JP5833771B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１１年１２月２７日に出願された米国仮出願第６１／５８０，４１７号、２０１２年２月２１日に出願された米国仮出願第６１／６０５，０２２号、及び２０１２年５月４日に出願された米国仮出願第６１／６４２，９３９号の利益を主張し、それらの全体が本明細書に援用される。

本発明は、リソグラフィ装置または露光装置、及び、デバイスを製造するための方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、または基板の部分に与える機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）、フラットパネルディスプレイ、微細形状を有するその他のデバイス又は構造の製造に用いられる。従来のリソグラフィ装置においては、マスクまたはレチクルとも称されるパターニングデバイスが、ＩＣやフラットパネルディスプレイ、その他のデバイス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ることがある。このパターンは例えば、（例えばシリコンウェーハまたはガラスプレート等の）基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層への結像により、基板（の部分）へと転写される。同様に、露光装置は、所望のパターンを基板（又はその部分）上に又は基板内に形成する際に放射ビームを使用する機械である。

パターニングデバイスを使用して、回路パターンではなく例えばカラーフィルタのパターンやドットのマトリックス状配列などの他のパターンを生成する場合もある。従来のマスクに代えて、パターニングデバイスは、回路パターンまたはその他の適用可能なパターンを生成する個別に制御可能な素子の配列を備えるパターニングアレイを備えてもよい。このような「マスクレス」方式ではマスクを使用する従来の方式に比べて迅速かつ低コストにパターンを準備したり変更したりできるという利点がある。

故に、マスクレスシステムはプログラマブルパターニングデバイス（例えば、空間光変調器、コントラストデバイスなど）を含む。プログラマブルパターニングデバイスは、個別制御可能素子のアレイを使用して所望のパターンが与えられたビームを形成するよう（例えば電子的に、または光学的に）プログラムされる。プログラマブルパターニングデバイスの種類には、マイクロミラーアレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）アレイ、グレーティングライトバルブアレイ、自己放射可能なコントラストデバイスなどがある。プログラマブルパターニングデバイスは電気光学偏光器からも形成され得るものであり、これは例えば、基板上に投影される放射のスポットを移動させるように、または、間欠的に放射ビームを基板から例えば放射ビーム吸収体へと方向付けるように、構成される。このような構成においては、放射ビームは連続的であり得る。

露光装置においては、構成要素を高速／高加速度かつ高精度で移動することは、スループット及びパターン露光精度を改善する上で、重要な因子である。一般に、スループット及びパターン露光精度を改善するという２つの要求は互いに矛盾しうる。すなわち、高加速度／高速は、高い内部動的振動（または変形）を生じさせうるので、その結果、パターン露光精度が低下することになる。

したがって、望まれることは、例えば、パターン露光精度を保ちながら可動構成要素の高速／高加速度を提供することのできるシステムを提供することである。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記可動フレームの幾何学的な中心に相当する軸から離れた軸へと前記可動フレームを変位させ、前記フレームの質量中心を通る軸まわりに前記フレームを回転させるよう構成されているアクチュエータシステムと、を備える露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記フレームを回転させるアクチュエータシステムと、
ジャイロ補償をフィードフォワードするよう構成されている前記アクチュエータシステムのコントローラと、を備える露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記フレームに対して実質的に静止した部分に対し前記フレームを回転させるアクチュエータシステムであって、前記部分に対し前記フレームを変位させるアクチュエータを有するアクチュエータシステムと、
移動可能に前記部分に取り付けられている反作用質量体であって、前記アクチュエータの一部を有する反作用質量体と、を備える露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記フレームを回転させるアクチュエータシステムであって、少なくとも２つのモータを前記軸まわりに備えるアクチュエータシステムと、
２つの隣接するモータの角度位置を実質的に二等分する角度位置に各々が配置されている複数のセンサと、を備える露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記フレームを回転させるアクチュエータシステムであって、前記軸まわりに少なくとも２つのモータの第１セットと前記軸まわりにかつ前記第１セットの下方に少なくとも２つのモータの第２セットとを備えるアクチュエータシステムと、を備え、前記第２セットは前記第１セットに関する前記軸まわりに回転させられる、露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記フレームを回転させるアクチュエータシステムと、
前記フレームを実質的に接線方向において測定するセンサシステムと、を備える露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記可動フレームを回転させるアクチュエータシステムと、
前記可動フレームのインバランス又は他の可動フレームのインバランスを少なくとも部分的に補償するよう前記可動フレームの位置を調整するコントローラと、を備える露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
前記フレームを回転させるアクチュエータシステムと、
前記フレームの又は前記フレームに与えられるインバランスを少なくとも部分的に補償するよう前記放射ビームのうち少なくとも１つの放射ビームの性質を調整するコントローラと、を備える露光装置が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
レンズを備える可動フレームを軸まわりに回転させることと、
前記可動フレームの幾何学的な中心に相当する軸から離れた軸へと前記可動フレームを変位させ、前記フレームの質量中心を通る軸まわりに前記フレームを回転させることと、を備えるデバイス製造方法が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
レンズを備える可動フレームを軸まわりに回転させることと、
ジャイロ補償のフィードフォワードを有する制御ループを使用して前記可動フレームの傾斜を制御することと、を備えるデバイス製造方法が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
レンズを備える可動フレームを、軸まわりに及び前記フレームに対して実質的に静止した部分に対して回転させることと、
前記部分に移動可能に取り付けられている反作用質量体にアクチュエータ反力を吸収することと、を備え、前記反作用質量体は前記フレームを位置決めするよう使用される前記アクチュエータの一部を有する、デバイス製造方法が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
レンズを備える可動フレームを軸まわりに、少なくとも２つのモータを前記軸まわりに備えるアクチュエータシステムを使用して、回転させることと、
２つの隣接するモータの角度位置を実質的に二等分する角度位置に各々が配置されている複数のセンサを使用して前記フレームを測定することと、を備えるデバイス製造方法が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
レンズを備える可動フレームを軸まわりに、前記軸まわりに少なくとも２つのモータの第１セットと前記軸まわりにかつ前記第１セットの下方に少なくとも２つのモータの第２セットとを備えるアクチュエータシステムを使用して、回転させることと、を備え、前記第２セットは前記第１セットに関する前記軸まわりに回転させられる、デバイス製造方法が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
レンズを備える可動フレームを軸まわりにアクチュエータシステムを使用して回転させることと、
前記フレームを実質的に接線方向においてセンサシステムを使用して測定することと、を備えるデバイス製造方法が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
可動フレームを軸まわりにアクチュエータシステムを使用して回転させることと、
前記フレームのインバランス又は他の可動フレームのインバランスを少なくとも部分的に補償するよう前記フレームの位置を調整することと、を備えるデバイス製造方法が提供される。

本発明のある実施の形態によると、
複数の放射ビームを目標物に投影することと、
可動フレームを軸まわりにアクチュエータシステムを使用して回転させることと、
前記フレームの又は前記フレームに与えられるインバランスを少なくとも部分的に補償するよう前記放射ビームのうち少なくとも１つの放射ビームの性質を調整することと、を備えるデバイス製造方法が提供される。

本発明のいくつかの実施の形態が付属の概略的な図面を参照して以下に説明されるがこれらは例示に過ぎない。対応する参照符号は各図面において対応する部分を指し示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置の部分を示す。

本発明のある実施の形態に係る図１のリソグラフィ装置又は露光装置の部分の上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置の部分の高度に概略的な斜視図を示す。

本発明のある実施の形態に係り、図３に係るリソグラフィ装置又は露光装置による基板上への投影の概略上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係る部分の断面を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略側面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの制御ループを示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの制御ループを示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの制御ループを示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの制御ループを示す。

図１２Ａの制御ループの変形例を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略側面図を示す。

図１３Ａの詳細を示す。

Ａ−Ａ’線による図１３Ｂの概略上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略側面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略側面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの反作用質量体なしでのボード線図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの反作用質量体ありでのボード線図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略側面図を示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略上面図を示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの概略上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略上面図を示す。 本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略上面図を示す。 本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略上面図を示す。 本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略上面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るセンサ配列を他のセンサ配列と比較してリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームのボード線図を示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略側面図を示す。

本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略側面図を示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略側面図を示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略側面図を示す。 リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略上面図を示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略側面図を示す。 リソグラフィ装置又は露光装置における可動フレームの一部の概略上面図を示す。

フレーム８に関連づけられたインバランス力及び関連づけられたオフセットの概略表現を示す。

リソグラフィ装置又は露光装置における複数の可動フレームの一部及び実質的に静止したフレームの概略上面図を示す。

フレームのインバランスがどのように測定されることができるかを示すグラフである。 フレームのインバランスがどのように測定されることができるかを示すグラフである。 フレームのインバランスがどのように測定されることができるかを示すグラフである。 フレームのインバランスがどのように測定されることができるかを示すグラフである。

図２９のリソグラフィ装置又は露光装置における複数の可動フレームの一部及び実質的に静止したフレームを、可動フレームの一つの角度位置を変更して示す。

所望のデバイスパターンのベクトル形式の表現を制御信号に変換するためのデータパスの一部を示す。

露光スポットグリッドの一部を示す。

ラスタライゼーショングリッドの一部を示す。

本発明のある実施の形態は、プログラマブルパターニングデバイスを含みうる装置に関連し、当該デバイスは例えば自己放射コントラストデバイスの１つ又は複数のアレイからなることがある。こうした装置に関する更なる情報は国際公開第２０１０／０３２２２４号、米国特許出願公開第２０１１／０１８８０１６号明細書、米国特許出願第６１／４７３６３６号、及び米国特許出願第６１／５２４１９０号にあり、これらの全体が本明細書に援用される。しかし、本発明のある実施の形態は、いかなる形式のプログラマブルパターニングデバイスを使用してもよく、当該デバイスには例えば既に説明したものが含まれる。

図１は、リソグラフィ装置又は露光装置の部分の概略側断面図である。この実施形態においては、本装置は、後述するようにＸＹ面で実質的に静止した個別制御可能素子を有するが、そうである必要はない。装置１は、基板を保持する基板テーブル２と、基板テーブル２を最大６自由度で移動させる位置決め装置３と、を備える。基板は、レジストで被覆された基板であってもよい。ある実施の形態においては、基板はウェーハである。ある実施の形態においては、基板は多角形（例えば矩形）の基板である。ある実施の形態においては、基板はガラスプレートである。ある実施の形態においては、基板はプラスチック基板である。ある実施の形態においては、基板は箔である。ある実施の形態においては、本装置は、ロールトゥロール製造に適する。

装置１は、複数のビームを発するよう構成されている複数の個別に制御可能な自己放射可能なコントラストデバイス４を備える。ある実施の形態においては、自己放射コントラストデバイス４は、放射発光ダイオード（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）、高分子ＬＥＤ（ＰＬＥＤ））、または、レーザダイオード（例えば、固体レーザダイオード）である。ある実施の形態においては、個別制御可能素子４の各々は青紫レーザダイオード（例えば、三洋の型式番号DL-3146-151）である。こうしたダイオードは、三洋、日亜、オスラム、ナイトライド等の企業により供給される。ある実施の形態においては、ダイオードは、例えば約３６５ｎｍまたは約４０５ｎｍの波長を有するＵＶ放射を発する。ある実施の形態においては、ダイオードは、０．５ｍＷないし２００ｍＷの範囲から選択される出力パワーを提供することができる。ある実施の形態においては、レーザダイオードの（むき出しのダイの）サイズは、１００μｍないし８００μｍの範囲から選択される。ある実施の形態においては、レーザダイオードは、０．５μｍ^２ないし５μｍ^２の範囲から選択される発光領域を有する。ある実施の形態においては、レーザダイオードは、５度ないし４４度の範囲から選択される発散角を有する。ある実施の形態においては、それらのダイオードは、合計の明るさを約６．４×１０^８Ｗ／（ｍ^２・ｓｒ）以上にするための構成（例えば、発光領域、発散角、出力パワーなど）を有する。

自己放射コントラストデバイス４は、フレーム５に配設されており、Ｙ方向に沿って及び／またはＸ方向に沿って延在してもよい。１つのフレーム５が図示されているが、本装置は図２に示されるように複数のフレーム５を有してもよい。フレーム５には更に、複数のレンズ１２が配設されている。フレーム５、従って、自己放射コントラストデバイス４及びレンズ１２はＸＹ面内で実質的に静止している。フレーム５、自己放射コントラストデバイス４、及びレンズ１２は、アクチュエータ７によってＺ方向に移動されてもよい。それに代えて又はそれとともに、レンズ１２はこの特定のレンズに関連するアクチュエータによってＺ方向に移動されてもよい。任意選択として、各レンズ１２にアクチュエータが設けられていてもよい。

自己放射コントラストデバイス４はビームを発するよう構成されていてもよく、投影系１２、１４、１８はそのビームを基板の目標部分に投影するよう構成されていてもよい。自己放射コントラストデバイス４及び投影系が光学コラムを形成する。装置１は、光学コラム又はその一部を基板に対して移動させるためのアクチュエータ（例えばモータ１１）を備えてもよい。フレーム８には視野レンズ１４及び結像レンズ１８が配設されており、そのアクチュエータを用いてフレーム８は回転可能であってもよい。視野レンズ１４と結像レンズ１８との結合が可動光学系９を形成する。使用時においては、フレーム８は自身の軸１０まわりを、例えば図２に矢印で示す方向に、回転する。フレーム８は、アクチュエータ（例えばモータ）１１を使用して軸１０まわりに回転させられる。また、フレーム８はモータ７によってＺ方向に移動されてもよく、それによって可動光学系９が基板テーブル２に対し変位させられてもよい。

内側にアパーチャを有するアパーチャ構造１３がレンズ１２の上方でレンズ１２と自己放射コントラストデバイス４との間に配置されてもよい。アパーチャ構造１３は、レンズ１２、関連する自己放射コントラストデバイス４、及び／または、隣接するレンズ１２／自己放射コントラストデバイス４の回折効果を限定することができる。

