JP6446133B2 - アクチュエータ、位置決め装置、リソグラフィ装置、およびアクチュエータの製造方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年７月１１日に出願された欧州特許出願第１４１７６７４７．５号および２０１５年２月１６日に出願された欧州特許出願第１５１５５２４０．３号の利益を主張し、その全体が本明細書に援用される。

本発明は、アクチュエータ、位置決め装置、リソグラフィ装置、およびアクチュエータの製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標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）の製造に用いられる。

パターニングデバイスは、マスク支持構造によって支持されうる。リソグラフィ装置の使用に際し、マスク支持構造は、位置決め装置によって駆動されうる。位置決め装置は、マグネットアレイと複数のコイルをもつアクチュエータを備える。位置決め装置はできるだけ高い水準の加速度を達成可能であることが望まれる。しかし、力密度（すなわち、アクチュエータが生成する力のアクチュエータ質量に対する比）に制限があるため、アクチュエータが達成する加速度の水準が高まるにつれてアクチュエータの質量も増える。また、アクチュエータが生成する寄生力およびトルクができるだけ小さいことが望まれる。寄生力とは、アクチュエータが生成する力のうちアクチュエータが与えることを意図された位置決め力とは異なるものをいう。寄生力は位置決め装置の精度を低減させる。

望まれるのは、寄生力の所与の水準についてアクチュエータの力密度を高めることである。

本発明のある態様によると、アレイ状に配置され、各コイルアセンブリがコア室高さを有するコア室を画定する複数のコイルアセンブリと、対応する少なくとも１つのコイルアセンブリのコア室のコア室高さに沿って部分的に延在する少なくとも１つの磁性部材であって、磁性材料で形成された少なくとも１つの磁性部材と、を備えるアクチュエータが提供される。

本発明のある態様によると、アクチュエータを製造する方法であって、複数のコイルアセンブリの各々にコア室を画定することを備え、ここで、各コア室はコア室高さを有し、さらに、前記コイルアセンブリをアレイ状に配置することと、各コア室に、コア室のコア室高さに沿って磁性部材が部分的に延在するように、磁性材料で形成された少なくとも１つの磁性部材を設けることと、を備える方法が提供される。

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。各図面において対応する参照符号は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を示す。

従来技術のアクチュエータを示す。

本発明に係るアクチュエータの実施の形態を示す。 本発明に係るアクチュエータの実施の形態を示す。 本発明に係るアクチュエータの実施の形態を示す。 本発明に係るアクチュエータの実施の形態を示す。 本発明に係るアクチュエータの実施の形態を示す。 本発明に係るアクチュエータの実施の形態を示す。 本発明に係るアクチュエータの実施の形態を示す。

図６に示されるアクチュエータの部分拡大図を示す。

アクチュエータを有するステージシステムの実施の形態を示す。

転流角の関数としての駆動力および支持力を示す。

ステージシステムにおけるマグネットアレイ構成の更なる実施の形態を示す。 ステージシステムにおけるマグネットアレイ構成の更なる実施の形態を示す。 ステージシステムにおけるマグネットアレイ構成の更なる実施の形態を示す。

アクチュエータを有するステージシステムの実施の形態を示す。

傾斜したステージシステムを示す。

傾斜した受動バランスマス構成を示す。 傾斜した受動バランスマス構成を示す。 傾斜した受動バランスマス構成を示す。

図１は、本発明のある実施の形態に係るリソグラフィ装置１００を概略的に示す。リソグラフィ装置１００は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射、または、他の適する放射）を調整するよう構成されている照明システム（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を支持するよう構成され、いくつかのパラメータに従ってパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするよう構成されている第１位置決め装置ＰＭに接続されているマスク支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、を含む。またリソグラフィ装置１００は、基板（例えば、レジストで被覆されたウェーハ）Ｗを保持するよう構成され、いくつかのパラメータに従って基板Ｗを正確に位置決めするよう構成されている第２位置決め装置ＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴを含む。リソグラフィ装置１００は、さらに、パターニングデバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つ以上のダイを含む）目標部分Ｃに投影するよう構成されている投影システム（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳを含む。

照明システムＩＬは、放射の方向や形状の調整、または放射の制御のために、各種の光学素子、例えば屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、またはその他の形式の光学素子、若しくはそれらの任意の組み合わせを含んでもよい。

マスク支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡを支持する（すなわち、パターニングデバイスの重量を支える）。マスク支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡの向きやリソグラフィ装置１００の設計、あるいはパターニングデバイスＭＡが真空環境下で保持されるか否か等その他の条件に応じた方式でパターニングデバイスＭＡを保持する。マスク支持構造ＭＴは、機械的固定、真空固定、静電固定、またはパターニングデバイスを保持するその他の固定技術を用いることができる。マスク支持構造ＭＴは例えばフレームまたはテーブルであってよく、固定されていてもよいし必要に応じて移動可能であってもよい。マスク支持構造ＭＴは、パターニングデバイスＭＡが例えば投影システムＰＳに対して所望の位置にあることを保証してもよい。本書では「レチクル」または「マスク」という用語を用いた場合には、より一般的な用語である「パターニングデバイス」に同義であるとみなされうる。

本書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板Ｗの目標部分Ｃにパターンを形成すべく放射ビームＢの断面にパターンを付与するために使用可能ないかなるデバイスをも指し示すよう広く解釈されるべきである。例えばパターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを含む場合のように、放射ビームＢに付与されるパターンが基板Ｗの目標部分Ｃに所望されるパターンと厳密に一致していなくてもよいことに留意すべきである。一般には、放射ビームＢに付与されるパターンは、目標部分Ｃに形成される集積回路などのデバイスにおける特定の機能層に対応する。

パターニングデバイスＭＡは透過型であっても反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィの分野で周知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーが入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように個別に傾斜可能であるというものがある。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。

本書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に関して又は液浸液や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影システムＰＳをも包含するよう広く解釈されるべきであり、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはそれらの任意の組み合わせを含む。本書における「投影レンズ」との用語の使用はいかなる場合も、より一般的な用語である「投影システム」と同義とみなされうる。

照明システムＩＬは、放射ビームＢの角強度分布を調整するよう構成されたアジャスタＡＤを含んでもよい。一般には、照明システムＩＬの瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／又は内側半径範囲（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ-outer）」、「シグマ−インナ（σ-inner）」と呼ばれる）を調整することができる。加えて照明システムＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＮ等その他の各種構成要素を含んでもよい。照明システムＩＬは、ビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームＢを調整するために使用されてもよい。照明システムＩＬは、リソグラフィ装置１００の一部を構成するとみなされてもよいし、そうでなくてもよい。例えば、照明システムＩＬは、リソグラフィ装置１００に一体の部分であってもよいし、リソグラフィ装置１００とは別体であってもよい。後者の場合、リソグラフィ装置１００は照明システムＩＬを搭載可能に構成されていてもよい。照明システムＩＬは取り外し可能とされ、（例えば、リソグラフィ装置の製造業者によって、または他の供給業者によって）別々に提供されてもよい。

図示されるように、リソグラフィ装置１００は、（例えば透過型マスクを用いる）透過型である。これに代えて、リソグラフィ装置１００は、（例えば、上述の形式のプログラマブルミラーアレイ、または反射型マスクを用いる）反射型であってもよい。

リソグラフィ装置１００は、２つ（デュアルステージ）又はそれより多くの基板テーブルＷＴ（及び／または２つ以上のマスク支持構造ＭＴ、例えばマスクテーブル）を有する形式のものであってもよい。このような多重ステージ型のリソグラフィ装置１００においては、追加された基板テーブルＷＴ及び／またはマスク支持構造ＭＴは並行して使用されるか、あるいは１以上の基板テーブルＷＴ及び／またはマスク支持構造ＭＴが露光のために使用されている間に１以上の他の基板テーブルＷＴ及び／またはマスク支持構造ＭＴで準備工程が実行されてもよい。

パターニングデバイスＭＡは、マスク支持構造ＭＴに保持される。放射ビームＢは、パターニングデバイスＭＡに入射する。放射ビームＢは、パターニングデバイスＭＡによりパターン形成される。パターニングデバイスＭＡからの反射後に放射ビームＢは投影システムＰＳを通過する。投影システムＰＳは放射ビームＢを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦する。第１位置決め装置ＰＭと第１位置センサ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）は、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。第１位置センサは図１には明示されていない。第２位置決め装置ＰＷと位置センサＰＳ２（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）により、例えば放射ビームＢの経路に異なる目標部分Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。

