、垂直力との望ましくない相互作用が生じる可能性がある。したがって、本発明のこの別の実施形態は、第１の部分（ACT1）にいくつかの巻線（n）を含む第１のコイル（CL1）が設けられ、第１のコイル（CL1）が、第１の自由度（DOF1）において比較的大きな力を発生させるように構築および配置される、アクチュエータ設計を提供する。さらに、第１の部分（ACT1）には、（n）未満のいくつかの巻線を含む第２のコイル（CL2）も設けられ、第２のコイル（CL2）は、第１の自由度（DOF1）に実質的に垂直に向いた方向に比較的小さなトルクを発生させるように構築および配置される。さらに、第１の部分（ACT1）に、脚部（LG1、LG2、LG3）が取り付けられる。第２のコイルの第１の部分（CL21）が、垂直力コイル（CL1）の隣接する部分の巻線方向と似た巻線方向を有し、第２のコイルの第２の部分（CL22）が、垂直力コイル（CL1）の隣接する部分とは反対の巻線方向を有する。第２の電気コイル（CL2）に第２の電流（I2）を印加して、周囲のトルクを発生させる間、アクチュエータの第１の側では、第１のコイル（CL1）および第２のコイル（CL2）によって発生する磁束が同様の方向に作用し、その結果、第１の側での合計磁束の大きさが増大するため、結果として得られる磁束が増大し、一方、アクチュエータの第２の反対側では、第１のコイル（CL1）および第２のコイル（CL2）によって発生する磁束が反対方向に作用し、その結果、その側での合計磁束の大きさが減少する。これにより、互いにそれほど結合されない力およびトルクをオブジェクトに作用させるように構成されたアクチュエータとなる。そのような実施形態は、小さな垂直力と組み合わさった小さなトルクが必要な適用分野において、制御性の点で有利となり得る。

[0051] 本発明の別の実施形態では、オブジェクト（OBJ）を第２のオブジェクト（OBJ2）に対して、少なくとも第１の自由度（DOF1）で位置決めするための位置決め装置（APP）に、オブジェクト（OBJ）を少なくとも第１の自由度（DOF1）で移動させるための、先の実施形態のうち１つによる少なくとも１つのアクチュエータ（ACT）を含む位置決めシステム（POS）が設けられる。本発明の一実施形態によるアクチュエータ（ACT）は、大きな垂直力を発生させることができるだけでなく、アクチュエータ（ACT）の質量および寸法だけが制限を受ける中で、トルクを発生させることもできる。この結果、２自由度で作動させるために少なくとも２つのアクチュエータが必要となる従来の状況に比べて、アクチュエータ質量が低減する。提案したアクチュエータ（ACT）の多自由度（nDOF）特性のため、限られた数のそのようなアクチュエータだけが、例えば、リソグラフィ装置内の位置決め装置での、特にスキャン方向などの高加速度（すなわち大きな垂直力）が必要となる方向での利用に必要となる。別の可能性は、本アクチュエータ（ACT）が第１のタイプのアクチュエータとして見なされる、位置決め装置（APP）であって、オブジェクト（OBJ）を少なくとも第１の自由度（DOF1）で移動させるように構成された第２のタイプの少なくとも１つのアクチュエータを含み、第１のタイプのアクチュエータが、比較的高い効率および低い精度を有し、第２のタイプのアクチュエータが、比較的低い効率および高い精度を有する、位置決め装置を使用することである。本発明の一実施形態によるアクチュエータには、改善された制御性、したがってより高い精度が備わり、これは実のところ、ボイスコイルアクチュエータなどの低効率かつ高精度のアクチュエータが発生する必要のある最大力をさらに低減できることを意味する。スキャン力の作用線と、加速すべきオブジェクトの重心との間の不整合から生じる寄生トルクを、高精度であるが低効率のアクチュエータによってではなく高効率アクチュエータによって、より高度に解決することができる。したがってこれは、より小型かつより軽量の高精度アクチュエータを使用できることを意味しており、そのようなアクチュエータを使用できることは、位置決め装置の可動部の総重量を低減したいという要求を考えると有利である。

[0052] 別の実施形態では、既知のリソグラフィ装置が、比較的高い加速度および高い精度で作動させなければならない、いくつかの可動オブジェクトを含む。そのような可動オブジェクトの一例が、投影プロセス中にパターニングデバイス（例えばマスク）を支持する、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）である（レチクルステージとしても知られる）。そのようなパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）は、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を含む、周知のステージ概念から構成されてよい。ロングストロークモジュールは、ショートストロークモジュールを支持し、ショートストロークモジュールは、パターニングデバイス（例えばマスク）を支えるように構成される。ロングストロークモジュールは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）の粗動位置決めに使用され、ショートストロークモジュールは、投影システムに対するパターニングデバイス（例えばマスク）の微動位置決めに使用される。このリソグラフィ装置は、先に説明した位置決め装置（APP）を含むことができ、位置決め装置（APP）は、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を含み、オブジェクト（OBJ）がロングストロークモジュールであり、第２の部分（ACT2）がショートストロークモジュールである。