図示される装置は、フレーム８を回転させると同時に光学コラム下方の基板テーブル２上の基板を移動させることによって、使用されてもよい。自己放射コントラストデバイス４は、レンズ１２、１４、１８が互いに実質的に整列されたときこれらのレンズを通じてビームを放つことができる。レンズ１４、１８を移動させることによって、基板上でのビームが基板の一部分を走査する。同時に光学コラム下方の基板テーブル２上の基板を移動させることによって、自己放射コントラストデバイス４のビームにさらされる基板の当該部分も移動する。光学コラム又はその一部の回転を制御し、自己放射コントラストデバイス４の強度を制御し、且つ基板速度を制御するコントローラにより自己放射コントラストデバイス４の「オン」と「オフ」とを高速に切り換える制御をすることによって（例えば、「オフ」であるとき出力がないか、しきい値を下回る出力を有し、「オン」であるときしきい値を上回る出力を有する）、所望のパターンを基板上のレジスト層に与えることができる。

図２は、自己放射コントラストデバイス４を有する図１のリソグラフィ装置又は露光装置の概略上面図である。図１に示す装置１と同様に、装置１は、基板１７を保持する基板テーブル２と、基板テーブル２を最大６自由度で移動させる位置決め装置３と、自己放射コントラストデバイス４と基板１７とのアライメントを決定し、自己放射コントラストデバイス４の投影に対して基板１７が水平か否かを決定するためのアライメント／レベルセンサ１９と、を備える。図示されるように基板１７は矩形形状を有するが、追加的に又は代替的に円形の基板が処理されてもよい。

自己放射コントラストデバイス４はフレーム１５に配設されている。自己放射コントラストデバイス４は、放射発光ダイオード、例えばレーザダイオード、例えば青紫レーザダイオードであってもよい。図２に示されるように、自己放射コントラストデバイス４はＸＹ面内に延在するアレイ２１に配列されていてもよい。

アレイ２１は細長い線であってもよい。ある実施の形態においては、アレイ２１は、自己放射コントラストデバイス４の一次元配列であってもよい。ある実施の形態においては、アレイ２１は、自己放射コントラストデバイス４の二次元配列であってもよい。

回転フレーム８が設けられていてもよく、これは、矢印で図示される方向に回転してもよい。回転フレームには、各自己放射コントラストデバイス４のビームを投影するためのレンズ１４、１８（図１参照）が設けられていてもよい。本装置には、フレーム８及びレンズ１４、１８を備える光学コラムを基板に対して回転させるためのアクチュエータが設けられていてもよい。

図３は、周辺部にレンズ１４、１８が設けられている回転フレーム８を高度に概略的に示す斜視図である。複数のビーム、本実施例では１０本のビームが、それらレンズの一方へと入射し、基板テーブル２により保持された基板１７のある目標部分に投影されている。ある実施の形態においては、複数のビームは直線に配列されている。回転可能フレームは、アクチュエータ（図示せず）によって軸１０まわりに回転可能である。回転可能フレーム８の回転の結果として、ビームが一連のレンズ１４、１８（視野レンズ１４及び結像レンズ１８）に入射する。一連のレンズの各々に入射してビームは偏向され、それによりビームは基板１７の表面の一部分に沿って動く。詳しくは図４を参照して後述する。ある実施の形態においては、各ビームは、対応する源によって、すなわち自己放射コントラストデバイス、例えばレーザダイオードによって、生成される（図３には図示せず）。図３に示される構成においては、ビームどうしの距離を小さくするために、それらビームはともに、あるセグメントミラー３０によって偏向されかつ運ばれる。それによって、後述するように、より多数のビームを同一のレンズを通じて投影し、要求解像度を実現することができる。

回転可能フレームが回転すると、ビームが連続する複数のレンズへと入射する。このときあるレンズがビームに照射されるたびに、レンズ表面上でビームが入射する場所が移動する。レンズ上のビーム入射場所に依存してビームが異なって（例えば、異なる偏向をもって）基板に投影されるので、（基板に到達する）ビームは後続のレンズが通過するたびに走査移動をすることになる。この原理について図４を参照して更に説明する。図４は、回転可能フレーム８の一部を高度に概略的に示す上面図である。第１ビームセットをＢ１と表記し、第２ビームセットをＢ２と表記し、第３ビームセットをＢ３と表記する。ビームセットのそれぞれが、回転可能フレーム８の対応するレンズセット１４、１８を通じて投影される。回転可能フレーム８が回転すると、複数ビームＢ１が基板１７に投影され、走査移動によって領域Ａ１４を走査する。同様に、複数ビームＢ２は領域Ａ２４を走査し、複数ビームＢ３は領域Ａ３４を走査する。回転可能フレーム８の回転と同時に、対応するアクチュエータによって基板１７及び基板テーブルが（図２に示すＸ軸に沿う方向であってもよい）方向Ｄに移動され、そうして領域Ａ１４、Ａ２４、Ａ３４におけるビームの走査方向に実質的に垂直に移動される。方向Ｄの第２のアクチュエータによる移動（例えば、対応する基板テーブルモータによる基板テーブルの移動）の結果、回転可能フレーム８の一連のレンズによって投影されるとき連続する複数回のビーム走査が互いに実質的に隣接するよう投影されて、実質的に隣接する領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４がビームＢ１の走査のたびに生じ（図４に示すように、領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３は以前に走査され、領域Ａ１４は今回走査されている）、ビームＢ２については領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４が生じ（図４に示すように、領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３は以前に走査され、領域Ａ２４は今回走査されている）、ビームＢ３については領域Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３、Ａ３４が生じる（図４に示すように、領域Ａ３１、Ａ３２、Ａ３３は以前に走査され、領域Ａ３４は今回走査されている）。このようにして、基板表面の領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が、回転可能フレーム８を回転させる間に基板を方向Ｄに移動させることにより、覆われてもよい。多数のビームを同一のレンズを通じて投影することにより、（回転可能フレーム８をある同一の回転速度とすると）より短い時間で基板全体を処理することができる。レンズ通過のたびに各レンズにより基板を複数のビームが走査するので、連続する複数回の走査に際して方向Ｄの変位量を大きくすることができるからである。見方を変えると、多数のビームを同一のレンズを通じて基板に投影するとき、ある所与の処理時間における回転可能フレームの回転速度を小さくしてもよいということである。こうして、回転可能フレームの変形、摩耗、振動、乱流などといった高回転速度による影響を軽減してもよい。ある実施の形態においては、図４に示すように、複数のビームは、レンズ１４、１８の回転の接線に対してある角度をなして配列されている。ある実施の形態においては、複数のビームは、各ビームが重なるか、又は各ビームが隣接ビームの走査経路に隣接するように配列されている。

多数のビームを一度に同一レンズにより投影する態様の更なる効果は、公差の緩和に見ることができる。レンズの公差（位置決め、光学投影など）があるために、連続する領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４（及び／または領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４及び／またはＡ３１、Ａ３２、Ａ３３、Ａ３４）の位置には、互いの位置決めにいくらかの不正確さが現れ得る。したがって、連続する領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４間にいくらかの重なりが必要とされるかもしれない。１本のビームの例えば１０％を重なりとする場合、同一レンズに一度にビームが一つであると、同様に１０％の係数で処理速度が遅くなるであろう。一方、同一レンズを通じて一度に５本又はそれより多数のビームが投影される状況においては、（上記同様１本のビームについて）同じ１０％の重なりが５本又はそれより多数の投影線ごとにあるとすると、重なりの総計は概ね５（又はそれより多数）分の１である２％（又はそれ未満）へと小さくなるであろう。これは、全体的な処理速度を顕著に小さくする効果をもつ。同様に、少なくとも１０本のビームを投影することにより、重なりの総計をおよそ１０分の１に小さくしうる。したがって、多数のビームを同時に同一レンズにより投影するという特徴によって、基板の処理時間に生じる公差の影響を小さくしうる。それに加えて又はそれに代えて、より大きな重なり（従って、より大きな公差幅）が許容されてもよい。一度に同一レンズにより多数のビームを投影するのであれば、重なりが処理に与える影響が小さいからである。

多数のビームを同一レンズを通じて同時に投影することに代えて又はそれとともに、インタレース技術を使用することができるかもしれない。しかしながらそのためには、より厳格にレンズどうしを整合させることが必要になるかもしれない。従って、それらレンズのうち同一レンズを通じて一度に基板に投影される少なくとも２つのビームは相互間隔を有し、本装置は、その間隔の中に後続のビーム投影が投影されるように光学コラムに対して基板を移動させるよう第２アクチュエータを動作させるよう構成されていてもよい。

１つのグループにおいて連続するビームどうしの方向Ｄにおける距離を小さくするために（それによって、例えば方向Ｄに解像度を高くするために）、それらビームは方向Ｄに対して、互いに斜めに配列されていてもよい。そうした間隔は、各セグメントが複数ビームのうち対応する１つのビームを反射するセグメントミラー３０を光路に設けることによって更に縮小されてもよい。それらセグメントは、それらミラーに入射するビームどうしの間隔よりもミラーで反射されたビームどうしの間隔を狭くするよう配設されている。そうした効果は、複数の光ファイバによっても実現しうる。この場合、ビームのそれぞれが複数ファイバのうち対応する１つのファイバに入射し、それらファイバが、光路に沿って光ファイバ上流側でのビームどうしの間隔よりも光ファイバ下流側でのビームどうしの間隔を狭くするよう配設されている。

また、そうした効果は、複数ビームのうち対応する１つのビームを各々が受光する複数の入力を有する集積光学導波路回路を使用して実現されてもよい。この集積光学導波路回路は、光路に沿って集積光学導波路回路の上流側でのビームどうしの間隔よりも集積光学導波路回路の下流側でのビームどうしの間隔を狭くするよう構成されている。

基板に投影されるビームのフォーカスを制御するためのシステムが設けられていてもよい。上述のある構成において、ある光学コラムの部分又は全体により投影されるビームのフォーカスを調整するための構成が設けられていてもよい。

ある実施の形態においては、投影系は、少なくとも１つの放射ビームを、デバイスが形成されるべき基板１７の上方にある材料層で形成された基板へと、レーザ誘起材料移動により材料（例えば金属）の滴の局所的な堆積を生じさせるように、投影する。放射ビームが投影される基板を目的物と呼ぶことがある。

図５を参照するに、レーザ誘起材料移動の物理的なメカニズムが示されている。ある実施の形態においては、放射ビーム２００は、実質的に透明な材料２０２（例えばガラス）を通じて材料２０２のプラズマ着火に満たない強度で集束されている。表面熱吸収が、材料２０２を覆う供与材料層２０４（例えば金属フィルム）から形成される基板に生じる。この熱吸収によって供与材料２０４が溶ける。また、加熱によって、誘起圧力勾配が前進方向に生じ、これは供与材料層２０４からの、従って供与構造体（例えばプレート）２０８からの供与材料滴２０６の前進加速をもたらす。故に、供与材料滴２０６は供与材料層２０４から解放され、デバイスが形成されるべき基板１７に向けて当該基板上に（重力の支援の有無によらず）移動される。ビーム２００を供与プレート２０８上の適切な位置に当てることにより、供与材料パターンを基板１７上に成膜することができる。ある実施の形態においては、ビームは供与材料層２０４に集束される。

ある実施の形態においては、１つ又は複数の短いパルスを使用して供与材料の輸送が行われる。ある実施の形態においては、これらのパルスは、準一次元の前進加熱及び溶融材料の質量移動を得るための数ピコ秒又は数フェムト秒の長さであってもよい。このような短パルスは材料層２０４における横方向の熱流れをほとんど又はまったく促進しないので、供与構造体２０８にほとんど又はまったく熱負荷は生じない。この短パルスは、材料の急速溶融及び前進加速を可能とする（例えば、金属のような材料が気化された場合、スパッタ成膜をもたらす前進方向性は失われるであろう）。短パルスは、その加熱温度より僅かに高く気化温度より低い材料加熱を可能とする。例えばアルミニウムの場合、およそ摂氏９００ないし１０００度の温度が望ましい。

ある実施の形態においては、レーザパルスの使用によって、ある量の材料（例えば金属）が供与構造体２０８から基板１７へと１００ｎｍないし１０００ｎｍの滴状に転写される。ある実施の形態においては、供与材料は、金属を備え、または実質的に金属からなる。ある実施の形態においては、金属は、アルミニウムである。ある実施の形態においては、材料層２０４はフィルム状である。ある実施の形態においては、フィルムは他の本体または層に付着されている。上述のように、本体または層はガラスであってもよい。

露光装置はいくつかの移動する物体を有しうる。後述の説明は、例えば、１つ又は複数のそうした物体の加速度を増加する方法、そうした物体の速度を増加する方法、そうした物体の振動を低減する方法、そうした物体の制御を改善する方法等に着目する。露光装置における可動物体の例は、上述のフレーム８である。例えば視野レンズ１４及び結像レンズ１８を有するフレーム８は、露光装置において回転させられ、高速で回転させられてもよい。アクチュエータ１１がフレーム８の移動を駆動するために使用される。本書での説明は回転可能フレーム８（追加的に直線的に移動してもよい）に注目するが、本書に説明される概念、原理、及び実施の形態は、必要に応じて、直線的に移動する物体（例えば、直線的に移動するフレーム８）に適用されてもよい。また、本書での説明はフレーム８に注目するが、本書に説明される概念、原理、及び実施の形態は、必要に応じて、例えば露光装置における１つ又は複数の追加の又は異なる移動物体に適用されてもよい。