一般にマスク支持構造ＭＴの移動は、第１位置決め装置ＰＭの一部を構成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現されうる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２位置決め装置ＰＷの一部を構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により実現されうる。ステッパでは（スキャナとは異なり）、マスク支持構造ＭＴはショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。パターニングデバイスＭＡは、マスクアライメントマークＭ_１、Ｍ_２を用いてアライメントされてもよい。基板Ｗは、基板アライメントマークＰ_１、Ｐ_２を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークＰ_１、Ｐ_２が専用の目標部分Ｃを占拠しているが、それらは目標部分Ｃ間の配置されてもよい（これはスクライブライン・アライメントマークとして公知である）。同様に、パターニングデバイスＭＡに複数のダイがある場合にはマスクアライメントマークＭ_１、Ｍ_２がダイ間に配置されてもよい。

液浸技術は投影システムＰＳの開口数ＮＡを増大させるために使用することができる。図１に示されるように、ある実施の形態ではリソグラフィ装置１００は、基板Ｗの少なくとも一部が例えば水などの比較的高い屈折率を有する液体で投影システムＰＳと基板Ｗとの間の空間を満たすよう覆われうる形式のものであってもよい。液浸液は、例えばパターニングデバイスＭＡと投影システムＰＳとの間などのリソグラフィ装置１００の他の空間に適用されてもよい。本書で使用される「液浸」との用語は、基板Ｗ等の構造体が液体に浸されなければならないことを意味するのではなく、液体が投影システムＰＳと基板Ｗとの間に露光中に配置されることを意味するにすぎない。

図１を参照すると、イルミネータＩＬはソースモジュールＳＯから放射ビームを受ける。例えば放射源がエキシマレーザである場合には、ソースモジュールＳＯとリソグラフィ装置１００とは別体であってもよい。この場合、ソースモジュールＳＯはリソグラフィ装置１００の一部を構成しているとはみなされなく、放射は、ビーム搬送系ＢＤを介してソースモジュールＳＯから照明システムＩＬへと受け渡される。ある実施の形態においては、ビーム搬送系ＢＤは例えば、適当な方向変更用のミラー及び／またはビームエキスパンダを含む。あるいはソースモジュールＳＯが例えば水銀ランプである場合には、ソースモジュールＳＯはリソグラフィ装置１００に一体に構成されていてもよい。ソースモジュールＳＯと照明システムＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射システムと総称されてもよい。

投影システムＰＳの最終要素と基板Ｗとの間に液体を提供する構成は３種類に大きく分類することができる。浴槽型の構成、いわゆる局所液浸システム、及びオールウェット液浸システムである。浴槽型の構成においては基板Ｗの実質的に全体と任意的に基板テーブルＷＴの一部とが液槽に浸される。

図１に示されるように液体供給システムには、投影システムＰＳの最終要素と基板Ｗ、基板テーブルＷＴまたはこれら両者との間の空間の境界の少なくとも一部に沿って延在する液体閉じ込め構造ＩＨが設けられている。

ある実施の形態においては、リソグラフィ装置１００は、少なくとも１つのアクチュエータ５１を備える。アクチュエータ５１は、マスク支持構造ＭＴなどの構成要素の位置を変化させるよう構成されている。上述のように、第１位置決め装置ＰＭは、マスク支持構造ＭＴの位置を変化させるよう構成されている。ある実施の形態においては、第１位置決め装置ＰＭがアクチュエータ５１を備える。ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、マスク支持構造ＭＴの向き及び／または位置を変化させるよう構成されている。ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、マスク支持構造ＭＴをＸＹ平面の全体及びＺ方向に移動させるよう構成されている。ここで、Ｚ方向は、鉛直方向を意味する。

ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、さらに、基板テーブルＷＴの位置を変化させるよう構成された第２位置決め装置ＰＷの機能を実行する。ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、第１位置決め装置ＰＭに加えて第２位置決め装置ＰＷでもある。

ある実施の形態においては、リソグラフィ装置１００は、コントローラ５００を備える。コントローラ５００は、センサ（図示せず）によりなされた計測結果に基づいてアクチュエータ５１を制御するよう構成されている。ある実施の形態においては、コントローラ５００は、マスク支持構造ＭＴがリソグラフィ装置１００内で所望の位置を有するように、マスク支持構造ＭＴを位置決めするようアクチュエータ５１を制御するよう構成されている。

ある実施の形態においては、マグネットアレイ５５が、アクチュエータ５１によって位置決めされる構成要素、例えばマスク支持構造ＭＴに固定されている。アクチュエータ５１は、マグネットアレイ５５に面する複数のコイルアセンブリ６０を備える。アクチュエータ５１は、コイルアセンブリ６０及びマグネットアレイ５５を備える。ある実施の形態においては、コイルアセンブリ６０は、アレイ状に配置され、マスク支持構造ＭＴに固定されたマグネットアレイ５５と実質的に平行である。ただし、マグネットアレイ５５がアクチュエータ５１によって位置決めされる構成要素に固定されていることは、必須ではない。例えば、ある実施の形態においては、コイルアセンブリ６０が、マスク支持構造ＭＴのような構成要素に固定されていてもよい。この場合、マグネットアレイ５５は、コイルアセンブリ６０に面するようにアクチュエータ５１の下方に位置してもよい。位置決めされる構成要素にアクチュエータ５１とマグネットアレイ５５のどちらが固定されるかは、状況に応じて選択されてもよい。設計者は、（１）位置決めされる構成要素にマグネットアレイ５５を接続する（マグネットアレイを移動させコイルアセンブリを静止させる）ことを望むのか、あるいは（２）位置決めされる構成要素にコイルアセンブリ６０を接続する（コイルアセンブリを移動させマグネットアレイを静止させる）ことを望むのかを選ぶことができる。

本発明のアクチュエータ５１は、マスク支持構造ＭＴの位置決め、またはリソグラフィ装置１００の他の構造に適用することができる。以下の説明においては本発明が、リソグラフィ装置１００において駆動されるマスク支持構造ＭＴ上のパターニングデバイスＭＡに主に言及して記述される。本発明は、パターニングデバイスＭＡ及びマスク支持構造ＭＴの位置決めという文脈には限定されない。例えば、本発明は、基板Ｗを支持する基板テーブルＷＴの位置決めに適用することができる。

図２は、従来技術のアクチュエータ５２を示す。図２に示される従来技術のアクチュエータ５２は、ローレンツ移動マグネットシステムの一部である。図２に示されるように、ローレンツ移動マグネットの従来技術のアクチュエータ５２は、マグネットアレイ５５、アレイ状に配置されたコイルアセンブリ６０、及び磁性背部４０を備える。コイルアセンブリ６０は、磁性背部４０に固定されている。

図２において、マグネットアレイ５５内の実線矢印は、マグネットアレイ５５の個別のマグネットの極性を表す。各コイルアセンブリ６０は、コア室６１を画定する。コア室６１は、コイルアセンブリ６０によって画定される領域である。コア室６１は、コイルアセンブリ６０がコア室６１まわりに巻き付けられているとみえるようにコイルアセンブリ６０の内側にある。コア室高さ６１ｄは、コイルアセンブリ６０の高さに一致する。コア室６１の幅は、コイルアセンブリ６１の内径に相当する。図２において、回路を形成する破線の矢印は、磁束を表す。

増加された加速度を提供できるローレンツ移動マグネットシステムを作るとすると、移動するアクチュエータ質量の大きさが副作用として大きくなる。より高い水準の加速度では、移動するアクチュエータ質量の大きさが問題となり、ケーブルスラブのサイズが（例えば、導体の厚みが増すために）問題でありうる。ケーブルスラブは、コイルアセンブリ６０を電源に接続する電気ケーブルにあたる。電源はコイルアセンブリに電力を供給する。電流がコイルアセンブリ６０を流れる。

図３は、本発明のある実施の形態に係るアクチュエータ５１の実施の形態を示す。図３に示されるように、ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、アレイ状に配置された複数のコイルアセンブリ６０を備える。各コイルアセンブリ６０は、コア室高さ６１ｄを有するコア室６１（コイルの目と呼ばれることもある）を画定する。

ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、少なくとも１つの磁性部材６２を備える。磁性部材６２は、対応する少なくとも１つのコイルアセンブリ６０のコア室６１のコア室高さ６１ｄに沿って部分的に延在する。磁性部材６２は、磁性材料で形成されている。磁性部材６２は、コア室６１の内側にある。コア室６１は、コイルアセンブリ６０の高さに相当するコア室高さ６１ｄを有する。磁性部材６２は、コア室６１を部分的に埋めている。コア室６１の空間部は、コイルアセンブリ６０の高さより小さい高さを有する。ただし、コア室６１は全体（すなわち、空間部及び磁性部材６２によって埋められた部分）として、コイルアセンブリ６０の高さに相当するコア室高さ６１ｄを有する。