[0053] 本文中では、ＩＣ製造時におけるリソグラフィ装置の使用に具体的に言及することがあるが、本明細書に説明されたリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導パターンおよび検出パターン、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など他の用途を有し得ることを理解されたい。当業者なら、そのような代替用途の文脈では、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」のいかなる使用も、それぞれ、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義なものと見なしてよいことを理解するであろう。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（一般に基板にレジストの層を与え、露光後のレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール内で処理されてよい。適用可能であれば、本開示は、そのようなものおよび他の基板処理ツールに適用されてよい。その上、基板は、例えば多層ＩＣを作成するために複数回処理されてよく、そのため、本明細書に用いられる用語の基板は、既に複数の処理済の層を含む基板も意味してよい。

[0054] 上記では、光リソグラフィの文脈における本発明の諸実施形態の使用に具体的に言及してきた可能性があるが、本発明を、他の適用分野、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、文脈が許容する場合は、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。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、基板上に作成される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、基板に与えられたレジストの層へ押しつけられてよく、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを与えることによって硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、レジスト中にパターンを残してレジストから離される。

[0055] 本明細書に使用される用語「放射」および「ビーム」は、紫外線（UV）放射（例えば３６５、３５５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの、またはその近辺の波長を有する）および極端紫外線（EUV）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子線を含む、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。

[0056] 「レンズ」という用語は、文脈が許容する場合、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、および静電光学コンポーネントを含む、様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか１つまたは組合せを指すことがある。

[0057] 上述の説明は例示として意図され、限定的なものではない。したがって、以下に述べられる特許請求の範囲から逸脱することなく、説明される発明に変更をなし得ることが、当業者には明らかになろう。

Claims

オブジェクトに引力およびトルクを作用させるアクチュエータにおいて、
第１の部分および第２の部分であって、第１の部分が第２の部分に対して、第１の方向に可動であり、前記オブジェクトが前記第１の部分に取り付けられ、前記部分の一方に、他方の部分の高透磁性材料の磁化可能部と協働するように、前記第１の方向に実質的に平行に配置された第１の電気コイルが設けられる、第１の部分および第２の部分と、
前記第１の部分と前記第２の部分の間に引力を発生させるための、前記第１の電気コイルを通る第１の電流を発生させるように構成されたコントローラと、を備え、
前記一方の部分に、他方の部分の前記磁化可能部と協働するように、前記第１の方向に実質的に平行に配置された第２の電気コイルが設けられ、かつ、前記第１の方向と垂直な面内において該第２の電気コイルは前記第１の電気コイルに並んで設けられており、
前記コントローラがさらに、前記第１の部分と前記第２の部分との間に引力およびトルクを作用させるために前記第２のコイルを通る第２の電流を発生させ、これにより、アクチュエータが、前記第２の部分を基準にして、前記オブジェクトに前記引力および前記トルクを作用させ、
前記部分の一方に、前記第１の方向に実質的に平行に配置された第３の電気コイルが設けられ、かつ、前記第１の方向と垂直な面内において前記第３の電気コイルは前記第１の電気コイルと前記第２の電気コイルの間に配置されており、前記第３の電気コイルが、実質的に二分割されて第１のコイル部材と第２のコイル部材になり、したがって前記コイル部材同士が電気的に切り離され、前記第１のコイル部材が、前記第１の電気コイルと直列に接続され、前記第２のコイル部材が、前記第２の電気コイルと直列に接続される、
アクチュエータ。
前記第３の電気コイルが、前記第１および前記第２の電気コイルに対して、前記第１の方向に垂直な第２の方向にオフセットを伴って構築および配置される、請求項１に記載のアクチュエータ。
前記第１、第２および第３の電気コイルの少なくとも１つが、少なくとも部分的に磁化可能材料からなる複数の脚部の少なくとも１つの周りに構築および配置され、前記脚部の前記少なくとも１つが、前記部分の一方に取り付けられる、請求項１に記載のアクチュエータ。
前記部分の一方にすべての電気コイルが設けられる、請求項１に記載のアクチュエータ。
前記オブジェクトを前記第１の方向で位置決めするように構成された位置決め装置であって、前記オブジェクトを前記第１の方向で移動させるための、請求項１に記載の少なくとも１つのアクチュエータを備える位置決めシステムを含む、位置決め装置。
前記アクチュエータが、第１のタイプのアクチュエータであり、前記位置決め装置が、前記オブジェクトを前記第１の方向で移動させるように構成された第２のタイプの少なくとも１つのアクチュエータを備え、前記第１のタイプのアクチュエータが、比較的高い効率および低い精度を有し、前記第２のタイプのアクチュエータが、比較的低い効率および高い精度を有する、請求項５に記載の位置決め装置。
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を備える、請求項５に記載の位置決め装置と、
放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
パターン付き放射ビームを形成するように、前記放射ビームに断面でパターンを与えることが可能であるパターニングデバイスを支持するように構築されたパターニングデバイスサポートと、
基板を保持するように構築された基板テーブルと、
前記パターン付き放射ビームを前記基板のターゲット部分上に投影するように構成された投影システムと
を備え、
前記ロングストロークモジュールの可動部が、前記第１の部分に取り付けられ、前記ショートストロークモジュールの可動部が、前記第２の部分に取り付けられる、
リソグラフィ装置。