図６を参照するに、フレーム８の実施形態の高度に概略的な上面図がアクチュエータ１１とともに図示されている。アクチュエータ１１は、複数のモータ３００を備えており、各モータは、フレーム８のある一部分のまわりに間隔を有して配置された部分を有し、フレーム８に対し実質的に静止した静止部分に装着されている（ただし、ある実施の形態においては、静止部分は、ある状況においてはフレーム８に対し移動されることもある。）。ある実施の形態においては、静止部分は、支持フレーム５、１５（そこには、任意選択として、１つ又は複数の測定マークまたはセンサが装備されていてもよい）であってもよい。ある実施の形態においては、少なくとも４つのモータ３００があり、フレーム８の一部分のまわりに均等に間隔を有して配置されている。モータ３００の各々がコイル及び磁石を備えてもよい。ある実施の形態においては、モータ３００の磁石がフレーム８に装着され、モータ３００のコイルが静止部分に装着されている。ある実施の形態においては、モータ３００のコイルがフレーム８に装着され、モータ３００の磁石が静止部分に装着されている。また、モータ３００の部分がフレーム８の外部に図示されているが、静止部分がフレーム８の内部にある場合には、これは必須ではない。静止部分がフレーム８の内部にある実施の形態を説明する図１３を例えば参照せよ。

ある実施の形態においては、１つ又は複数のモータ３００は、リラクタンスモータであってもよい。リラクタンスモータは、その全体が本書に援用される２０１１年７月９日出願の米国特許出願第１３／１５６，９２４号に記述されたものであってもよい。ロータステータ配列（例えば可動フレーム８及びその静止部分）を実装する場合、リラクタンスモータはその力をステータに対し作用させてもよい。ステータに対するロータの位置測定は、Ｆ＝ｋ（ｉ^２／ｇ^２）なる等式によって、ロータに与えられる正確な力Ｆを導く電流の計算を可能とする。ここで、ｉはリラクタンスモータにおける電流であり、ｇはリラクタンスモータのステータ部分とロータ部分との間隙であり、ｋはリラクタンスモータの設計により定まる定数である。

モータ３００は、フレーム８を、Ｘ方向及び／またはＹ方向に移動させ、任意選択としてＸ方向及び／またはＹ方向まわりに回転させてもよい。また、ある実施の形態においては、１つ又は複数のモータ３００は、フレーム８を幾何学的な中心軸１０まわりに回転させ、及び／または、フレーム８をＺ軸に移動させてもよい。それとともに又はそれに代えて、１つ又は複数のモータ３０１が、フレーム８を幾何学的な中心軸１０まわりに回転させ、及び／または、フレーム８をＺ軸に移動させるために設けられていてもよい。また、フレーム８の質量中心３０２が図示されており、モータ３００、３０１は後述のように、質量中心３０２を通る軸まわりにフレーム８を回転させてもよい。

また、ある実施の形態においては、１つ又は複数のモータ３００は、それに関連づけられたベアリングを備えてもよい。ある実施の形態においては、上記ベアリングは、能動型磁気軸受（ＡＭＢ）を備える。ある実施の形態においては、上記ベアリングは、ガスベアリング（例えばエアベアリング）を備える。ある実施の形態においては、上記ベアリングは、モータ３００と実質的に同一の場所にある。ある実施の形態においては、上記ベアリングは代替的に、異なる場所にあってもよいし、または、モータ３００にある１つ又は複数のベアリングに加えて１つ又は複数のベアリングがあってもよい。上記ベアリングは、可動フレーム８が５自由度において剛であり、もう１つの自由度、例えばＺ軸まわりの回転において比較的自由であるということを提供してもよい。

図７を参照するに、フレーム８の高度に概略的な側面図がアクチュエータ１１とともに図示されている。この図においてはモータ３００がモータ３００の上部セット及びモータ３００の下部セット（例えばこれらはフレーム８の両端またはその近傍に配置されていてもよい）を備えてもよいことを理解することができる。よって、モータ３００はＸ方向及び／またはＹ方向に移動させるようフレーム８を制御することができるのに加えて、モータ３００は追加的に、Ｒｘ方向及び／またはＲｙ方向にフレーム８を移動させてもよい。ある実施の形態においては、モータ３００及び／またはモータ３０１は、Ｚ方向にフレーム８を移動させてもよい。ある実施の形態においては、上述のように、１つ又は複数のモータ３００の位置に配置されている１つ又は複数の能動型磁気軸受によってフレーム８が支持されてもよい。能動型磁気軸受は、フレーム８をＺ方向まわりに自由に回転させＸ方向及びＹ方向にフレーム８の位置を能動的に制御する。図７においては、上部及び下部の能動型磁気軸受（それぞれ、モータ３００の上部セット及び下部セットに配置されている）が設けられていてもよく、これは（Ｘ方向及びＹ方向に加えて）Ｒｘ方向及び／またはＲｙ方向におけるフレーム８の制御を許容する。Ｚ方向及びＲｚ方向のためのベアリングは図示されていないが、フレーム８は、例えばＺ方向に、例えば１つ又は複数のモータ３０１の位置に配置されている任意の適切な受動型または能動型のベアリングによって、支持されていてもよい。

図８は、図７における矢印Ａにより指示される断面図を示し、フレーム８と静止部分３０４との間の電磁懸架の原理に基づいて機能する能動型磁気軸受を示し、フレーム８及び静止部分３０４はそれぞれモータ３００の一部分を有する。能動型磁気軸受は、電磁アセンブリ３０６、３０８と、電磁石３０６に電流を供給するための一組のパワーアンプ（図示せず）と、フレーム８の部分と静止部分３０４との間の間隙３１０の範囲内でフレーム８の位置を制御するためのコントローラ（図示せず）と、を備える。図８に示す例においては、４組の能動型磁気軸受が示されているが、１、２、３、または５以上のように異なる数の能動型磁気軸受も可能である。ある実施の形態においては、静止部分３０４に対するフレーム８の相対位置を測定するための、及び／または、フレーム８に与えられる力を決定するための、センサ３１２が設けられていてもよい。このセンサは、関連する電子機器に接続されており、フレームに与えられる力及び／またはフレームの位置を制御することができるように上記コントローラにフィードバックを与える。ある実施の形態においては、センサは、磁束及び従って磁力を測定する測定コイル３１２を備えてもよい。測定コイルは、その全体が本書に援用される２０１１年７月９日に出願された米国特許出願第１３／１５６，９２４号に説明されるものであってもよい。測定コイル３１２は、信号を生成可能であり、その信号は例えば、能動型磁気軸受の磁気回路において生成される磁束によって測定コイル３１２に誘起される電圧である。磁気回路の磁束を表す測定信号は、生成される力の正確な予測を可能にする。積分器（図示せず）は、磁気回路の磁束を表す信号を測定信号（例えば誘起電圧）から取得可能である。電磁アセンブリ３０６、３０８に供給される電流の大きさを制御するための制御信号は、従って測定コイル３１２の信号から導出することができる。

ある実施の形態においては、上記パワーアンプは、フレーム８の上記部分のまわりに配設されている能動型磁気軸受の電磁石に実質的に等しいバイアス電流を供給する。フレーム８の位置は、フレーム８がその中心位置から外れるときバイアス電流にオフセットを与えることができるコントローラによって制御される。能動型磁気軸受が従来のベアリングよりも有利な点は例えば、それほど摩耗せず、低摩擦であり、質量分布の不規則性に多くの場合自動的に適応することができるので、自身の質量中心を通る軸まわりに低振動でロータを回すことができることにある。

高精度及び／または高速の用途においては、（例えば、ガスベアリングによって、または、能動型磁気軸受のコントローラの高帯域幅によって与えられる）高剛性が、移動物体及び／またはそれを支持するフレームの充分な追跡を提供するために使用される。例えば、可動フレーム８及び／または支持フレーム５、１５の位置及び／または振動は、利用可能な目標物にビームを正確に投影することができるよう良好に制御されるべきである。

高剛性のベアリングは、例えば可動フレーム８におけるアンバランスに起因して、可動フレーム８及び／または支持フレーム５、１５に力を導入しうる。非常に釣り合いのとれた可動フレーム８でさえも、例えば１４０Ｈｚの回転周波数で１Ｎの力が生じうるので、その結果、例えば１５０ｎｍを超えるフレーム８の位置決め誤差が生じうる。ある実施の形態においては、充分に正確なビーム投影を可能とするために僅か１０ｎｍの位置決め誤差が許容されるにすぎない場合がある。

よって、ある実施の形態においては、図６を参照するに、フレーム８は、質量中心３０２を通る軸まわりに回転させられる。これは従来行われていたかもしれないフレーム８の幾何学的な中心１０まわりとは異なる。そうするには、「ゼロ力」が能動型磁気軸受によって与えられ、それにより質量中心３０２を通る軸まわりのフレーム８の回転が（幾何学的な中心１０まわりに代えて）生じる。すなわち、能動型磁気軸受のためのコントローラＣは、測定された位置及び／または力に基づいて動作する能動型磁気軸受アクチュエータＰの各々について、もしこの測定位置／力の偏差がフレーム８のアンバランスに起因するのであれば、反作用力を生成すべきではない。実効的には、質量中心３０２を通る軸まわりに回転することができるよう可動フレーム８がアクチュエータ１１に対しある位置に到達可能であるように、可動フレーム８が所望の回転に加えて１つ又は複数の他の方向に移動可能である無剛性のベアリングであろう。

図９を参照するに、Ｘ方向能動型磁気軸受アクチュエータＰｘのためのコントローラＣは、回転の関数として正弦波応答を受け取るはずであり、Ｙ方向能動型磁気軸受アクチュエータＰｙのためのコントローラＣは、位置の関数として余弦波応答を受け取るはずである。しかし、これらに反応しないためには、図１０を参照するに、その正弦／余弦信号が、測定位置／力を補償するために使用され、及び／または、コントローラＣの設定点として使用されるべきである。正弦関数の設定点はアンバランスに起因して測定された位置／力を補償するよう生成され、故にコントローラＣへの入力は、そうした測定位置／力に応じてゼロに保持される。ある実施の形態においては、力を何ら駆動すべきでないので、フィードフォワードは何ら使用されない。こうした「ゼロ力」構成の結果、反力は皆無であるかほとんどなく、よって、許容できる低い位置誤差となる。

適用される補償は校正されるべきである。ある実施の形態においては、こうした校正は、低帯域幅のコントローラを使用して高速での回転中に実行されてもよい。コントローラの帯域幅が充分に低ければ正弦関数の外乱に反応しないので、低帯域幅のコントローラを使用する回転中の位置／力の測定結果をアンバランスの校正として使用することができる。校正された値を設定点として適用することができる。また、測定位置／力は、より良好な見積に到達するために反復的に使用されることができる。あるいは、コントローラの出力から回転周波数をフィルタで除去するノッチがコントローラに実装されてもよい。その場合にも、測定位置／力は、設定点として使用されることができ、さらに、測定位置／力は、より良好な見積に到達するために反復的に使用されることができる。

この実施形態においては、もはやフレーム８は幾何学的な中心１０まわりに回転しないことがありうるので、ビームが目標物に当たると予想される場所についての偏差が導入されうる。例えば、レンズ１４、１８の位置偏差が導入されうる。これら偏差は目標物の高さにあるセンサ（例えばＣＣＤカメラ）を使用して（例えば、基板ステージまたは他のステージまたはフレームにあるセンサを使用して）記録されることができる。その測定結果は、目標物の所望の位置に当たるようビームの変調を制御する（例えば、放射源４の「発射」を制御する）ための信号を調整するために使用されることができる。

また、高速ロータの（剛体）力学はジャイロ効果に支配される。これは、２つの傾き方向Ｒｘ、Ｒｙについて、下記の等式１において特定される「ジャイロ効果」の項を生成する。

ここで、θ_ｘ及びθ_ｙはそれぞれＸ軸及びＹ軸まわりの回転であり、Ｊ_ｔはθ_ｘ軸及びθ_ｙ軸まわりの慣性であり、Ｊ_ｚはＺ軸まわりの慣性であり、ω_ｚはＺ軸まわりの角速度であり、Ｔ_ｘ及びＴ_ｙはそれぞれＸ軸及びＹ軸まわりのトルクである。行列Ｐは下記の等式２に記述される。

ここで、ｓはラプラス演算子である。ジャイロ効果によって、（１）回転数に依存する剛性が（慣性に代えて）対角項に生じ、（２）一方の方向における一定のトルクの結果として他方の方向に一定の回転速度が生じる。

ある実施の形態においては、ジャイロ効果は、いわゆるクロスフィードバックによる制御ループにおいて補償されることができる。これにおいては、一方の方向において測定された速度が、他方の方向におけるトルクにフィードバックされる。図１１を参照するに、制御ループは、ＣＦＢという「クロスフィードバック」の項を有する内側のループを備えており、これは、θ_ｘ方向及びθ_ｙ方向において測定されたロータ速度に作用する。ゲインバランシング行列ＧＢは、位置コントローラＣ及びゲインスケジューリング行列ＧＳのための非干渉化されたシステムを生成するように、制御力をアクチュエータＰに分配する。

可動フレーム８の速度をその測定位置から生成するのが難しいのは、絶対速度が必要とされるからであるが、静止部分に対するフレーム８の相対位置が測定される。静止部分はほとんど動かないが、この違いは、本技術を適用する際に顕著な問題を生じさせる。故に、微分された位置が積分された静止部分の加速度と合成されることもありうる。測定システムのノイズのために、これは実現可能でないかもしれない。

したがって、本発明のある実施の形態においては、ジャイロ効果は、クロスフィードバック項ＣＦＢのフィードバックによるのではなく、いわゆるジャイロ補償ＧｙＣを使用するフィードフォワードによって補償される。図１２Ａを参照するに、ジャイロ補償ＧｙＣ行列が制御ループにおいてゲインスケジューリング行列ＧＳとゲインバランシング行列ＧＢとの間に挿入されている。その結果、高度に正確なシステムが実現されうる。ここで、ゲインバランシング行列ＧＢは、位置コントローラＣ及びゲインスケジューリング行列ＧＳのためのフィードフォワード非干渉化システムにおいて制御力をアクチュエータＰに分配する。よって、ジャイロ効果は、可動フレーム８の絶対速度を決定または測定することなく低減または削除されうる。