磁性部材６２を設けることによって、アクチュエータ５１の効率が高まる。本発明のある実施の形態は、図２に示されるローレンツ移動マグネットの従来技術のアクチュエータ５２に比べて増加された力密度を達成するものと期待される。アクチュエータ５１の力密度は、アクチュエータ５１が生成する力をアクチュエータ５１の質量で除したものとして定義される。アクチュエータ５１の力密度を大きくすることによって、所与の質量のアクチュエータ５１が、より高い水準の加速度を達成することができる。本発明のある実施の形態は、より高い水準の加速度を所与の質量のアクチュエータ５１によって達成するものと期待される。

ある実施の形態においては、磁性部材６２の磁性材料、磁性部材６２の形状、磁性部材６２のサイズ、及び磁性部材６２の位置のうち少なくとも１つが、アクチュエータ５１の１つ又は複数のパラメータを選択するように選択されている。例えば、（図３に示されるように）磁性部材６２の高さＨをコア室高さ６１ｄから独立して選択することができる。磁性部材６２の高さＨは、磁性背部４０の平面に垂直な方向における磁性部材６２の寸法にあたる。

磁性部材６２の高さＨは、０より大きくコア室高さ６１ｄより小さい任意の値をとるよう選択することができる。磁性部材６２の高さＨは、アクチュエータ５１の１つ又は複数のパラメータを選択するように選択することができる。磁性部材６２の高さＨが大きいほど、アクチュエータ５１の力密度が大きくなる。しかし、磁性部材６２の高さＨが大きいほど、アクチュエータ５１の寄生力が大きくなる。磁性部材６２の高さＨをコア室６１のコア室高さ６１ｄから独立して選択可能であることによって、アクチュエータ５１の寄生力と力密度との間で選択をするようにアクチュエータ５１の構造を選ぶことができる。アクチュエータ５１の構造は、アクチュエータ５１の寄生力と力密度との間で望ましい妥協をすることができる。本発明のある実施の形態は、大きすぎる寄生力に悩まされることなくアクチュエータ５１の効率について改善を達成するものと期待される。これは、コイルアセンブリ６０のコア室６１に磁性部材６２を追加することによって達成することができる。

図３から図８に示されるように、ある実施の形態においては、各コイルアセンブリ６０が自身のコア室６１に磁性部材６２を有する。しかし、このことは必須ではない。ある実施の形態においては、いくつかのコイルアセンブリ６０に磁性部材６２が設けられ、他のコイルアセンブリ６０には磁性部材６２が設けられなくてもよい。

ある実施の形態においては、アクチュエータ５１の磁性部材６２のすべてが実質的に同一である。しかし、このことは必須ではない。例えば、図９に概略的に示されるように、磁性部材６２の磁性材料、サイズ、位置、及び形状は、複数のコイルアセンブリ６０にわたって変化していてもよい。

図４は、本発明に係るアクチュエータ５１の実施の形態を示す。図３に示されるアクチュエータ５１の構成要素の一部は、図３に示されるアクチュエータ５１の構成要素の一部と同一である。このことは図３及び図４において同じ参照番号を用いることによって表される。

図４において、マグネットアレイ５５に示される実線矢印は、マグネットアレイ５５の個別のマグネットの極性の方向を表す。極性の方向の配列は単なる例示である。図４において、マグネットアレイ５５は、ハルバッハ配列として構成されている。しかし、他の構成も可能である。例えば、ある実施の形態においては、マグネットアレイは、正弦波状の配列として構成されている。ある実施の形態においては、マグネットの極性の方向がある１つのマグネットから次のマグネットへと４５°回転している。ある実施の形態においては、マグネットアレイ５５は、周期的な配置を有する複数の個別のマグネットを備える。

図４に示されるように、ある実施の形態においては、各コイルアセンブリ６０は、積み重ねられた少なくとも２つのサブコイル６３を備える。少なくとも２つの積み重ねられたコイル６３を備えるコイルアセンブリ６０は、積層コイルアセンブリと称しうる。磁性背部４０に最も近いサブコイル６３は、背部コア区画６７を画定する。磁性背部４０から最も遠いサブコイル６３は、前部コア区画６８を画定する。

ある実施の形態においては、各コイルアセンブリ６０は、中間プレート６５を備える。中間プレート６５は、上記の少なくとも２つのサブコイル６３の間に位置する。コイルアセンブリ６０が２つより多くのサブコイル６３を備える場合には、コイルアセンブリ６０は、１つより多くの中間プレート６５を備えてもよい。例えば、コイルアセンブリ６０が４つのサブコイル６３を備える場合には、コイルアセンブリ６０は、それら４つのサブコイル６３同士の間に３つの中間プレート６５を備えてもよい。

図４に示されるように、ある実施の形態においては、コイルアセンブリ６０のコア室６１は、背部コア区画６７及び前部コア区画６８を備える。背部コア区画６７は、前部コア区画６８と磁性背部４０との間に位置する。背部コア区画６７と磁性背部４０との距離は、前部コア区画６８と磁性背部４０との差より小さい。

図４に示されるように、ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、隔離プレート６４を備える。図４に示されるように、ある実施の形態においては、磁性部材６２は、隔離プレート６４を貫通して延在している。隔離プレート６４は、各磁性部材６２が隔離プレート６４を貫通して延在することを許容する一連の穴を備えてもよい。

図４に示されるように、ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、閉鎖プレート６６を備える。閉鎖プレート６６は、コイルアセンブリ６０の一端に設けられている。ある実施の形態においては、閉鎖プレート６６は、マグネットアレイ５５に面する表面を提供する。複数のコイルアセンブリ６０は、閉鎖プレート６６と磁性背部４０の間にある。

ある実施の形態においては、隔離プレート６４、中間プレート６５、及び閉鎖プレート６６のうち１つ又は複数は、複数のコイルアセンブリ６０の温度を低下させるよう構成された冷却プレートである。ある実施の形態においては、冷却プレートは、コイルアセンブリ６０から熱を除去するよう構成された冷却媒体を収容する。例えば、冷却媒体は、水などの液体であってもよいし、または、空気または蒸発媒体などの気体であってもよい。

図５は、本発明に係るアクチュエータ５１の実施の形態を示す。図５に示されるように、ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、磁性背部４０を備える。ある実施の形態においては、複数のコイルアセンブリ６０は、磁性背部４０に固定されている。ある実施の形態においては、磁性部材６２は、磁性背部４０から間隔を空けている。磁性部材６２を磁性背部４０から間隔を空けて配置することによって、磁性部材６２は、磁性背部４０と直接には接続されていない。

磁性部材６２の形状、サイズ、及び位置は、アクチュエータ５１の１つ又は複数のパラメータを調整するように磁性背部４０から独立して選択することができる。磁性部材６２の磁性材料も寸法及び形状と同様に、アクチュエータ５１がある特定の機能または使用法に最適化されるように選択することができる。

図５に示されるように、ある実施の形態においては、隔離プレート６４は、磁性背部４０と磁性部材６２との間にある。隔離プレート６４は、磁性背部４０を磁性部材６２から分離する。磁性部材６２は、磁性背部４０と接触していない。磁性部材６２は、磁性部材６２と磁性背部４０がアクチュエータ５１において組み合わされる前に、磁性背部４０から分離した構成要素として製造されることができる。本発明のある実施の形態は、コア室６１内に磁性材料を有するアクチュエータ５１を製造することをより容易にするものと期待される。

ある実施の形態においては、アクチュエータ５１を製造する方法は、磁性部材６２を形成するよう磁性材料を研削することを備え、それにより少なくとも１つの磁性部材の形状及び少なくとも１つの磁性部材のサイズのうち少なくとも１つがアクチュエータの１つ又は複数のパラメータを選択するように選択されている。

ある実施の形態においては、隔離プレート６４は、複数のコイルアセンブリ６０を磁性背部４０から電気的に絶縁するよう構成されている。アクチュエータの使用時には電流がコイルアセンブリ６０を流れる。使用時には、磁性背部４０とコイルアセンブリ６０との間に電位差が生じる。ある実施の形態においては、磁性背部４０が接地されてもよい。リソグラフィ装置１００の使用時には、磁性背部４０とコイルアセンブリ６０との電位差は、約８００Ｖの領域となりうる。アクチュエータ５１の信頼性と安全性を改善するために、アクチュエータ５１は磁性背部４０とコイルアセンブリ６０との間に約２５００Ｖの領域の電位差で動作可能であることが望ましい。

コイルアセンブリ６０と磁性背部４０との間に電気的絶縁を提供することは困難でありうる（例えば図３参照）。隔離プレート６４がコイルアセンブリ６０を磁性背部４０から電気的に絶縁するよう構成されていることによって、アクチュエータ５１を製造することがより容易となる。磁性背部４０とコイルアセンブリ６０との間に電気的絶縁を提供する代替的な手段は高価となりうるが、それを設ける必要がない。本発明の図５の実施の形態は、コイルアセンブリ６０のコア室６１の内側に磁性材料を有するアクチュエータ５１を製造するコストを低減するものと期待される。

図５に示されるように、ある実施の形態においては、隔離プレート６４は、実質的に連続している。これが意味するのは、各磁性部材６２が貫通する穴を隔離プレート６４が含まないということである。対照的に、図４に示されるアクチュエータ５１は、隔離プレート６４に穴を含む。図４に示されるアクチュエータ５１においては、各磁性部材６２は、磁性背部４０から隔離プレート６４を通じて延在する歯のようである。

図５に示されるアクチュエータ５１においては、磁性部材６２は、磁性背部４０から分離して設けられている。各磁性部材６２は、コイルアセンブリ６０の内側に一体化されている。これは、アクチュエータ５１を製造することをより容易にする。コイルアセンブリ６０と磁性背部４０の間に電気的絶縁を提供することがより容易となる。コイルアセンブリ６０を隔離プレート６４、中間プレート６５、及び閉鎖プレート６６とともに成形することがより容易となる。コイルアセンブリ６０から分離した磁性背部４０を製造（例えば接着）することが可能となる。これは、アクチュエータ５１を製造することをより容易にする。磁性背部４０をコイルアセンブリ６０と同時に組み立てる必要がない。

ある実施の形態においては、磁性背部４０は、アレイ状に配置された複数のコイルアセンブリ６０の水平範囲より小さい。ある実施の形態においては、少なくとも１つの磁性部材６２は、磁性背部４０を越える。これは、仮に磁性部材６２が磁性背部４０と一体であったとしたら不可能である。磁性部材６２が磁性背部４０から独立していることによって、磁性背部４０を越えて延在するコイルアセンブリ６２のために磁性部材６２を設けることができる。このようにして、磁性背部４０のサイズをコイルアセンブリ６０のアレイに対して小さくすることによってアクチュエータ５１のサイズ及び質量を小さくすることができる。アクチュエータ５１の質量低減は、アクチュエータ５１の力密度に有利な効果をもたらすことができる。

磁性部材６２が磁性背部４０から分離していることは必須ではない。例えば、図３及び図４に示されるように、ある実施の形態においては、磁性部材６２は、磁性背部４０の一部である。

ある実施の形態においては、隔離プレート６４及び閉鎖プレート６６は、磁性部材６２をコア室６１内に収容するようにコイルアセンブリ６０の両端にある。磁性部材６２は全体的に隔離プレート６４及び閉鎖プレート６６によって封入されている。これは、コイルアセンブリ６０から磁性部材６２に向かう部分放電を制御し又は防止することをより容易にしうる。

図６は、本発明に係るアクチュエータ５１の実施の形態を示す。図６に示されるように、ある実施の形態においては、磁性部材６２の形状は、磁性部材６２が丸みを帯びた表面６９を有するように選択されている。図１０は、図８に示されるアクチュエータ５１の部分拡大図を示す。磁性部材６２の丸みを帯びた表面６９が図１０に示される。ある実施の形態においては、磁性部材６２の丸みを帯びた表面６９は、磁性背部４０とは反対側を向く。リソグラフィ装置１００の使用時には、磁性部材６２の丸みを帯びた表面６９は、マグネットアレイ５５に面する。磁性部材６２の形状は、アクチュエータ５１の１つ又は複数のパラメータを最適化するように選択されている。例えば、磁性部材６２が磁性背部４０とは反対側を向く丸みを帯びた表面６９を有することによって、アクチュエータ５１の力密度を顕著に減少させることなく、アクチュエータ５１が生成する寄生力を低減しうる。

図７は、本発明に係るアクチュエータ５１の実施の形態を示す。図７に示されるように、ある実施の形態においては、背部コア区画６７は、前部コア区画６８より大きい。ただし、これは必須ではない。ある実施の形態においては、背部コア区画６７は、前部コア区画６８より小さい。

ある実施の形態においては、磁性部材６２を収容するコア区画（例えば図７における背部コア区画６７）が、磁性部材を収容しない他方のコア区画（例えば図７における前部コア区画６８）より大きい。

磁性部材６２を収容する背部コア区画６７が磁性部材を収容しない前部コア区画６８より大きいことによって、磁性部材６２は、コア室６１のコア室高さ６１ｄの半分を超えて延在している。コア室６１ｄにおいて磁性部材６２がより長く延在しているほど、アクチュエータ５１の力密度は大きくなる。

図５及び図６に示されるように、ある実施の形態においては、背部コア区画６７が磁性部材６２を収容し、前部コア区画はいかなる磁性部材も収容していない。コア室６１の一部が磁性材料で満たされ、コア室６１の一部が磁性材料で満たされていない。磁性部材６２が背部コア区画６７にあることは必須ではない。

図７は、本発明に係るアクチュエータ５１の実施の形態を示す。図７に示されるように、ある実施の形態においては、前部コア区画６８が磁性部材６２を収容し、背部コア区画６７はいかなる磁性部材も収容していない。

図３から図８に示される構成における特徴は互いに組み合わせることができる。例えば、ある実施の形態においては、磁性部材６２は、（図６及び図８に示されるように）丸みを帯びた表面６９を有し、かつ磁性部材６２は、（図３及び図４に示されるように）磁性背部４０の一部である。

ある実施の形態においては、磁性部材６２の磁性材料は、軟磁性材料である。軟磁性材料は、比透磁率が１０より大きい材料をいう。ある実施の形態においては、軟磁性材料は、コバルト鉄磁性合金、ニッケル鉄磁性合金、純鉄、低炭素鋼、及び電炉鋼からなるグループから選択される。用語「純鉄」は、磁鉄、すなわち比較的不純物の少ない鉄を意味するのに使用される。その他の適する軟磁性材料も使用されうる。磁性部材６２の磁性材料は、アクチュエータ５１の具体的な機能または使用法に応じて選択されてもよい。

ある実施の形態においては、磁性部材６２の磁性材料は、磁性背部４０を形成する材料とは異なる。磁性背部４０は、例えば鉄などのフェライト材料から形成されてもよい。磁性部材６２は、軟磁性材料で形成されてもよい。

隔離プレート６４、中間プレート６５、及び閉鎖プレート６６が冷却プレートであることは必須ではない。ある実施の形態においては、アクチュエータ５１は、代替的な冷却システムを備える。例えば、ある実施の形態においては、アルミニウム構造が磁性背部４０内に設けられ、または磁性背部４０に取り付けられている。アルミニウム構造は、アクチュエータ５１から熱を除去する冷却媒体を収容する複数の冷却流路を備えてもよい。

ある実施の形態においては、コイルアセンブリ６０は、約１．５ｍの領域の長さにわたり延在していてもよい。したがってアクチュエータ５１を製造することが効率的かつ容易であることは重要である。磁性部材６２が磁性背部４０から分離していることによって、磁性背部４０の表面を実質的に平坦とすることができる。磁性部材６２が磁性背部４０の一部として形成される場合には、各コイルアセンブリ６０が突出する磁性部材６２を自身のコア室６１に備えるように複数の磁性部材６２を複数のコイルアセンブリ６０と整列させることは、困難でありうる。複数の突出する磁性部材６２を有する磁性背部４０を複数のコイルアセンブリ６０と組み合わせる場合には、例えばコイルアセンブリ６０が埋め込まれるときに磁性背部４０とコイルアセンブリ６０の間に気泡が捕らわれる可能性がある。こうした気泡は望まれない。磁性背部４０から分離した物品として磁性部材６２を設けることによって、アクチュエータ５１の製造中に気泡が形成される可能性は低減される。

磁性部材６２を磁性背部４０から分離して隔離プレート６４を設けることによって、磁性背部４０と隔離プレート６４との界面が単純になる。これにより、アクチュエータ５１の製造時の公差の厳密さを緩和することができる。