ＧｙＣ行列は下記の等式３に記述される。

これはコントローラから見て下記の等式４となる。

上述の厳密なＧｙＣ行列はある状況においては不安定なシステムをもたらしうる。例えば、（慣性に依存する）ω_ｇｙｒｏが厳密にわからない場合に不安定性が生じうる。したがって、デチューンされたＧｙＣが、安定なシステムの生成を支援するためにフィードバック経路において使用されてもよい。例えば、ハイパスフィルタがＧｙＣ補償項に含まれてもよい。ハイパスフィルタは、低周波数用の純粋な積分器のゲインを制限する。それに代えて又はそれとともに、僅かに小さいＧｙＣゲイン（例えば、１．００に代えて０．９９）が安定な閉ループをもたらすよう使用されることもできる。この方法で安定化のためにＧｙＣをチューニングすることの欠点は、フィードフォワードの性能を低下させることである。これを緩和することに役立つよう、図１２Ｂを参照するに、図１２Ａの制御ループにはデチューンされたＧｙＣ（ＧｙＣ１）を使用し、それに加えて、設定点のフィードフォワードにおいて厳密なＧｙＣ（ＧｙＣ２）を使用してもよい。

また、ある実施の形態においては、移動する可動フレーム８から生じる反力は低減または除去されるべきである。例えば、反力が支持フレーム５、１５に直接作用することは許されるべきではない。高精度の用途においては高いコントローラの帯域幅が使用されるが、これは、直接励起された反力に応じた支持フレームの動特性によって激しく妨げられうる。したがって、絶縁機構が望まれる。絶縁機構とは、可動フレーム８を移動させることによって生じる反力または振動から支持フレーム５、１５を完全に絶縁し（及び／または、支持フレーム５、１５からの振動または力から可動フレーム８を完全に絶縁し）、または、可動フレーム８を移動させることによって生じるそうした反力または振動を少なくとも顕著に低減／減衰させる（及び／または、支持フレーム５、１５からの振動または力を少なくとも顕著に低減／減衰させる）機構をいう。こうした絶縁機構は、可動フレーム８のモータが接続される反作用フレームを、反力または振動から保護されるべき要素が取り付けられている別個のフレームとともに、備える。これらのフレームは例えば、別々に地面に接続されていてもよいし、または、それぞれダンパを介して接続されていてもよい。それとともに又はそれに代えて、１つ又は複数の反作用質量体（バランスマスと称されることもある）が使用されてもよい。

図１３Ａないし図１３Ｄを参照するに、可動フレーム８のシステムの実施形態が、アクチュエータ１１の反力のすべて又は少なくとも一部を吸収する１つ又は複数の反作用質量体３５０とともに、概略的に図示されている。この実施形態においては、上述のように、フレーム８が静止部分５まわりに、従って少なくともＺ軸まわりに回転するように、静止部分５（例えば、剛体ロッド）がフレーム８の内部に延在する。この可動フレーム８のシステムは、上述のように１つ又は複数のモータ３００を含み、能動型磁気軸受を有してもよい。また、この可動フレーム８のシステムは、上述のように１つ又は複数のセンサ３１２を含んでもよい。ある実施の形態においては、静止部分５は、フレーム１５に剛に接続されている。フレーム８はフレーム８と静止部分５の間の１つ又は複数のセンサに従うので、静止部分５は望ましくは、フレーム８と基板の動きの基準とされうるフレーム１５との間に適正な関係が存在するように、フレーム１５に剛に接続される。ある実施の形態においては、静止部分５は、絶縁機構３５２（例えば、バネ式またはガスマウント式のダンパ）を介してフレーム１５に接続されてもよく、これは、フレーム８とフレーム１５（及び／または他の構造物）との適正な関係を構築するために追加の差動測定を必要としうる。フレーム１５は、絶縁機構３５４（例えば、バネ式またはガスマウント式のダンパ）を介して地面に接続されてもよく、これは追加の差動測定を必要としうる。

この実施形態においては、反作用質量体３５０が移動可能に静止部分５に接続されている。反作用質量体３５０は、例えばバネによって静止部分５に接続されていてもよい。反作用質量体に接続されるのはモータ３００のある部分であり、モータ３００の他のある部分はフレーム８の部分であり又はフレーム８に接続されている。モータ３００がフレーム８を駆動するために使用されるとき、反力はその全量又は少なくとも顕著な量が静止部分５に伝わらないように反作用質量体３５０によって吸収される。

図１３Ｂは、図１３Ａの破線の四角で囲まれる部分の実施形態の概略側面図を示し、図１３Ｃは、図１３Ａの破線の四角で囲まれる部分の実施形態の概略上面図を示す。この実施形態においては、モータ３００のコイル（電磁）部分が反作用質量体３５０内に又は反作用質量体３５０上に取り付けられている。モータ３００の４つのコイル部分が図示されているが、異なる数のコイル部分が設けられてもよい。モータ３００のコイル部分は、フレーム８を移動させるよう当該フレームと相互作用をする。例えば、フレーム８は、モータ３００のコイル部分とフレーム８との相互作用がフレーム８を移動させるように、鉄で作られていてもよい。それに代えて又はそれとともに、ある特定の構造がフレーム内に又は当該フレーム上に取り付けられ、それがモータ３００のコイル部分と協働するモータ３００の部分であってもよい。ある実施の形態においては、モータ３００のコイル部分がフレーム８上にあり、モータ３００の残りの部分が反作用質量体３５０上にあってもよい。

ある実施の形態においては、反作用質量体３５０は、モータ３００の１つ又は複数のコイル部分が取り付けられている単一のモノリシック構造（例えば、静止部分５を包囲する円筒）であってもよい。ある実施の形態においては、１つ又は複数の反作用質量体３５０があってもよく、例えば、２、３、４、又はそれより多数の別個の反作用質量体があってもよい。反作用質量体ごとにモータ３００のコイル部分が複数取り付けられていてもよい。ある実施の形態においては、モータ３００の各コイル部分はそれ自身の反作用質量体３５０を有する。

ある実施の形態においては、１つ又は複数の反作用質量体３５０は６以下の自由度で移動してもよい。ある実施の形態においては、１つ又は複数の反作用質量体３５０は１、２、３、または４自由度のみで移動してもよい。

ある実施の形態においては、１つ又は複数のセンサ３１２が静止部分５に装着されており、静止部分５に対する可動フレーム８の位置を直接測定する。各センサ３１２は、１つの方向（例えば、Ｙ方向、Ｘ方向など）に測定してもよいし、または、多数の方向（例えば、Ｘ方向及びＹ方向）に測定してもよい。センサ３１２に可動フレーム８を測定させるよう反作用質量体３５０の内側に隙間が設けられていてもよい。それに代えて又はそれとともに、センサ３１２に可動フレーム８を測定させるよう複数の反作用質量体３５０間に隙間が設けられていてもよい。

図１３Ｃ及び図１４を参照するに、駆動方向ごとに少なくとも２つのモータ３００（例えばリラクタンスモータ）が、ロータの両側に１つずつ設けられていてもよい（例えば、図７におけるモータ３００の上部セット、図７におけるモータ３００の下部セット、図１３Ｂにおけるモータ３００の上部セット、または、図１３Ｂにおけるモータ３００の下部セットも参照せよ）。この理由の１つは、特定の１つのモータがある単一方向の力を発生させるからである。ある実施の形態においては、図１４を参照するに、ある特定の駆動方向についての少なくとも２つのモータ３００は、同一の反作用質量体３５０に接続されている。この構成によって、反作用質量体全体の質量を、その偏位を制限しつつ、より大きくすることができる。

図１３Ｄには、図１３Ｂに図示される実施の形態の変形例が示されている。図１３Ｂと同様に、モータ３００のある部分が反作用質量体３５０内に又は反作用質量体３５０上に取り付けられている。この場合、モータ３００の２つの図示される上方部分がＸ方向におけるフレーム８の移動を生じさせるとともに、モータ３００の２つの更なる上方部分（図示しないが、モータ３００の２つの図示される上方部分と９０度をなす）がＹ方向におけるフレーム８の移動を生じさせる。モータ３００の２つの図示される下方部分がＺ方向におけるフレーム８の移動を生じさせる。ある実施の形態においては、モータ３００の更なる下方部分がＺ方向におけるフレーム８の移動を生じさせてもよい。モータ３００の３以上の部分がＺ方向におけるフレーム８の移動を生じさせることによって、モータ３００は、Ｚ方向、Ｒｘ方向、及びＲｙ方向に駆動することができる。ある実施の形態においては、モータ３００の部分がＺ軸まわりにフレームを回転させてもよい。ある実施の形態においては、モータ３００の全ての部分または各部分がリラクタンスモータの部分であってもよい。図１３Ｂのように、１つ又は複数のセンサ３１２が静止部分５に取り付けられ、静止部分５に対する可動フレーム８の位置を直接測定する。この場合、センサ３１２は、フレーム８を測定するために、反作用質量体３５０の縁部の外側に取り付けられている。

１つ又は複数の反作用質量体３５０を使用することにより、所望の帯域幅にて安定なシステムを得られうる。静止部分５に入る前に反力にフィルタをかけることができるので、高いサーボ制御の帯域幅及び小さい位置決め誤差が可能となる。ある実施の形態においては、システムは、２０Ｈｚで１ｋｇの反作用質量体３５０、５００Ｈｚで１０ｋｇの静止部分５、８０ｋｇの可動フレーム８、１５０Ｈｚで５０００ｋｇのフレーム１５、及び１．５−３Ｈｚ用のガスマウント３５４を有してもよい。こうしたシステムにおいては、静止部分５において低反力の又は無反力の安定なシステムが実現されうる。図１５を参照するに、シミュレーションされたデータのボード線図は、例えば、反作用質量体なしでＸ方向における機械的な伝達を示す。反作用質量体なしでは、反作用の経路は２００Ｈｚを超えると作用の経路に近づき始める。次に図１６を参照するに、シミュレーションされたデータのボード線図は、反作用質量体ありでＸ方向における機械的な伝達を示す。反作用質量体ありでは、反作用の経路は２００Ｈｚを超えても作用の経路から離れたままである。また、反作用質量体は２０Ｈｚを下回る周波数に対処しないかもしれないことが図１６から理解されるが、この周波数範囲は共振がないので安定性に影響するはずがない。加えて、図１６を参照するに、反作用の経路は約２０Ｈｚで増幅される。すなわち、反力が増幅されるが、これは制御系の帯域幅より低いので、顕著な悪影響を有しない。約２０Ｈｚまたはそれ未満の周波数は、必要に応じて他の方法（例えば減衰）により対処することができる。約２０Ｈｚを上回る周波数については、反作用の経路を作用の経路から離しておくのに反作用質量体が有効である。

動作時においては、反作用質量体によって吸収されるには力が大きくなりすぎることが時にあり、そのとき反作用質量体の偏位が大きくなりすぎるかもしれない。このような場合は例えば、（１）可動フレーム８によって６自由度のプロファイルを追跡する場合（例えば、基板に対する可動フレーム８の位置及び向きを適切に維持する場合、例えばレベリング）、及び／または、（２）大きな反復する外乱、例えば、可動フレーム８をＺ軸に沿って位置決めするようＺ方向に動作する重力補償器からの特性を補償する必要がある場合がありうる。

１つのありうる解決策は、１つのモータ３００を使用することに代えて、少なくとも２つのモータ３５６、３５８を使用することである。図１７を参照するに、反作用質量体３５０に接続されている第１モータ３５６は、サーボフィードバック力３６０を与えるのみである。静止部分５に直接接続されている第２モータ３５８は、サーボフィードフォワード力３６２を与えるのみである。サーボフィードフォワード力はかなり大きいが、制御ループを不安定化し得ないので、反作用質量体によって絶縁される必要がない。また、このような構成においては、反作用質量体３５０に接続されているモータ３５６は比較的小さい力を与えるにすぎないであろうから、対応する対向モータにバイアス電流が使用されることができる。そうして駆動力は、一のモータにおけるより大きい電流と別のモータにおけるより小さい電流とに変換される。これは、一つのモータから次のモータへとアンプを切り替える必要がないことを意味しうる。

ある実施の形態においては、可動フレーム８は、高いコントローラ帯域幅を得ることを妨げる内部動特性を有しうる。したがって、より高い帯域幅（これにより、より良好な精度をもたらすことができる）及びより良好な精度を得ることが望まれる。後述の対策は、こうしたより高い帯域幅、より良好な精度、及び／またはより良好な結像の実現を支援することができる。

図１８は、フレーム４の一部のまわりに均等に間隔を有して配置されている複数のモータ３００（例えば、リラクタンスモータのような４つのモータ）を有する可動フレームの概略上面図を示す。例えば、図１８の例においては、モータ３００は、０度、９０度、１８０度、及び２７０度の位置に配置されている。また、図１８は、Ｘ、Ｙ方向に可動フレーム８の位置／力を測定する複数のセンサ３１２（例えば３つのセンサ）も図示する。センサは、フレーム４の一部のまわりに均等に間隔を有して配置されている。例えば、図１８の例においては、センサ３１２は、４５度、１６５度、及び２８５度の位置に配置されている。

図１９を参照するに、回転させられている図１８のフレーム８が示されている。移動中に、可動フレーム８は、そのモードの１つとして、図１９に示されるように、ある周波数にて楕円形状をとりうる。この形状は、センサ３１２によって捉えられ、モータ３００によって駆動され、故に、コントローラが制御しようとする機械システムに現れる。こうしたモード及び／または他の低次モードは制御ループにおいて「可視化」され、よって帯域幅の低下をもたらす。低い帯域幅は位置決め誤差を大きくすることになり、回転可能フレーム８の場合、高速回転での不安定をもたらしうる。