ある実施の形態においては、磁性部材６２の高さは、コア室６１（すなわちコイルの目）において利用可能な高さ（すなわちコア室高さ６１ｄ）から独立して選択することができる。フェライト部とも称しうる磁性部材６２は、アクチュエータ５１の設計を具体的な力密度及び寄生力に調整する選択条件として製造時に使用することができる。磁性部材６２の断面形状も、図２に示されるローレンツ移動マグネットの従来技術のアクチュエータ５２に対して改善された力密度に寄与しつつ、低い寄生力をもたらすよう調整可能である。

一方のコア区画がいかなる磁性部材も収容しないことは必須ではない。ある実施の形態においては、背部コア区画６７及び前部コア区画６８の両方が磁性部材６２を収容する。各コイルアセンブリ６０には、複数の磁性部材６２が設けられてもよい。

ある実施の形態においては、コア室高さ６１ｄは、約１０ｍｍから約２５０ｍｍの領域にあってもよい。ある実施の形態においては、磁性部材６２は、約１ｍｍから約１０ｍｍの領域にある高さを有してもよい。ある実施の形態においては、隔離プレート６４、中間プレート６５、及び閉鎖プレート６６のうち１つ又は複数は、約１ｍｍから約２ｍｍの領域にある厚さを有してもよい。ある実施の形態においては、マグネットアレイ５５は、約７５ｍｍの磁気的周期を有する。磁気的周期は、マグネットアレイ５５内で同一の極性方向を有する個別のマグネットの中心間距離に相当する。ある実施の形態においては、コア室６１の幅は、約５ｍｍから約２０ｍｍの領域にあり、例えば約１０ｍｍである。

ある実施の形態においては、磁性部材６２の材料、形状、サイズ、及び位置によって選択されるアクチュエータ５１のパラメータは、力密度、スティープネス、法線力、インダクタンス、及びＫファクタリップルのうち１つ又は複数を含む。法線力及びＫファクタリップルは、アクチュエータ５１の寄生力である。法線力は、磁性背部４０とマグネットアレイ５５との間の引力である。スティープネスは、一般のアクチュエータ／モータの「効率」のパラメータであり、本技術分野における文献でよく用いられる。スティープネスは、アクチュエータ５１が生成する力をコイルアセンブリ６０内での消費電力で除したものの二乗で定義される。スティープネスの値が大きければ、アクチュエータ５１が大きな力を低消費で生成することを表す。

使用時には、マグネットアレイ５５はコイルアセンブリ６０に対して水平に移動しうる。この相対移動の間に、磁性背部４０とマグネットアレイ５５との間の引力が変化しうる。それは例えばマグネットアレイ５５のマグネットの極性の方向が変化するためである。この引力は、アクチュエータ５１を備える位置決め装置の精度を低下させうる。この現象はコギングとも称されうる。本発明の実施の形態は、同じ力密度の公知のアクチュエータに対しコギングの低下を達成するものと期待される。

図２に示されるローレンツ移動マグネットの従来技術のアクチュエータ５２においては、コイルアセンブリ６０のコア室６１に磁性部材がない。電流がコイルアセンブリ６０に供給されマグネットアレイ５５がコイルアセンブリ６０に対して水平に動くとき、マグネットアレイ５５とコイルアセンブリ６０との間に働く寄生力は小さい。しかしながら、磁性部材６２が設けられた場合、そうした寄生力はより大きくなる。磁性部材６２が設けられた場合には、力密度の増加と寄生力の増加との間に均衡がある。

本発明における磁性部材６２を設ける効果を計測するためにシミュレーションが行われた。シミュレーション結果が示すのは、コア室６１に磁性部材６２を追加することによって、アクチュエータ５１の力密度が増加し電力消費が低減されることである。電力消費とは、アクチュエータ５１がある力を生成するときコイルアセンブリ６０において消費される電力の大きさである。コイルアセンブリ６０において電力が消費されコイルアセンブリ６０が加熱される。電力消費の大きさはアクチュエータ５１の熱性能とも称される。シミュレーション結果は、電力消費が例えば３５％低減されうることを示している。

アクチュエータ５１の熱性能は、アクチュエータ５１の力密度を制限する因子でありうる。アクチュエータ５１の熱性能は、コイルアセンブリ６０内での電力消費に関係づけられる。電力消費を小さくすることによって、アクチュエータ５１の力密度が増加する。シミュレーション結果は、磁性部材６２を設けることによって、力密度が例えば約２０％増加しうることを示している。

磁性部材６１で埋められていないコア室６１の容積は、磁気回路にエアギャップを提供する。本発明においては、コア室６１の一部がいかなる磁性材料でも埋められていないので、こうしたエアギャップが存在する。エアギャップを設けることによって、仮にコア室６１の全体が磁性部材６２で埋められた場合に比べて法線力が小さくなる。シミュレーション結果は、本発明の実施の形態が、図２に示されるローレンツ移動マグネットの従来技術のアクチュエータ５２と同様の法線力を達成するものと期待されることを示している。これは、本発明の改善された力密度によるものである。改善された力密度が意味するのは、アクチュエータ５１が同じ水準の力を提供しつつアクチュエータ５１（及びマグネットアレイ５５）の容積を小さくすることができるということである。アクチュエータ５１の総容積を低減することによって、総法線力が低減される。

本発明のある実施の形態は、寄生力に対する力密度の比の増加を達成するものと期待される。この比は、磁性部材６２の材料、形状、サイズ、及び位置によって制御可能である。磁性部材６２の材料、形状、サイズ、及び位置は、アクチュエータ５１の適用対象に適するように選択されることができる。

以下のテーブル１は、磁性部材６２の高さＨの増加の効果を示す。磁性部材６２の高さＨは、コア室高さ６１ｄに沿って磁性部材６２がどこまで延在しているかを表す。テーブル１の結果は、コア室高さ６１ｄが約１６ｍｍとしたシミュレーションに基づく。
テーブル１

テーブル１の最初の行は、磁性部材６２を有しない（例えば図２に示される）従来技術のアクチュエータ５２について規格化した値を示す。そのためテーブルに示される値は無次元である。テーブル１の他の行はすべて、その規格化値と比較したものである。

スティープネスは、アクチュエータ５１が生成する力をコイルアセンブリ６０内での消費電力で除したものの二乗で定義される。スティープネスはできるだけ大きいことが望ましい。テーブル１が示すのは、磁性部材６２の高さＨが大きくなるとともにスティープネスが望ましく顕著に改善するということである。スティープネスが改善するのと同じ比率で電力消費が低下する。

コア室６１の内側に磁性部材６２を設けることによって、法線力は（図２に示される従来技術のアクチュエータ５２に対して）増加するが、コア室６１の全体が磁性背部４０の磁性材料で満たされたアクチュエータに比べると約１／４の低さに留まる。

力密度は、磁性部材６２の高さＨの増加とともに望ましく増加する。これは、より軽く、よりコンパクトなアクチュエータ設計を可能にする。

本発明のアクチュエータ５１が生成する寄生力は、磁性部材６２の高さＨの増加とともに増加する。しかし、寄生力は、コア室６１の全体が磁性背部４０の磁性材料で満たされた同様のサイズのアクチュエータの寄生力よりも実質的に低く留まる。

シミュレーション結果は、コア室６１の全体が磁性背部４０の磁性材料で満たされたアクチュエータに比べてコギングが約１／１５に低減されうることを示している。

Ｋファクタリップルは、アクチュエータ５１が生成することを意図された力に対してアクチュエータ５１が生成する力を変化させる寄生力である。Ｋファクタリップルは、意図された力の変動に相当する。Ｋファクタリップルは、少なくとも部分的に周期的である。本発明のＫファクタリップルの周期的成分は、コア室６１の全体が磁性背部４０の磁性材料で満たされたアクチュエータのものに比べて、より正弦波状である。本発明の実施の形態は、Ｋファクタリップルを例えばソフトウェア制御アルゴリズムを用いて補償することをより容易にするものと期待される。Ｋファクタリップルは、Ｋファクタの変動に関係する。Ｋファクタは、コイルアセンブリ６０を流れる電流に対しアクチュエータ５１が生成する力の比と定義される。Ｋファクタ＝力／電流である。アクチュエータ５１の力はコイルアセンブリ６０とマグネットアレイ５５の相対位置に関して一定ではない。マグネットアレイ５５のマグネットは、ある関連した磁束密度を有し、これはある振幅をもつ。コイルアセンブリ６０は、ある関連した電流密度を有し、これはある振幅をもつ。磁束密度の振幅と電流密度の振幅はマグネットアレイ５５とコイルアセンブリ６０の相対位置に応じて変化する。アクチュエータ５１が生成する力は磁束密度の振幅と電流密度の振幅に依存する。そのため、アクチュエータ５１が生成する力はマグネットアレイ５５とコイルアセンブリ６０の相対位置に応じて変化する。

本発明は、ロングストロークＬｏＳの位置決めシステム、例えば、少なくとも一方向に１００ｍｍを超える範囲をもつ位置決めシステムに適用可能である。本発明は、ショートストロークＳＳの位置決めシステム、例えば、少なくとも一方向望ましくは全ての方向に１０ｍｍ未満の範囲をもつ位置決めシステムに適用可能である。

露光波長を短くし、従って最小の印刷可能なサイズを小さくするために、極紫外（ＥＵＶ）放射源を使用することが提案されている。ＥＵＶ放射は、１０〜２０ｎｍの範囲内、例えば１３〜１４ｎｍの範囲内の波長を有する電磁放射である。さらに、１０ｎｍ未満の波長、例えば６．７ｎｍまたは６．８ｎｍといった５〜１０ｎｍの範囲内の波長をもつＥＵＶ放射を使用することができるかもしれないことも提案されている。こうした放射は極紫外放射または軟Ｘ線放射と名付けられている。ありうる源には例えば、レーザ生成プラズマ源、放電プラズマ源、または、電子蓄積リングにより供給されるシンクロトロン放射に基づく源が含まれる。

図１１は、本発明のある実施の形態に係るステージシステムを示す。ステージシステムは、可動体、マグネットアレイ５５、コイルアセンブリ６０、及び磁性背部４０を有する。可動体は、マスク支持構造ＭＴまたは基板テーブルＷＴであってもよい。マグネットアレイ５５は可動体に接続されている。コイルアセンブリ６０はｙ方向に細長く、可動体をｙ方向に駆動するようマグネットアレイ５５と協働するように配置されている。ｙ方向に細長いというのは、多数のコイルがｙ方向に沿って隣どうしに配列されていることを意味する。コイルアセンブリ６０及びマグネットアレイ５５は既述の任意の実施の形態に係るアクチュエータ５１を形成する。あるいは、コイルアセンブリ６０及びマグネットアレイ５５は図２に示される従来技術のアクチュエータ５２を形成する。コントローラ５００は、ｙ方向に沿って可動体を移動させる駆動力Ｆｙを生成するとともに可動体を少なくとも部分的に支持する支持力Ｆｚを生成するようにコイルアセンブリ６０を転流するよう設けられている。

駆動力Ｆｙ及び支持力Ｆｚは異なる方向である。駆動力Ｆｙは水平面内にあり、例えば投影システムＰＳの光軸に垂直な方向にある。支持力Ｆｚは鉛直でありうる。駆動力Ｆｙ及び支持力Ｆｚは、互いに垂直であってもよい。支持力Ｆｚは、コイルアセンブリ６０に面するマグネットアレイ５５の表面に垂直であってもよい。

コントローラ５００は、コイルアセンブリ６０における複数のコイルの各々に電流を供給してもよい。コイルに対してマグネットアレイ５５を移動させる駆動力Ｆｙを生成するために、コントローラ５００は、コイルを転流する必要がある。転流は、コイルの各々にある電流振幅及びある電流位相で電流を供給することによって行われる。電流位相はコイルアセンブリ６０に対するマグネットアレイ５５の位置に依存する。例えば、電流位相とコイルアセンブリ６０に対するマグネットアレイ５５の位置との依存性は正弦波形状でありうる。この例においては、電流のプロファイルが正弦波形状である電流をコイルの各々に与えることによって３つのコイルが転流される。正弦波形状の振幅は３つのコイルそれぞれに同一であるが、正弦波形状の位相は第１コイルが０°であり、第２コイルが１２０°であり、第３コイルが２４０°である。

転流の一例は本書の付属書類に述べられた等式（１）：

により与えられる。等式（１）は、次のパラメータを有する。Ｉ_ｐｅａｋはコイルアセンブリ６０のあるコイルを流れる最大電流であり、ｐはコイルアセンブリ６０に対するマグネットアレイ５５の位置であり、τはマグネットのピッチ、すなわちマグネットアレイ５５におけるＮ極とそれに最も近いＳ極との距離であり、φは転流角であり、ｉはそのコイルの位相である。この例においては三相の転流がある。よって三相それぞれについて電流Ｉを決定するには、等式（１）を三回用いなければならない。一度目は第１位相についてｉ＝１とし、次は第２位相についてｉ＝２とし、その次は第３位相についてｉ＝３とする。各位相は単一のコイルによって、またはコイルアセンブリ６０における多数のコイルによって実現されうる。

公知のアクチュエータにおいては、転流角φは、最大の効率を達成すべく駆動力Ｆｙを最大化するように設定される。しかし、本発明者らは、駆動力Ｆｙを最大にする転流角φから外れた場合に、転流角φが可動体を支持する支持力Ｆｚを生成するために使用可能であることを発見した。

図１２には、転流角φに対する駆動力Ｆｙと支持力Ｆｚの関係の一例が与えられている。転流角φが０°のとき、駆動力Ｆｙが最大値であり、支持力Ｆｚがゼロである。転流角φを変化させることによって、駆動力Ｆｙを犠牲にして支持力Ｆｚを増加することができる。極端な状況では、転流角φが９０°のとき支持力Ｆｚが最大値であり駆動力Ｆｙがゼロである。

可動体が例えば５ｇまたは１０ｇまたは４０ｇまたは８０ｇまたはそれより大きい高加速度（ここでｇは約９．８１ｍ／ｓ^２である標準重力値に相当する）で移動する必要がある場合、駆動力Ｆｙは支持力Ｆｚよりも実質的に大きい。支持力Ｆｚは重力に抗することを求められているから、支持力Ｆｚは典型的に可動体を１ｇで加速する場合を超えないであろう。

転流角φの関数としての駆動力Ｆｙと支持力Ｆｚとの関係が正弦波形状であるから、図１２からわかることは、小さい支持力Ｆｚには小さい転流角を要するということである。例えば１°〜５°の転流角である。こうした小さい転流角は駆動力Ｆｙに実質的に影響しない。例えば、駆動力Ｆｙの減少は１％未満である。

よって、駆動力Ｆｙに実質的に影響することなく、可動体の重量及びマグネットアレイ５５の重量が支持力Ｆｚによって支持されうる。可動体を支持力Ｆｚで支持することには、可動体を支持するベアリングを省略しうるという利点がある。こうしたベアリングを省略することで可動体の重量が減り、そのためアクチュエータ５１が可動体を加速するのに必要な電力が少なくなる。こうしたベアリングの省略がとくに有利なのは、可動体が真空環境に適用される場合である。真空環境においては、ベアリングを真空環境から分離するためにベアリングにはシールが必要とされうる。シールはベアリングからのパーティクルまたは気体流れが真空環境に入るのを防止しうる。

またシールは可動体とコイルアセンブリ６０の間にある剛性を有しうる。可動体の鉛直位置を測定して所望の支持力Ｆｚを生成するよう転流角φを制御することによって、所望の剛性を可動体とコイルアセンブリ６０の間に電子的に生成することができる。このよううな電子的に生成された剛性はマグネットアレイ５５の位置制御を乱す外力を避けるのに有利でありうる。

可動体には更なるマグネットアレイ５５Ａが設けられてもよい。更なるマグネットアレイ５５Ａはマグネットアレイ５５と同様であってもよい。更なるマグネットアレイ５５Ａは、マグネットアレイ５５からある距離に配置されている。図１１においては、マグネットアレイ５５と更なるマグネットアレイ５５Ａとの間にｘ方向にあるオフセットがある。更なるコイルアセンブリ６０Ａが更なるマグネットアレイ５５Ａと協働するよう設けられている。更なるコイルアセンブリ６０Ａは、コイルアセンブリ６０と同様であってもよい。更なるコイルアセンブリ６０Ａは、磁性背部４０ａに接続されていてもよい。更なるコイルアセンブリ６０Ａ及び更なるマグネットアレイ５５Ａは、更なる駆動力Ｆｙ２及び更なる支持力Ｆｚ２を生成するよう配置されている。

駆動力Ｆｙ及び更なる駆動力Ｆｙ２を使用する場合、可動体はｚ方向まわりに回転されうる。支持力Ｆｚ及び更なる支持力Ｆｚ２を使用する場合、可動体はｙ方向まわりに回転されうる。