ある実施の形態においては、こうしたモード（及び／または他の低次モード）がセンサ３１２によって観測されないか、及び／または、モータ３００によって駆動されないことで、サーボ開ループから実質的に除去されることが望まれる。ある実施の形態においては、そのために、２つの隣接するモータの角度位置を実質的に二等分する角度位置にセンサが配置されている。例えば、隣接するモータがそれぞれ０度と９０度の位置に配置されていれば、センサは約４５度の位置に配置される。そこで、図２０を参照するに、ある実施の形態においては、モータ３００は、図１８及び図１９に示されるように、０度、９０度、１８０度、及び２７０度の位置に配置されている。しかし、今度は４つのセンサ３１２があり、これらは４５度、１３５度、２２５度、及び３１５度の位置に配置される。この構成においては、図２１Ａないし図２１Ｄに関して以下に示されるように、楕円モード形状が今度は、センサ３１２によって楕円とは観測されないか、または、モータ３００によって楕円として駆動されないことで、サーボ開ループから実質的に除去される。図２１Ａ及び図２１Ｂは、１つ又は複数のモータ３００によって駆動されるがセンサ３１２によって楕円として観測されないフレーム８のモード形状を示す。図２１Ｃ及び図２１Ｄを参照するに、可動フレーム８が（図２１Ａの向きから図２１Ｃの向きへと、または、図２１Ｂの向きから図２１Ｄの向きへと）回転するとき、可動フレーム８の楕円モードは、１つ又は複数のセンサ３１２によって楕円として観測可能となるが、１つ又は複数のモータ３００によって楕円として駆動され得ない。

図２２を参照するに、ボード線図は、図２０のモータ３００／センサ３１２の向きを有するロータの力学モデル及びそれを有しないロータの力学モデルを使用してシミュレーションされた結果を示す。曲線４００は、図２０のモータ３００／センサ３１２の向きを有しない通常の応答を示す。曲線４０２は、図２０のモータ３００／センサ３１２の向きを有する応答を示す。ここで、センサ３１２は半径方向のセンサである。曲線４０４は、図２０のモータ３００／センサ３１２の向きを有する応答を示す。ここで、センサ３１２は接線方向のセンサである。例えば、曲線４００における約８３０Ｈｚのモードはもはや曲線４０２及び４０４では見られないことが理解される。

また、ある実施の形態においては、図２３を参照するに、８つのモータ３００（例えばリラクタンスモータ）がＸ及びＹの変位とＲｘ及びＲｙの回転を得るために使用される。４つのモータ３００の第１セット（破線の正方形で示す）が可動フレーム８の頂部またはその近傍にあり、４つのモータ３００のもう１つのセット（実線の正方形で示す）が可動フレーム８の底部またはその近傍にある。可動フレーム８の頂部及び底部の双方にある４つのモータ３００（例えば合計８つのモータ３００）よりも多くのモータを使用して可動フレーム８のモードを能動的に制御することが可能である。この形の過剰な駆動は余剰のセンサ３１２の追加と組み合わせることができる。

しかし、モータ３００の頂部セット及び底部セットが可動フレーム８のモードを励起するのを避けるために、図２４を参照するに、モータ３００の底部セットの各モータ（破線の正方形で図示する）は、モータ３００の頂部セットの隣接する２つのモータの角度位置を実質的に二等分する角度位置に配置されている。例えば、図２４を参照するに、モータ３００の頂部セットの隣接するモータ３００がそれぞれ０度と９０度の位置に配置されていれば、モータ３００の底部セットのモータは約４５度の位置に配置される。実際、モータ３００の底部セットは、モータ３００の頂部セットに対して約４５度回転されている。この場合、Ｘ力、Ｙ力、Ｒｘ力、またはＲｙ力がもし与えられると、モータ３００の頂部セットまたはモータ３００の底部セットのみがモードを励起しうるが、両方が同時には励起しない。

上述のように、移動中に可動フレーム８は帯域幅を制限する内部動特性を有しうる。例えば、可動フレーム８は、そのモードの１つとして楕円形状をある周波数でとりうる。この形状は、図１９に示されるセンサ３１２によって捉えられ、モータ３００によって駆動され、故に、コントローラが制御しようとする機械システムに現れる。こうしたモード及び／または他の低次モードは制御ループにおいて「可視化」され、よって帯域幅の低下をもたらす。低い帯域幅は位置決め誤差を大きくすることになり、回転可能フレーム８の場合、高速回転での不安定をもたらしうる。

上述のように、１つの解決策は、いくつかの特定の（すなわち低周波数の）モード形状をそれらモード形状としては観測させないか、及び／または、駆動させないことである。ある実施の形態においては、複数の個別のセンサ信号が、例えば平均化によって、観測不能となるよう合成される。例えば、図２１を参照して説明したように、平均化がモード形状をそのモード形状としては観測不能とし及び／または駆動させないのは、センサが互いに反対側に（すなわち、フレームの中心に関して相互に１８０度をなして）配置されかつモード形状もそれらの位置で反対であり、それ故にセンサが１８０度位相シフトされた誤差信号を測定する場合である。例えば、図２１に図示されるように、任意の回転量をもつ楕円モード形状は、第１方向に沿って互いに対向する２つのセンサの第１セットと第２方向に沿って互いに対向する２つのセンサの第２セットとを使用することによって、観測不能とすることができる。第２セットの第２方向は、第１セットの第１方向と実質的に直交する。ある実施の形態においては、フレームの位置を測定し、かつフレームのモード形状をそのモード形状としては観測不能とし及び／または駆動させないことを促進するために、２セットよりも多くのセンサが採用されてもよい。センサのそれら追加のセットは、測定をより正確にするために、及び／または、フレームをそのモード形状としてはより観測不能とし及び／または駆動させにくくするために、使用されてもよい。それとともに又はそれに代えて、上記追加のセットは、２セットでは可能でないことがありうる場合、例えばモード形状が楕円でないか又は均一な楕円でない場合に、フレームのモード形状をそのモード形状としては観測不能とし及び／または駆動させないために使用されてもよい。また、１つのセンサセットは、２つよりも多数のセンサを備えてもよい。１つのセットにおける２つよりも多数のセンサは、例えば、でこぼこした楕円モード形状（例えば、均一ではない楕円状の形状）を測定するために使用されてもよい。２つよりも多数のセンサが組み合わされる場合であれば、適切なセンサ位置決め及び数学は（例えば、センサの配置、予想されるモード形状、及び／またはフレームの角度位置（例えば、フレームの回転位置に関するセンサ測定のタイミング）に関する情報を使用して）、モード形状をそのモード形状としては観測しない信号及び／またはフレームをそのモード形状としては駆動しない信号を生むよう測定結果を組み合わせるために使用されうるだろう。

ある更なる実施の形態においては、接線計測が、モード形状の発現する方向に実質的に垂直な方向において測定するために使用される。これは、モード形状をそのモード形状としては観測させず及び／または駆動させないことに役立つ。なぜなら、接線方向における測定は、主として半径方向に現れるモード形状（例えば楕円モード形状）に対し（かなり）不感だからである。接線計測とは、フレームの表面及び／または回転軸からの半径に対する接線での測定をいう。接線計測での測定に使用されるフレーム８の表面は、湾曲した表面（例えば円弧表面）である必要はないし、また、フレーム８の外表面である必要もない。

図２５を参照するに、１つ又は複数の接線センサ３８０が、実質的に接線の方向においてフレーム８を測定するために設けられている。ある実施の形態においては、５つの接線センサ３８０が、５自由度（Ｘ、Ｙ、Ｒｘ、Ｒｙ、及びＲｚ）の測定、従ってそれら５自由度における位置決めの制御を可能とするために設けられている。図２５に示されるように、３つの接線センサ３８０は、フレーム８の上半分にてフレーム８の回転軸まわりに均等に間隔を有して配置されている。更に２つの接線センサ３８０が、フレーム８の下半分にてフレーム８の回転軸まわりに間隔を有して配置されている。ある実施の形態においては、それら３つの接線センサ３８０がフレーム８の下半分にあり、２つの接線センサ３８０がフレーム８の上半分にあってもよい。追加のセンサ３８２が、軸（Ｚ方向）測定及び従って軸方向における位置決め制御のために設けられている。

ある実施の形態においては、１つ又は複数のセンサ３８０、３８２は、エンコーダシステムであってもよい。ある実施の形態においては、エンコーダシステムのスケールはフレーム８内またはフレーム８上にあり、エンコーダシステムのセンサ、トランスデューサ、または読取ヘッドは静止部分５及び／またはフレーム１５にある。ある変形例においては、エンコーダシステムのスケールが静止部分５及び／またはフレーム１５内または静止部分５及び／またはフレーム１５上にあり、エンコーダシステムのセンサ、トランスデューサ、または読取ヘッドがフレーム８にある。ある実施の形態においては、１つ又は複数のセンサ３８０、３８２は、静電容量センサ、渦電流センサ、または共焦点センサであってもよい。ある実施の形態においては、センサ３８０の各々が１つのエンコーダシステムであり、センサ３８２が静電容量センサ、渦電流センサ、または共焦点センサである。

図２６Ａ及び図２６Ｂを参照するに、本発明のある実施の形態に係る概略的なフレーム８の側面図及び上面図が示されている。この場合フレーム８は円形であるが、それは必須ではない。図２６Ａに見られるように、各接線センサ３８０は、センサ、トランスデューサ、または読取ヘッド３８４をスケール３８６とともに備える。この場合、スケール３８６はフレーム８に取り付けられている。図２６Ａに図示されているのはフレーム８の上半分に関連づけられた接線センサ３８０のうちの２つであり、図２６Ｂに図示されているのはフレーム８の上半分に関連づけられた３つの接線センサ３８０である。フレーム８の下半分の２つの接線センサが図２６に示されていないのは単に簡便のためである。また、理解されるように、この実施形態においては、スケール３８６がフレーム８の外側の側面に取り付けられるとともに、センサ、トランスデューサ、または読取ヘッド３８４はその検知表面が、それぞれの矢印で示される方向において、スケール３８６に対向する状態で配設されている。スケール３８６がフレーム８の他の表面内またはそうした表面上にあることもありうることも理解されよう。また、スケール３８６は連続的であるものとして図示されているが、それは必須ではない。例えば、スケール３８６は、例えばある特定のセンサ、トランスデューサ、または読取ヘッド３８４にそれぞれが関連づけられたサブスケール３８６へと、フレーム８の外側の側面まわりで分割されていてもよい。ある実施の形態においては、スケール３８６は線形格子を備える。図２６に示される接線センサ３８０の読み取り結果を組み合わせることで、フレーム８のＸ方向及び／またはＹ方向の移動量を、Ｚ軸まわりの回転量とともに、決定することができる。フレーム８の下半分にある同様の接線センサ３８０を組み合わせて、フレーム８のＸ方向及び／またはＹ方向まわりの移動量を決定することができる。

図２７Ａ及び図２７Ｂを参照するに、本発明のある実施の形態に係る概略的なフレーム８の側面図及び上面図が示されている。この場合フレーム８は円形であるが、それは必須ではない。図２７Ａに見られるように、各接線センサ３８０は、センサ、トランスデューサ、または読取ヘッド３８４をスケール３８６とともに備える。この場合、スケール３８６はフレーム８に取り付けられている。図２７Ａに図示されているのはフレーム８の上半分に関連づけられた接線センサ３８０のうちの２つであり、図２７Ｂに図示されているのはフレーム８の上半分に関連づけられた３つの接線センサ３８０である。フレーム８の下半分の２つの接線センサが図２７に示されていないのは単に簡便のためである。また、理解されるように、この実施形態においては、スケール３８６がフレーム８の外側の上面（または底面）に取り付けられるとともに、センサ、トランスデューサ、または読取ヘッド３８４はその検知表面が、それぞれの矢印で示される方向において、スケール３８６に対向する状態で配設されている。また、スケール３８６は連続的であるものとして図示されているが、それは必須ではない。例えば、スケール３８６は、例えばある特定のセンサ、トランスデューサ、または読取ヘッド３８４にそれぞれが関連づけられたサブスケール３８６へと、フレーム８の外側の上面（または底面）まわりで分割されていてもよい。ある実施の形態においては、スケール３８６は線形格子を備える。図２７に示される接線センサ３８０の読み取り結果を組み合わせることで、フレーム８のＸ方向及び／またはＹ方向の移動量を、Ｚ軸まわりの回転量とともに、決定することができる。フレーム８の下半分にある同様の接線センサ３８０を組み合わせて、フレーム８のＸ方向及び／またはＹ方向まわりの移動量を決定することができる。

図２６及び図２７に示される構成の組み合わせが採用されてもよい。例えば、図２６に示される１つ又は複数の接線センサ３８０の配列がフレーム８の上半分に使用され、図２７に示される１つ又は複数の接線センサ３８０の配列がフレーム８の下半分に使用されてもよく、その逆も同様である。その他の組み合わせも当業者には明らかであろう。

接線センサの利点は、角速度に由来しそれに依存する半径方向の変動に（例えば変動範囲の消失という観点から）比較的不感であることにある。本書で考慮する角速度には、１００ミクロン程度の変動がありうる。半径方向の変動（膨張または収縮）に対し不感であることによって、より高い精度を位置測定及び位置制御にもたらすことができる。よって、モード形状それ自体は半径方向に現れるが、接線センサを使用することで実質的に観測不能であり、より高い帯域幅及びそれに応じて改善された位置及び結像の精度が可能となる。さらに、半径方向に測定するセンサは湾曲した測定表面をおそらく有し、それ故に精度が制限されるという点で、接線センサは半径センサに対する利点をもつ。