ある実施の形態においては、コイルアセンブリ６０は、ｙ方向に延在している。コイルアセンブリ６０は、ｙ方向に沿って隣どうしに配列された複数のコイルを有する。複数のコイルは少なくとも２つのグループで転流される。それらグループの各々は、他のグループから独立して支持力Ｆｚを生成することが可能である。各グループが生成する支持力Ｆｚどうしはｙ方向にオフセットがあるから、可動体はｘ方向まわりに回転されうる。各グループは別々の増幅器に接続され、例えば三相増幅器に接続されてもよい。あるグループ内の各コイルが別々の増幅器に接続されてもよい。同じ電流位相が求められる別のグループのコイルが同じ増幅器に接続されてもよい。

ある実施の形態においては、支持力Ｆｚは、例えば力センサを使用して測定された力から決定されることができる。このような測定された力は、図１６に示される、２つの力センサ７０Ａ，７０Ｂがマスク支持構造ＭＴとマグネットアレイ５５，５５Ａとの間に配置された構成を使用して取得することができる。こうした実施の形態は、例えばモータ構成要素の特性及びモータ部分の位置決めにおいて公差が小さいことに起因して駆動力Ｆｙのうちある小さい比率がｚ方向のような他の方向に励起されうる場合に有利でありうる。こうした不所望の力は「寄生力」と表される。図１６に示されるその他の特徴についての説明は例えば図１１を参照されたい。力センサによって測定された力は、寄生力を補償するフィードバック構成における追加の制御ループにおいて使用されることができる。ある実施の形態においては、力センサによって測定された力は、オンラインで測定され、力コントローラによってモータにフィードバックされる。図１６には２つの力センサ７０Ａ，７０Ｂが示されているが、少なくとも１つの力センサを含むことが有益であり、よって本発明は２つの力センサを有する実施の形態には限定されないことに留意されたい。ある代替的な実施の形態においては、測定された力は、力コントローラによる転流アルゴリズムにフィードバックされる。ある方向には力が存在しないことが意図され、かつその方向に力が測定された場合には、その測定された力は寄生力とみなされる。ある力が意図される場合、その意図される力と測定された力との差は寄生力とみなされるものとみなされる。あるいは、何回かの実験において誘起された力を測定し、その結果生じる力をオフラインで決定することも可能である。一例として、何回かの実験の間、マスク支持構造ＭＴが種々の加速度を用いて種々の位置で移動されてもよい。その結果生じる力は、位置及び加速度の関数として例えばルックアップテーブルに保存される。使用時には、保存された力がモータ入力に与えられ、それにより不所望の寄生力を補償してもよい。更なる代替的な実施の形態においては、コイルアセンブリとマグネットアレイとの間の実際のギャップを測定することも可能であり、または例えばマスク支持構造ＭＴを支持するエアベアリングの実際のギャップが測定されてもよい。エアベアリングはある剛性を表すから、ギャップの寸法変化に起因して生じる力を決定することができる。あるいは、エアベアリングにおける圧力及び流れの測定結果から力を推定することができる。

上述の各構成を組み合わせる場合、可動体は、コントローラ５００によって少なくとも５自由度、すなわちｙ及びｚの並進移動とｘ、ｙ、及びｚまわりの回転を制御可能である。可動体を６自由度のすべてにおいて制御するために、追加のアクチュエータが可動体をｘ方向に駆動するよう追加されてもよい。

図１１に示されるように、アクチュエータ５１がもう１つのコイルアセンブリすなわちコイルアセンブリ６０Ｂを備えてもよい。コイルアセンブリ６０Ｂは、磁性背部４０Ｂに接続されていてもよい。コイルアセンブリ６０Ｂは、駆動力Ｆｙ及び支持力Ｆｚに寄与するようマグネットアレイ５５と協働する。マグネットアレイ５５は、コイルアセンブリ６０とコイルアセンブリ６０Ｂの間にある。コイルアセンブリ６０Ｂを追加することによって、所望の駆動力Ｆｙ及び所望の支持力Ｆｚのためにコイルアセンブリ６０を流れる電流を減らすことができる。あるいは、コイルアセンブリ６０及びコイルアセンブリ６０Ｂは、より大きい駆動力Ｆｙ及びより大きい支持力Ｆｚを生成するために一緒に使用することもできる。

コイルアセンブリ６０Ｂを追加することには別の利点もありうる。可動体がｚ方向においてコイルアセンブリ６０から離れる向きに移動する場合、コイルアセンブリ６０とマグネットアレイ５５の間のギャップが広がる。ギャップが広くなると、コイルアセンブリ６０により駆動力Ｆｙを生成する効率が低下する。しかし、同時に、マグネットアレイ５５とコイルアセンブリ６０Ｂとの間のギャップは狭くなる。より小さいギャップは、コイルアセンブリ６０Ｂにより駆動力Ｆｙを生成する効率を高める。そのためコイルアセンブリ６０Ｂを追加することによって、可動体のｚ方向における移動の副作用が軽減されうる。同様にして、追加のコイルアセンブリ６０Ｃが、コイルアセンブリ６０Ａとコイルアセンブリ６０Ｃの間にマグネットアレイ５５があるように配置されてもよい。追加のコイルアセンブリ６０Ｃは磁性背部４０Ｃに接続されてもよい。

図１１に示されるように、単一のマグネットアレイ５５があり、コイルアセンブリ６０に面するマグネットアレイ５５の表面は水平である。その結果、支持力Ｆｚは鉛直方向である。図１３から図１５は、支持力Ｆｚを鉛直方向とは異なる方向に提供するマグネットアレイ５５の更なる構成を示す。

図１３は、図１１の可動体を示す。しかし、ここでは、可動体の一方側に２つのマグネットアレイ、すなわちマグネットアレイ５５及びマグネットアレイ５５Ｂが備えられている。マグネットアレイ５５は、駆動力Ｆｙ及び支持力Ｆｚを生成するようコイルアセンブリ６０と協働するよう設けられている。マグネットアレイ５５Ｂは、駆動力Ｆｙ及び支持力Ｆｚに寄与するようコイルアセンブリ６０Ｂと協働するよう設けられている。可動体の他方側には、マグネットアレイ５５Ａ，５５Ｃがある。マグネットアレイ５５Ａは、更なる駆動力Ｆｙ２及び更なる支持力Ｆｚ２に寄与するようコイルアセンブリ６０Ａと協働するよう設けられている。マグネットアレイ５５Ｃは、更なる駆動力Ｆｙ２及び更なる支持力Ｆｚ２に寄与するようコイルアセンブリ６０ｃと協働するよう設けられている。

図１４は、可動体の上面と角度αをなすマグネットアレイ５５及びマグネットアレイ５５Ｂを示す。１つの支持力Ｆｚに代えて、２つの支持力すなわち支持力Ｆｚ１，Ｆｚ２がある。支持力Ｆｚ１は、＋ｚ方向及び−ｘ方向に向けられている。支持力Ｆｚ２は、−ｚ方向及び−ｘ方向に向けられている。支持力Ｆｚ１，Ｆｚ２を制御することによって、可動体をｘ方向及びｚ方向の両方に移動することができる。角度αに依存して、支持力Ｆｚ１，Ｆｚ２の方向を設定することができる。角度αは、４５度、または７５度、またはその他の適切な任意の角度であってもよい。代案として、マグネットアレイ５５及びマグネットアレイ５５Ｂのうち一方のみが角度αをなす。マグネットアレイ５５及びマグネットアレイ５５Ｂの他方は水平であってもよい。この代案においては、マグネットアレイ５５及びマグネットアレイ５５Ｂのうち角度αをなす一方が支持力Ｆｚ及びｘ方向の力を提供する一方、マグネットアレイ５５及びマグネットアレイ５５Ｂのうち水平な他方は支持力Ｆｚを提供しｘ方向の力を提供しない。マグネットアレイ５５，５５Ｂと同様にマグネットアレイ５５Ａ，５５Ｃが配置されてもよい。

図１５は、マグネットアレイ５５が水平でありマグネットアレイ５５Ｂが可動体の上面に９０度の角度をなす実施の形態を示す。この実施の形態においてはマグネットアレイ５５Ｂが生成する支持力Ｆｚはｘ方向にのみ向けられており、Ｆｘと表記する。ｘ方向が重力に垂直である場合、力Ｆｘは可動体の重量をまったく支持しない。その代わりに、力Ｆｘは、可動体をｘ方向に加速するのに使用することができる。マグネットアレイ５５，５５Ｂと同様にマグネットアレイ５５Ａ，５５Ｃが配置されてもよい。