本願におけるエンコーダシステムの利点は、そのスタンドオフ距離（すなわち、エンコーダヘッドとスケールとの間の距離）にある。エンコーダシステムのスタンドオフ距離が比較的大きいことによって、（ｉ）緊急停止（例えばフレーム８の衝突）、及び／または（ｉｉ）組立／サービスの作業性についてのロバスト性を高めることができる。例えば、高分解能（例えば１０ｎｍの分解能）のエンコーダシステムのスタンドオフ距離は、数ミリメートル程度でありうる（最大１０ｍｍにもなる）。これと比べて、例えば静電容量センサの公称スタンドオフ距離は分解能の約１０^５倍であるので、約１０ｎｍの分解能の場合ではスタンドオフ距離は約０．１ｍｍとなる。また、エンコーダシステムのような光学センサは、例えばアクチュエータによって生成される磁場による影響を受けない。

１つの利点は、半径方向の変動に不感であることに加えて又はそれに代えて、センサの数が、例えば半径方向に測定するシステムに比べて、少なくなりうることである。センサ数の低減によって、（ｉ）ノイズを低減し（及び精度を向上し）、及び／または（ｉｉ）費用及び歩留まりを低減することができる。しかし、センサ数を少なくすることは必須ではなく、実際、（例えば費用のために）より多くのセンサを有するということは、センサの平均化を採用する場合、低ノイズを意味しうる。ノイズは使用されるセンサ数の平方根の逆数で小さくなるので、センサ数を増やすと全体的結果においてノイズが小さくなる。

上述のように、可動フレーム８は望ましくは、フレーム８におけるアンバランスを低減または最小化するよう釣り合いのとれた状態にある（例えば、車両のタイヤのバランシングのように戦略的に重りを追加し又は重りを取り外すことによって釣り合いをとる）。つまり、フレーム８は非常に良好に機械的に均衡した状態にあるべきである。例えば、各フレーム８は例えば２ｋｇ＊ｐｍにまで釣り合いがとられてもよい。こうしたバランス調整によって、フレーム８自体のインバランスの潜在的な悪影響が最小化または低減されるだけでなく、追加的に又は代替的に、フレーム８による、支持フレーム５、１５への、他のフレーム８への、及び／または、装置１における１つ又は複数の他の構成要素への影響が最小化または低減されうる。

フレーム８のバランス調整にもかかわらず、いくらかのアンバランスは残りうる。図２８を参照するに、フレーム８は、（非常に小さいとしても）いくらかのインバランスを有し、その結果、ある合力がフレーム８によってフレーム５、１５に印加される。各フレーム８によって印加される合力は、そのフレーム８に関連づけられたベクトル４１０によって象徴的に図示されている。そのベクトルは力の正味の方向及び大きさの単なる典型例であり、ベクトルは異なる方向及び／または大きさを有してもよく、現実の力は方向及び大きさがフレーム８の移動によって時間的に変動してもよい。よって、ベクトル４１０は、フレーム８とフレーム１５との間でやりとりされる力の方向及び大きさを代表する。力４１０は例えば、フレーム５、１５に対するフレーム８の軸のもつ軸オフセットによって生じる。軸オフセットの方向及び大きさはベクトル４２０により示す。それとともに又はそれに代えて、力４１０は例えば、フレーム８の中心（例えば結像中心または光学中心）に対するフレーム８の重心オフセットによって生じる。重心オフセットの方向及び大きさはベクトル４３０により示す。その他の潜在的なインバランスの原因には、フレーム８に作用するフレーム８の環境、例えば、その環境における（もしあるなら）ガス及び任意選択としてガス流れ、その環境における磁力、静電力、及び／または電気力（例えば、他のフレーム８から、または、フレーム８を移動させるアクチュエータから等）、フレーム８に関連づけられたベアリング（例えば磁気及び／またはガスベアリング）等が含まれうる。

こうしたインバランスは、そのインバランスをもつフレーム８に有害でありうるだけではなく、インバランスをもつフレーム８は、支持フレーム５、１５、他のフレーム８、及び／または装置１における１つ又は複数の他の構成要素にも悪影響を有しうる。実際、そのインバランスがフレーム８それ自身の適正な動作を損なうほどには顕著でなかったとしても、フレーム８のインバランスそれ自身が、または１つ又は複数の他のフレーム８のインバランスと組み合わされて、支持フレーム５、１５、他のフレーム８、及び／または装置１における１つ又は複数の他の構成要素に悪影響を生じさせるのに充分となりうる。例えば、共通フレーム５、１５上の複数の僅かにインバランスのフレーム８の合成作用は、個別のインバランス自体が悪影響を生じさせない場合でも、支持フレーム５、１５、他のフレーム８、及び／または装置１における１つ又は複数の他の構成要素に悪影響を生じさせるのに充分となりうる。

したがって、フレーム８のインバランスを厳しい結像仕様の範囲内に矯正し、及び／または、フレーム８どうしで、フレーム８と支持フレーム５、１５との間で、及び／またはその他の任意の構成要素間でフレーム８のインバランスの結果として生じる動的な振動相互作用を低減又は除去することが望まれる。

ある実施の形態においては、装置は複数の可動フレーム８を備えており、１つ又は複数のフレーム８の位置（例えば回転）が、フレーム８による例えばフレーム５、１５への全体的なインバランスの影響を低減し又は取り消すように調整されることができる。例えば、複数のフレーム８が同一のフレーム５、１５上にある場合に、１つ又は複数のフレーム８のインバランスによって上記同一のフレームに作用する力の合計が低減または最小化されるように、１つ又は複数の他のフレーム８に対する１つ又は複数のフレーム８の角度位置（回転角度）を選択することができる。

図２９を参照するに、フレーム５、１５は、複数の可動フレーム８を支持してもよい。この実施形態においては、各フレーム８がそのフレーム８の軸１０まわりに概ね回転する。各フレーム８は、複数のレンズ１４、１８を含む（明確のため１つのフレーム８に１つのレンズ１４、１８のみを示すが、例えば図３及び図６に示されるようにフレーム８ごとに複数のレンズ１４、１８があってもよいものと理解されるべきである）。上述のように、各フレーム８は（非常に小さいが）いくらかのインバランスを有し、その結果、ある合力がフレーム８によってフレーム５、１５に印加される。各フレーム８によって印加される合力は、フレーム８に関連づけられたそれぞれのベクトル４１０によって象徴的に図示される。それらのベクトルは力の正味の方向及び大きさの単なる典型例であり、ベクトルは異なる方向及び／または大きさを有してもよく、現実の力は方向及び大きさがフレーム８の移動によって時間的に変動してもよい。

望ましくは、（もしあるとして）フレーム８それぞれのインバランスによって生じるフレーム８のすべての合力の総計によって、フレーム５、１５にゼロの合力を作用させる。フレーム５、１５に作用する合力が実質的に存在しなければ、インバランスによる支持フレーム５、１５への悪影響はほとんどないかまったくないはずである。インバランスによる力を伝達しうるフレーム５、１５がインバランスによる合力を実質的に有しないので、他のフレーム８への悪影響はほとんどないかまったくないはずである。インバランスによる力を伝達しうるフレーム５、１５がインバランスによる合力を実質的に有しないので、装置１における１つ又は複数の他の構成要素への悪影響はほとんどないかまったくないはずである。

フレーム５、１５に作用する合力がほとんどないかまったくないようにすることに役立つように、フレーム８の各々のインバランスの大きさ及び方向が別々に測定される。フレーム８のインバランスは種々の方式で種々のタイミングで測定されてもよい。例えば、インバランスは、（例えば、装置のダウンタイムを低減するよう）フレーム８の使用中に測定され、及び／または、フレーム８が使用されていないとき（例えば、（再）校正またはメンテナンスの処理中）に測定されてもよい。また、フレーム８は、フレーム５、１５上の定位置において測定され、及び／または、フレーム８から取り外されているときに測定されてもよい（例えば、フレーム５、１５から取り外され、別個のインバランス測定装置において測定される）。

インバランスをどのように測定可能であるかについての限定的ではない１つの例は、１つのフレームの測定信号（例えば、フレーム５、１５に例えば取り付けられている力センサまたは加速度計からの信号）を水平方向（例えば、Ｘ方向及び／またはＹ方向）に乱されているときそのフレームの回転周波数と異なる周波数（例えば、７８Ｈｚまたは８０Ｈｚ）で取得し、回転周波数での測定信号と比較し、それにより、アンバランスの「位置」を角度単位（例えば度）で指し示すうなり周波数を生成することである。図３０Ａは、異なる周波数を有する２つの測定信号（Ｅ１及びＥ２）を、時間に対する角度位置の関数として示し、その一方は標準の回転周波数であり他方はそれと異なる周波数である。図３０Ｂは、２つの信号Ｅ１及びＥ２の重ね合わせを示す。図３０Ｃは、図３０Ｂを分析するときに識別されることのできる正弦波を示す。図３０Ｄは、他の２つの周波数の関数としてのうなり周波数を示す（なお図３０において最小振幅がゼロに戻る必要はなく、オフセットを有してもよい。入力周波数はおそらく互いに異なる振幅を有するからである。）。このうなり周波数はアンバランスの尺度であり、これは時間的に振幅を変化させるがその周波数は回転または外乱の周波数より相当に小さい。この振幅変動は２つの入力周波数間の位相差の関数であり、故に、アンバランスの接線位置を決定することができる。アンバランスの位置がわかると、アンバランスの振幅を決定するために両方の信号に同一の周波数を使用することができる。例えば、フレームのアンバランスは、ある補正量（例えば、１つの又は複数の既知の力の適用）で周期的に中和することができ、もし測定結果がアンバランスをまったくもたらさないかほとんどもたらさないのであれば、振幅を決定することができる。その結果、アンバランスの角度位置及び大きさを決定することができる。ある実施の形態においては、測定及び演算は、精度を向上する（かつ例えば１つ又は複数の他のフレームの周波数を除く）周波数の範囲で実行されてもよい。

限定的ではない他の例においては、フレーム５、１５に与えられる位置、振動、及び／または力を測定することによって、フレーム８のインバランスを間接的に測定することができる。限定的ではない他の例においては、インバランスに相関する放射の変動を決定するために、フレームのレンズ１４、１８を通じて投影される放射を放射センサ（例えば強度センサ）によって測定してもよい。すなわち、センサは、フレーム８によって投影されるスポットをインバランスを決定するために測定してもよい。そうしたセンサは例えば透過型イメージセンサであってもよい。センサは例えばテーブル２上に配置されていてもよい。ある実施の形態においては、センサによる測定のためにビームをサンプリングするためにビームスプリッタがビームの経路にあり又はビームの経路へと挿入されてもよい。限定的ではない他の例においては、フレーム８のサーボ位置誤差、例えばフレーム５、１５に対するフレーム８のサーボ位置誤差が使用されてもよい。一例として、測定ビームが例えばフレーム５、１５に対するフレーム８の、及び／または検出器が取り付けられているフレームに対するフレーム８の位置を測定するために使用されてもよい。フレーム８の測定結果を適切な座標系に収めるために適切な中間的な測定、例えばセンサを保持するフレームとフレーム５、１５との間の測定等が行われてもよい。

明らかであるように、フレーム８のインバランスは、種々の異なる方法で種々の異なるシステム及び／またはツールを使用して測定することができる。さらに、インバランスの角度位置及び大きさの値を取得することは必須ではない。例えば、インバランスの方向の指標を有するだけで充分でありうるのは、例えば各フレーム８のインバランスの大きさが実質的に同一であるか充分に近い場合である。

１つ又は複数のフレーム８についてインバランスが既知であることで、そのインバランスを補正する手順を進めることができる。インバランスを補正するために種々の異なる方法を個別的にまたは組み合わせて利用することができる。いくつかの方法を後述するが、これらは個別的にまたは組み合わせて使用することができる。また、例えばインバランスは種々のタイミングで補正されてもよい。例えば、インバランスは、フレーム８の使用中（例えば、フレームが放射を投影するために使用されているとき、異なる目標部分への露光の合間となる時間中に、異なる基板への露光の合間となる時間中など）に補正されてもよいし、及び／または、フレーム８が使用されていないとき（例えば、（再）校正またはメンテナンスの処理中）に補正されてもよい。また、インバランスは、ある特定のフレーム８について補正されてもよいし、または、複数のフレーム８について全体として補正されてもよい。後者の場合、複数のフレーム８のうちある特定のフレーム８についての補正が、そのフレーム８のインバランスを低減または除去するようにそのフレーム８のインバランスを補正するものとは異なっていてもよい。例えば、あるフレーム８のインバランスがそれ自身としては低減されず、他のフレーム８のインバランスと相殺されるように方向を変更されてもよい。

ある実施の形態においては、インバランスは、１つ又は複数のフレーム８の他の１つ又は複数のフレーム８に対する位置を調整することによって補正されてもよい。とりわけ、こうした補正は、他の１つ又は複数のフレーム８の位置を考慮すべきである。ある実施の形態においては、１つ又は複数のフレーム８の調整は、各フレーム８がフレーム５、１５に与える力が他の１つ又は複数のフレーム８によってフレーム５、１５に与えられる力をできるだけ相殺するようなものであるべきである。

ある実施の形態においては、位置の調整は、１つ又は複数のフレーム８の角度位置を、１つ又は複数の他のフレーム８の角度位置に対して調整することを備える。より具体的には、あるフレーム８の回転におけるある時点でのそのフレーム８のある部分の角度位置が、同時点での他のフレーム８のある部分の角度位置に対して調整される。例えば、図３１を参照するに、図２９の複数の可動フレーム８を支持するフレーム５、１５が示されている。上述のように、フレーム８はそれぞれの軸１０まわりに回転する。図２９及び図３１は、例えば、それぞれの回転中におけるある時点でのフレーム８を示す。インバランスがどのように補正されうるかを示すために、図３１において左から二番目のフレーム８は、図２９と比較してわかるように、他のフレームに対して調整された角度位置を有する。とりわけ、図２９においてフレーム８上に図示されるレンズ１４、１８（例えば、Ｘ個のレンズのうちの１つ）は、図２９におけるおよそ８時の位置からおよそ１０時の位置へと調整された角度位置を有する。すなわち、同一の周波数で回転するにもかかわらず、フレーム８の位相角度が調整されている。この調整により、図３１に示されるように、インバランスの方向が変更されている（及び任意選択として、そのフレーム８のインバランスの性質に依存してその大きさが変更されてもよい）。１つのフレーム８のインバランスのこの変更が１つ又は複数の他のフレーム８のインバランスに織り込まれて、それらフレーム８がフレーム５、１５に与える力が実質的に相殺されるはずである。これは、フレーム５、１５に与えられる力の全体をゼロ近傍とする（または許容可能なレベルを下回る）ように１つ又は複数の他のフレーム８の位置を変えることを必要とするかもしれない。

ある実施の形態においては、フレーム８は１つ又は複数のレンズ１４、１８を有しており、制御可能素子４からの放射ビームに対するあるレンズ１４、１８の場所が重要である。とりわけ、そのレンズ１４、１８がビームを適切に受けるようそのビームに対してある特定の位置にあることが必要でありうる。また、放射ビームを受ける他のフレーム８のあるレンズ１４、１８もまた、ビームを受けるときある特定の位置にあり、他のフレームのレンズ１４、１８に対しある特定の位置にあることが必要でありうる。例えば、図２に示されるように、互いに異なるフレーム８のレンズ１４、１８は、目標部分を露光する配置において位置合わせされることが必要でありうる。したがって、ある実施の形態においては、インバランスを少なくとも部分的に補償するフレーム８の位置変更は、そのフレーム８の１つ又は複数のレンズ１４、１８の位置を考慮してもよい。ある実施の形態においては、フレームはその中心軸１０まわりに複数のレンズ１４、１８を有する（図２９及び図３１は簡明化のために一つのレンズ１４、１８だけを示すが、例えば図３及び図６を参照）。よって、ある実施の形態においては、あるフレーム８について利用可能な調整角度位置の数は、軸１０まわりのレンズ１４、１８の数を少なくとも含む。例えば、あるフレーム８の軸１０まわりに２００個のレンズ１４または１８が配列されている場合には、そのフレーム８の２００の角度位置が照明タイミングを調整することを要せずに可能である。よって、フレーム８上の多数のレンズは顕著な調整自由度を可能とし、従って励起力の顕著な低下を可能とする。例えば、１０個のインバランスベクトルをもつ１０個の可動フレーム８を与えると、６自由度のインバランスの全方向における影響を考慮することができる。

レンズ１４、１８の角度配置を使用する調整とともに又はそれに代えて、例えば軸１０まわりで隣接する２つのレンズ１４、１８の中間の角度への位置調整をもたらすことに役立つように、照明の調整が使用されてもよい。例えば、フレーム８がある特定の位置に調整され、このときもしレンズ１４、１８がビームに対し適切に位置合わせされていないのであれば、例えばビームが全て制御可能素子４からフレーム８の各々に同期して与えられる場合には、フレーム８のあるレンズ１４、１８への放射の投影のタイミングが他のフレームのあるレンズ１４、１８への放射の投影に対し調整されてもよく、例えば、ビームが非同期となり又は異なって非同期となる。必要とされる場合には、パターンの一部分の投影の適切なシフト量を、フレーム８間でパターン生成の割り当てを調整する装置コントローラを通じてフレーム８どうしで互いに異ならせ又は共有する必要があるかもしれない。

１つのフレーム８または複数のフレーム８についてインバランスを補正しうる追加的または代替的方法は、ある特定のフレーム８自身のインバランスを調整することである。例えば、フレーム８には、インバランスの方向及び／または大きさを変更するために重りを追加し又は取り外してもよい。

１つのフレーム８または複数のフレーム８についてインバランスを補正しうる追加的または代替的方法は、１つ又は複数のフレーム８を支持するフレーム５、１５を調整することである。例えば、１つ又は複数のフレーム８によってフレーム５、１５に与えられる力を少なくとも部分的に補償するよう反作用のバランシング力をフレーム８に与えるようにアクチュエータを使用してもよい。ある実施の形態においては、フレーム５、１５に支持されているすべてのフレーム８によって与えられる正味のインバランスは、（計算及び／または測定によって）決定され、当該アクチュエータによって反作用のバランシング力がフレーム５、１５に与えられてもよい。こうした力の適用はフレーム８の移動に起因して複雑となることがあり、アクチュエータはフレーム８と実質的に同一の周波数で動作する必要があるだろう。

１つのフレーム８または複数のフレーム８についてインバランスを補正しうる追加的または代替的方法は、１つ又は複数のフレーム８にバランスマス又は反作用質量体を採用し、または、１つ又は複数のフレーム８を支持するフレーム５、１５にバランスマス又は反作用質量体を採用することである。ある特定のフレーム８、複数のフレーム８、及び／またはフレーム５、１５に関して適切に構成されうるバランスマスまたは反作用質量体の設計の原理及び代表例となる構造については例えばその全体が本書に援用される米国特許第６５２５８０３号及び６４４９０３０号を参照せよ。バランスマスまたは反作用質量体は、特定の一方向、二方向（例えばＸＹ平面）、三方向、四方向（例えばＸＹＺ及びこれら三方向のうち一方向まわりの回転）、五方向、または六方向において部分的に又は全体として力を相殺するよう構成されていてもよい。

１つのフレーム８または複数のフレーム８についてインバランスを補正しうる追加的または代替的方法は、１つ又は複数のフレーム８のインバランスを少なくとも部分的に補償するよう１つ又は複数の制御可能素子４（及び／または１つ又は複数の他の変調デバイス）を制御するために使用されるデータの補正を採用することである。とりわけ、例えば、「データパス」を構成するハードウェア及び／またはソフトウェアが、基板上に形成されるべき所望のデバイスパターンのベクトル形式の表現をプログラマブル・パターニングデバイスを駆動するのに適切な制御信号へと変換するために設けられていてもよい。図３２は、そうしたデータパスに含まれうる例示的な処理段階１００を示す概略図である。ある実施の形態においては、それぞれの段階が隣接する段階に直接接続されている。しかし、これは必須ではない。ある実施の形態においては、１つ又は複数の追加の処理段階が図示される任意の段階と段階との間に設けられてもよい。それとともに又はそれに代えて、１つ又は複数の段階のそれぞれが多数の段階を備えてもよい。１つ又は複数の段階が結合されてもよい。

図３２に示す例においては所望のデバイスパターンのベクトル形式の表現が段階１０２において与えられる。ベクトル形式の表現は、ＧＤＳＩＩのようなベクトル設計パッケージを使用して構築されてもよい。保存されたベクトル形式の表現は、直接に又は１つ又は複数の中間段階を介して、ラスタライゼーション段階１０４へと送られる。中間段階の例には、ベクトル前処理段階及びローパスフィルタ段階が含まれる。ローパスフィルタ段階は、例えばアンチエイリアシング処理を実行してもよい。

ラスタライゼーション段階１０４は、所望のデバイスパターンのベクトル形式表現（または、処理されたバージョンのベクトル形式表現）を所望のデバイスパターンに相当する（すなわち、基板の露光後処理によって所望のデバイスパターンを形成するのに適切である）所望のドーズパターンのラスタ化表現に変換する。ラスタ化表現は、例えばビットマップデータを備えてもよい。ビットマップデータは「ピクセルマップ」データと呼ばれることもある。ビットマップデータは、格子点における各点での所望のドーズを指し示す値のセットを備えてもよい。格子点はラスタライゼーショングリッドとも呼ばれる。

（ラスタライゼーション段階１０４からの直接の又は更なる処理後の出力としての）ラスタ化表現は、制御信号生成段階１０６へと供給されてもよい。制御信号生成段階１０６は、（図示されるように）１つの段階として又は複数の別個の段階として実装されてもよい。

制御信号生成段階１０６は、ラスタライゼーショングリッドと、パターニングデバイスが目標物レベル（例えば基板レベル）で露光スポットを形成可能である位置を定義する格子（「露光スポットグリッド」と呼ばれることもある）とのマッピング操作を実行してもよい。マッピング操作は、ラスタライゼーショングリッドと露光スポットグリッドとの間の補間を備えてもよい。マッピング操作は、メトロロジデータ記憶段階１０８からメトロロジデータを受け取るよう構成されていてもよい。メトロロジデータは、例えば、装着された基板の、及び／または、装着された基板上に以前に形成されたデバイスパターンのパターニングデバイスに対する位置及び／または向きを特定してもよい。また、メトロロジデータは、装着された基板または以前に形成されたデバイスパターンの測定されたディストーションを特定してもよい。ディストーションには例えば、シフト、回転、スキュー、及び／または倍率が含まれうる。メトロロジデータは従って、所望のドーズパターンの目標物への適正な位置決めを保証するためにラスタライゼーショングリッドと露光スポットグリッドとの間の補間をどのように行うべきかについての情報を提供する。詳しくは後述するように、メトロロジデータは、１つ又は複数のフレーム８のインバランスについての情報も含んでもよい。

制御信号生成段階１０６は、所望のドーズパターンを形成するために露光スポットグリッドにおける各位置に適用される強度のセットを計算してもよい。強度のセットは、例えば、グリッドにおける各位置についてその位置でのスポットを生成するのに使用されるべき放射ビームの強度を定義してもよい。この計算は、光学投影系の特性によってその大半が説明されうるので、「逆光学」計算と呼ばれることもある。この計算は、例えば、光学投影系の特性によって決定づけられうる個別のスポットのサイズ及び／または形状によってその大半が説明されてもよい。サイズ及び／または形状は、そのスポットについて与えられる強度の所与のセットごとに定義されてもよい。スポットのサイズ及び／または形状は、例えば、所与のスポットについて与えられるドーズの位置による変動を定義してもよい。この計算は、理想的な（すなわち工学的誤差のない）露光スポットグリッド形状によって定義される公称位置からのスポットの位置の偏差を考慮に入れてもよい。

露光スポットグリッドにおけるある基準位置で達成される最終的なドーズがいくつかの隣接するスポットに与えられる強度に依存しうるように、スポットが目標物レベルにおいて互いに重なり合っていてもよい。この効果は、畳み込み操作によって数学的にモデル化されてもよい。制御信号生成段階１０６は、逆過程を実行する（ある所望のドーズパターンについて各位置に与えられることが必要とされる強度を決定する）ことを要するので、逆畳み込み操作が実行されてもよい。逆畳み込み操作は、逆畳み込みカーネルによって定義されてもよい。逆畳み込みカーネルは、逆畳み込み行列によって表されてもよい。こうした逆畳み込み行列の係数は、所望のドーズパターンにおけるある基準点の領域の中の点でのドーズを考慮すべき程度を定義する重みとして、露光スポットグリッドにおいて対応する点（またはスポット）に与えられる強度を計算する際に、解釈されてもよい。

図３３及び図３４は、こうした逆畳み込み操作における工程を概略的に示す。

図３３は、例示的な露光スポットグリッド１２０の一部を示す。グリッド１２０における各点１２５は、パターニングデバイスによって目標物に形成されることになるスポットの中心を表す。逆畳み込み操作の狙いは、点１２５のそれぞれに与える強度値を決定することである。露光スポットグリッド１２０は、パターニングデバイスが目標物に形成可能である露光スポットのパターンに対応する形状を有する。露光スポットグリッドの形状は、従って規則的ではなくてもよい。不規則なグリッドにおいては、本願の意味の範囲内において、グリッドの点の密度が位置の関数として変化するため、一つのグリッド点のみを含む単位セルをモザイク状に並べることによってはグリッドを完全に構築することができない。図３３に示されるグリッド１２０の形状は非常に単純化されており、商用デバイスに関連づけられた露光スポットグリッドとは必ずしも似ていない。

図３４は、ラスタライゼーショングリッド１２２の例示的な一部分を示す。この例においては、ラスタライゼーショングリッド１２２は規則的な形状を有する。この例では規則的な形状は矩形である。規則的グリッドのグリッド点の密度は、本願の意味の範囲内において、一つのグリッド点のみを含む一種類の単位セルをモザイク状に並べることによってグリッドを完全に形成することができるという意味で「均一」である。破線１２１が例示的な単位セルを示す。破線は４つのグリッド点の四分の一に交差しており、従って合計して１つのグリッド点を有する。所望のドーズパターンのサンプルがグリッド１２２における各点１２６に与えられうる。

図３３における中実のグリッド点１２３は、（ランダムに選択される）基準グリッド点を表す。中実グリッド点１２３に与えられるべき強度を導出する逆畳み込み操作の適用は、基準グリッド点１２３の位置に対応する露光スポットグリッドの領域の中にある露光スポットグリッドの複数のグリッド点での所望のドーズパターンのサンプルの重み付け寄与に関与する。図３４における中実グリッド点１２７は、こうした逆畳み込み操作に関与しうるグリッド点を概略的に表す。ある実施の形態においては、行列として表現される逆畳み込みカーネルは、（その行列における非ゼロの係数の位置によって）どのグリッド点１２６が関与するのかを定義するとともに、（その行列における非ゼロの係数の値によって）それらグリッド点が関与する程度を定義する。

逆畳み込み操作の性質は、露光スポットグリッドにおける異なる点ごとに及び／または点どうしで異なっていてもよい。この変動は、例えばパターニングデバイスの光学特性における変動を考慮してもよい。光学特性における変動は、校正測定を使用して取得されてもよい。ある実施の形態においては、逆畳み込みカーネルのライブラリ（任意選択として校正測定から取得される）が、保存され必要に応じて評価されてもよい。

制御信号生成段階１０６は、露光スポットグリッドにおける各点に与えられるべき強度値の配列を、制御信号を生成するために設定点の値に変換してもよい。設定点値は、パターニングデバイスの性質を考慮してもよい。例えば、パターニングデバイスは複数の自己放射コントラストデバイスを備える場合には、設定点値は、自己放射コントラストデバイスの応答における非線形性を考慮してもよい。設定点値は、例えば校正測定によって、公称上の理想的なコントラストデバイスの特性における変動を考慮してもよい。

制御信号出力段階１１０は、制御信号生成段階から制御信号を受け取り、その信号をパターニングデバイスに供給する。

図示される例においては、段階１０２及び１０４はデータパスのオフライン部１１２において実行され、段階１０６〜１１０はデータパスのオンライン部１１４で実行される。ある実施の形態においては、段階１０４に関連づけられる機能の一部または全部がオンラインで実行されることもありうる。それに代えて又はそれとともに、段階１０６及び／または段階１０８の機能の一部または全部がオフラインで実行されることもありうる。

ある実施の形態においては、フレーム８のＸＹ平面におけるインバランス、例えばＸＹ平面内のある方向における変位または振動を補正するために、制御信号生成段階１０６を使用してＸＹ面におけるパターンの少なくとも一部の補償シフトを生じさせるようデータを数学的に操作してもよい。フレーム８のインバランスはレンズ１４、１８の変位または振動を生じさせうるから、レンズ１４、１８はパターンの少なくとも一部が目標部分に入射すると予想される場所からＸＹ平面においてパターンの当該少なくとも一部を変位させうる。

したがって、ＸＹ平面内のある方向における変位または振動に関して、パターンの少なくとも一部のデータは、例えば、それをしない場合に変調されフレームに供給される放射をインバランスを主因として変更するように、パターンの当該少なくとも一部に隣接するよう関連づけられたデータを内挿または外挿してもよい。例えば、変位または振動がＸ方向である場合には、Ｘ方向におけるパターンの隣接部分がサンプリングされて内挿／外挿データが計算される。内挿／外挿データは、補償なしの場合と比べて異なる変調放射を生成させるものである。実際、その結果は、フレーム８のインバランスに起因する僅かなシフトを少なくとも部分的に補償するための、パターンのピクセルマップの少なくとも一部における僅かなシフト（例えば１ピクセルの半分）となる。実際、例えば、それに影響され投影されるパターンの少なくとも一部に関連づけられる放射の少なくとも一部は、フレーム８のインバランスの効果が後続する公称の設定点データに従うものより早く又は遅く供給されてもよく、パターンの当該少なくとも一部のシフトが少なくとも部分的に補償される。関連して、データの補正、及びその結果得られる変調された放射は、第１フレーム８によって投影されるであろうパターンの少なくとも一部のシフトを第１フレーム８に帰属すべきインバランスを主因として第２フレーム８に生じさせてもよい。要するに、フレーム８についての放射スポット座標系は、フレーム８におけるインバランスのために、フレーム８に関連づけられた基板座標系に対して移動しており、その相対移動が、データに適切な変更を施すことによって少なくとも部分的に補償されてもよい。

また、インバランスは、Ｚ方向にあるか、又はＺ方向の成分を有しうる。上述の図３３は、ある一平面、例えば、各グリッド点が目標物でのビームの公称位置を表す公称の最良焦点面での露光スポットグリッド１２０を示す。しかし、この平面においては、グリッド点の位置が種々の理由によって理想的な均一のグリッドから変化しうる。その理由の１つはフレーム８のインバランスであり、それにより放射が公称の最良焦点面に焦点を有しないことがあり、それ故にスポット形状が設定点データに基づき予想されるスポット形状から変わりうる。そのため、公称の最良焦点面に垂直で投影系の光軸に平行なＺ方向における位置を考慮することが必要となりうる。例えば、目標物（例えば基板）が、その目標物にいくらかのビームが入射する場所において最良焦点面に対して最適に位置決めされていたとしても、ビームが厳密には最良焦点面にないということがありうる。

したがって、ある実施の形態においては、Ｚ方向におけるフレーム８のインバランスを補正するために、目標物に複数のスポットを投影するためのビーム強度を計算する際に、Ｚ方向におけるフレーム８のインバランスが考慮される。実際、Ｚ方向におけるインバランスはデフォーカスを生じさせうるので、公称の設定点データ（ビームが公称の最良焦点面に投影される場合）と比べて強度値及び／または強度分布を変更する逆畳み込みによって補正されてもよい。

本発明のある実施の形態においては、制御信号生成段階１０６は、グリッド点１２６ごとに複数の逆畳み込みカーネルを保存してもよい（後述のように適切な逆畳み込みカーネルを選択するために使用される計算されたＺ位置によるルックアップテーブルとして構築されていてもよい）。複数の逆畳み込みカーネルはそれぞれがあるＺ位置に関連づけられている。ある実施の形態においては、複数の逆畳み込みカーネルは、例えば公称最良焦点から−５μｍから公称最良焦点から＋５μｍまで１μｍの増分で、約１０μｍの範囲に及んでサンプリングされたＺ位置に関連づけられている。各点１２５に与える強度値を決定する逆畳み込み操作を実行するとき、制御信号生成段階１０６は、Ｚ方向におけるインバランスに関するデータを調べ、予想される露光時点でそのグリッド点１２５に対応する基板上の場所の予想されるＺ位置を決定する。計算または予測されたＺ位置は、逆畳み込みカーネルのうち適切な１つを選択するために使用される。

ある実施の形態においては、計算されたＺ位置が保存された逆畳み込みカーネルの一つのＺ位置に厳密には一致しない場合には、逆畳み込みカーネルが、保存された逆畳み込みカーネルから内挿または外挿によって計算される。選択または計算された適切な逆畳み込みカーネルがグリッド点１２５ごとに得られると、逆畳み込み計算が上述のように進行する。

ある実施の形態においては、一度に露光される面積と逆畳み込みカーネルによってカバーされるＺ位置範囲とにより定義される体積について三次元の逆畳み込み計算が実行される。三次元の計算は実効的には、Ｚ方向における複数の工程ごとの二次元の計算である。三次元計算が実行されると、グリッド位置ごとに予想されるＺ位置について適切なものを複数の計算された値から選択する（または適切に内挿または外挿する）ことによってスポット強度が取得される。

ある実施の形態においては、ビーム強度の計算は、露光に先行して実行される。本発明のある実施の形態においては、逆畳み込み計算は、「オンザフライ」で、すなわち露光が実行されている間に実行される。この実施形態においては、測定装置からのデータがインバランスのリアルタイムの測定をもたらすよう使用される。これが、逆畳み込みカーネルのライブラリに基づく適切な逆畳み込みカーネルの選択または決定に使用される（及び、必要とされる場合には、適切な内挿／外挿が実行される）。

ある実施の形態においては、異なるＺ位置ごとの逆畳み込みカーネルは、校正処理によって取得される。例えば、異なるＺ位置、例えば公称最良焦点面から上下に５ステップでのビームの像がＣＣＤ等の撮像装置を使用して取得されてもよい。こうした像から逆畳み込みカーネルを計算することができる。計算される逆畳み込みカーネルの数は測定回数より多くてもよい。

ある実施の形態においては、内挿または外挿に代えて、最小自乗法または他の最小化技術といったその他の適合技術が使用されてもよい。

ある実施の形態においては、Ｚ位置についての逆畳み込みカーネルとともに又はそれに代えて、Ｒｘ及び／またはＲｙのインバランスについて１つ又は複数の逆畳み込みカーネルが提供されてもよい。

ある実施の形態においては、Ｒｘ及び／またはＲｙのインバランスについて、Ｘ／Ｙインバランス補償技術とＺインバランス補償技術との組み合わせが使用されてもよい。例えば保存されたカーネルに基づいてカーネルを計算する際にＲｘ及び／またはＲｙのインバランスが考慮されてもよい。

また、１つ又は複数の放射ビームの強度は、露光されるスポットの強度がその露光されるスポットの中心部分（ピーク）からある方向に又は種々の方向に離れるとスポットの重ね合わせを促進するよう公称設定点データよりも低くなるように調整されてもよい。低い値を有することによって、インバランスを被るビームスポットと隣接スポットとによるある領域の二重露光を少なくとも部分的に治癒することができる。

本書に説明されるインバランスの補正によって、改善された性能が実現されうる。例えば、フレーム５、１５の励起が小さくなりうる。つまり、起こり得る動的な応答が小さくなり、結像が良好となる。それに加えて又はそれに代えて、フレーム８どうしの動的な振動相互作用が小さくなりうる。また、フレーム８のインバランスを補正することが可能であることによって、フレーム８のバランスの要求すなわち初期のバランシングを低減することができる。本書における補正によって、フレーム８の交換が（フィールドにおいて）容易となる。なぜなら、フレーム８のインバランスが装置において自動的に対処され、フレーム８ごとの又はフレーム８の組み合わせについての高度のバランシング要求が低減されうるからである（例えば、１つのフレーム８の又は複数のフレームの広汎なチューニング及び構成は必要とされなくなりうる）。

ある実施の形態においては、本書における補償または補償するとの言及は、１％以上の、２％以上の、５％以上の、１０％以上の、２０％以上の、３０％以上の、４０％以上の、５０％以上の、６０％以上の、７０％以上の、８０％以上の、９０％以上の、または約１００％の個別の又は正味の低減を含む。

あるデバイス製造方法によると、パターンが投影された基板から、ディスプレイ、集積回路、又はその他の任意の品目等のデバイスが製造されうる。

本書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置又は露光装置の使用を例として説明しているが、本明細書に説明したリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用案内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がある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウェーハ」あるいは「ダイ」という用語がそれぞれ「基板」あるいは「目標部分」という、より一般的な用語と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本書に言及された基板は露光前または露光後において、例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、基板は例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、その場合には本明細書における基板という用語は、処理された多数の層を既に含む基板をも意味し得る。

本発明の特定の実施形態が上述されたが、説明したもの以外の態様で本発明が実施されてもよい。例えば、本発明は、上述の方法を記述する機械で読み取り可能な命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または、そうしたコンピュータプログラムを記録したデータ記録媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形式をとってもよい。また、上記の機械で読み取り可能な命令は二以上のコンピュータプログラムに具体化されてもよい。当該二以上のコンピュータプログラムは、１つ又は複数の異なるメモリ及び／またはデータ記録媒体に保存されてもよい。

「レンズ」という用語は、文脈が許す限り、屈折光学部品、回折光学部品、反射光学部品、磁気的光学部品、電磁気的光学部品、静電的光学部品を含む各種の光学部品のうちいずれか１つ、またはこれらの組み合わせを指し示してもよい。

上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、以下に述べる請求項の範囲から逸脱することなく既述の本発明に変更を加えることができるということは、当業者には明らかなことである。

Claims (15)

1. 複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
   少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
   前記可動フレームを回転させるアクチュエータシステムと、
   前記可動フレームのインバランス又は他の可動フレームのインバランスを少なくとも部分的に補償するよう前記可動フレームの位置を調整するコントローラと、を備える露光装置。
2. 共通フレームによって支持され、各々が少なくとも軸まわりに回転可能である複数の可動フレームを備え、前記他の可動フレームは前記複数の可動フレームの１つである、請求項１に記載の装置。
3. 前記コントローラは、前記可動フレームが前記共通フレームに与える力を前記他の可動フレームによって前記共通フレームに与えられる力と組み合わせることで実効的な力の相殺をもたらすように、前記可動フレームの位置を調整するよう構成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記可動フレームの位置の調整は、前記可動フレームの位相角度の変化を備える、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
5. 位相角度の変化は、前記可動フレームの複数のレンズのうちあるレンズの角度位置から前記可動フレームの複数のレンズのうちある他のレンズの角度位置への位相角度の変化を備える、請求項４に記載の装置。
6. 少なくとも１つの可動フレームのインバランスを測定するよう構成されている測定システムをさらに備える請求項１から５のいずれかに記載の装置。
7. 前記測定システムは、前記インバランスの位置を取得するために、前記少なくとも１つの可動フレームの乱されているときの第１測定信号をその回転周波数と異なる周波数で取得し、前記第１測定信号を前記少なくとも１つの可動フレームの当該回転周波数での第２測定信号と比較するよう構成されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記測定システムは、前記インバランスの位置と前記第１測定信号及び前記第２測定信号の双方についての同一の周波数とを使用して前記インバランスの大きさを決定するよう構成されている、請求項７に記載の装置。
9. 前記測定システムは、複数の異なる周波数で前記第１測定信号を構成されている、請求項７または８に記載の装置。
10. 前記測定システムは、前記少なくとも１つの可動フレームを支持するフレームに与えられる位置、振動、及び／または力を測定することによって、前記インバランスを決定するよう構成されている、請求項６に記載の装置。
11. 前記測定システムは、前記少なくとも１つのフレームを通じて投影される放射を放射センサを使用して測定することによって、前記インバランスを決定するよう構成されている、請求項６に記載の装置。
12. 複数の放射ビームを目標物に投影するよう構成されている投影系と、
    少なくとも軸まわりに回転可能である可動フレームと、
    前記フレームを回転させるアクチュエータシステムと、
    前記フレームの又は前記フレームに与えられるインバランスを少なくとも部分的に補償するよう前記放射ビームのうち少なくとも１つの放射ビームの性質を調整するコントローラと、を備える露光装置。
13. 前記コントローラは、前記目標物に所望のパターンを露光するための前記放射ビームの各々についての目標強度値を計算し、前記ビームの各々の目標強度値を制御するよう構成され、前記コントローラは、前記フレームの又は前記フレームに与えられるインバランスを少なくとも部分的に補償するよう前記インバランスを参照して前記目標強度値を計算するよう構成されている、請求項１２に記載の装置。
14. 前記コントローラは、放射ビームごとにそのビームと隣接ビームとの間のクロスカップリングをモデル化する関数を使用して前記目標強度値を計算するよう構成されている、請求項１３に記載の装置。
15. 前記関数は、前記投影系に対する場所の各々の位置に依存する、請求項１４に記載の装置。

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