可動体の所望の移動範囲に応じて、図１３から図１５の実施の形態のうちいずれかが選択されてもよい。例えば、ｘ方向に広い移動範囲が求められる場合には、図１３の実施の形態が有利でありうる。なぜなら、マグネットアレイ５５，５５Ｂと対応するコイルアセンブリ６０，６０Ｃとの間のギャップが変わらないからである。アクチュエータ５１の高効率がｘ方向の移動範囲全体にわたって達成される。図１４及び図１５の実施の形態は、ｘ方向に実質的な力が求められる場合に有利でありうる。角度αのために、マグネットアレイ５５，５５Ｂと対応するコイルアセンブリ６０，６０Ｃとの間のギャップが可動体のｘ位置及びｚ位置に依存する。

可動体に例えば２つのマグネットアレイ５５，５５Ｂよりも多数を追加することによって、図１３から図１５の実施の形態が組み合わされてもよい。

上述の実施の形態におけるコイルアセンブリ６０〜６０Ｃは、バランスマスＢＭに結合されていてもよい。コイルアセンブリ６０〜６０Ｃの結合は、バランスマスに直接なされてもよいし、間接的であってもよい。間接的な結合は例えば、磁性背部４０〜４０Ｃまたは何らかの他の構成要素を介してもよい。バランスマスは、駆動力Ｆｙまたは支持力Ｆｚに起因する反力の少なくとも一部を、可動体が加速される方向とは反対の方向に加速することによって、吸収しうる。典型的に、バランスマスは、可動体よりも大きく、例えば１０倍ないし１００倍大きい質量を有する。

具体的な適用に際し、バランスマスＢＭを支持フレームＳＦに対し角度をなして配置することが望まれる場合がある。すなわち、バランスマスの移動方向は重力方向に垂直ではない。こうしたバランスマスの構成は、「傾斜バランスマス」と称される。マスク支持構造ＭＴ及び角度αをなす傾斜バランスマスの一例が図１７に示されている。図示されているマスク支持構造の部分は、ショートストロークＳＳ、ロングストロークＬｏＳ、及びバランスマスＢＭである。これら部分の機能は本書において上述した。しかしながら、こうした構成は、バランスマスＢＭに作用する重力の負荷を克服するのに消費電力の大きいアクチュエータを必要とするという不利益をもたらしうる。一例として、バランスマスＢＭの質量が８００ｋｇ、角度αが３０度である場合、総重力負荷はおよそ、Ｆ_ＧＣ＝８００・１０・ｓｉｎ（３０°）＝２７４０Ｎである。したがって、重力負荷を補償することのできる受動システムを導入することが望まれる。加えて、比較的小型の電磁アクチュエータ（図示せず）が、バランスマスの所望の位置の小さい力変動（すなわちドリフトに起因する）を補償するよう受動システムに追加される。図１８から図２０は、傾斜した受動バランスマス構成の例を示す。図１８においては、バランスマスマグネットシステムがバランスマスＢＭに接続されている。バランスマスマグネットシステムは、第１極性方向を有する第１バランスマスマグネットシステム７５Ａと、第２極性方向を有する第２バランスマスマグネットシステム７５Ｂとを備える。第２極性方向は第１極性方向と実質的に反対である。支持フレームマグネットシステムが支持フレームＳＦに接続されている。支持フレームマグネットシステムは、第１極性方向を有する第１支持フレームマグネットシステム７６Ａと、第１極性方向と実質的に同様の極性方向を有する第２支持フレームマグネットシステム７６Ｂとを備える。ある実施の形態においては、第１支持フレームマグネットシステム７６Ａ及び第２支持フレームマグネットシステム７６Ｂの極性方向は、第２バランスマスマグネットシステム７５Ｂの第２極性方向と実質的に等しい。バランスマスマグネットシステム及び支持フレームマグネットシステムを正確な寸法に設計することにより、重力負荷と概ね等しい受動力が得られうる。図１９及び図２０は、バランスマスに作用する重力負荷を受動的に補正することのできるバランスマスマグネットシステム（各図において、７５Ａ，７５Ｂ、及び、７５Ａ，７５Ｂ，７５Ｃ）及び支持フレームマグネットシステム（各図において、７６Ａ、及び、７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ）の代替的な実施の形態を示す。

本明細書ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用を例として説明しているが、本書に説明されたリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁区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）、薄膜磁気ヘッド等の製造など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。当業者であればこれらの他の適用に際して、本書における「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。本書に言及される基板は、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、その場合には本書における基板という用語は処理済みの多数の層を既に含む基板をも意味する。

本書において「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長を有する）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５から２０ｎｍの範囲の波長を有する）含むあらゆる種類の電磁放射、さらにはイオンビームまたは電子ビーム等の粒子ビームを包含する。

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。上述の説明は例示であり、限定を意図しない。よって、後述の特許請求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、関連技術の当業者には明らかなことである。

Claims (21)

1. アレイ状に配置され、各コイルアセンブリがコア室高さを有するコア室を画定する複数のコイルアセンブリと、
   磁性背部と、
   対応する少なくとも１つのコイルアセンブリのコア室のコア室高さに沿って部分的に延在する少なくとも１つの磁性部材であって、磁性材料で形成された少なくとも１つの磁性部材と、を備え、
   前記複数のコイルアセンブリが前記磁性背部に結合され、前記少なくとも１つの磁性部材が前記磁性背部から間隔を空けているアクチュエータ。
2. 前記少なくとも１つの磁性部材の形状、前記少なくとも１つの磁性部材のサイズ、前記少なくとも１つの磁性部材の位置、及び前記少なくとも１つの磁性部材の前記磁性材料のうち少なくとも１つが、前記アクチュエータの１つ又は複数のパラメータを選択するように選択されている請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記磁性背部と前記少なくとも１つの磁性部材との間に隔離プレートを備える請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記隔離プレートは、前記磁性背部から前記複数のコイルアセンブリを電気的に及び／または熱的に隔離するよう構成されている請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記磁性背部は、前記少なくとも１つの磁性部材が前記磁性背部を越えるように、前記複数のコイルアセンブリの水平範囲よりも小さい請求項１から４のいずれかに記載のアクチュエータ。
6. 前記少なくとも１つの磁性部材の形状は、前記少なくとも１つの磁性部材が前記磁性背部とは反対側を向く丸みを帯びた面を有するように選択されている請求項１から５のいずれかに記載のアクチュエータ。
7. アレイ状に配置され、各コイルアセンブリがコア室高さを有するコア室を画定する複数のコイルアセンブリと、
   対応する少なくとも１つのコイルアセンブリのコア室のコア室高さに沿って部分的に延在する少なくとも１つの磁性部材であって、磁性材料で形成された少なくとも１つの磁性部材と、を備え、
   前記コイルアセンブリのコア室が背部コア区画と前部コア区画とを備えるように、各コイルアセンブリは、積み重ねられた少なくとも２つのサブコイルと、前記少なくとも２つのサブコイルの間にある中間プレートと、を備えるアクチュエータ。
8. 前記背部コア区画が前記磁性部材を収容し、前記前部コア区画はいかなる磁性部材も収容していない請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記背部コア区画は、前記前部コア区画より大きい請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記磁性部材は、軟磁性材料で形成されている請求項１から９のいずれかに記載のアクチュエータ。
11. 前記軟磁性材料は、コバルト鉄磁性合金、ニッケル鉄磁性合金、純鉄、低炭素鋼、及び電炉鋼からなるグループから選択されている請求項１０に記載のアクチュエータ。
12. 前記パラメータは、スティープネス、法線力、インダクタンス、コギング力、リラクタンス力、Ｋファクタリップル、及び力密度のうち１つ又は複数を含む請求項２に記載のアクチュエータ。
13. リソグラフィ装置の構成要素を位置決めするよう構成された位置決め装置であって、請求項１から１２のいずれかに記載のアクチュエータを備える位置決め装置。
14. 請求項１３に記載の位置決め装置を備えるリソグラフィ装置。
15. アクチュエータを製造する方法であって、
    複数のコイルアセンブリの各々にコア室を画定することを備え、ここで、各コア室はコア室高さを有し、さらに、
    前記コイルアセンブリをアレイ状に配置することと、
    各コア室に、コア室のコア室高さに沿って磁性部材が部分的に延在するように、磁性材料で形成された少なくとも１つの磁性部材を設けることと、
    前記少なくとも１つの磁性部材が磁性背部から間隔を空けるように、前記複数のコイルアセンブリに磁性背部を結合することと、を備える方法。
16. 前記少なくとも１つの磁性部材の形状、前記少なくとも１つの磁性部材のサイズ、前記少なくとも１つの磁性部材の位置、及び前記少なくとも１つの磁性部材の前記磁性材料のうち少なくとも１つを、前記アクチュエータの１つ又は複数のパラメータを制御するように選択することを備える請求項１５に記載の方法。
17. 前記磁性背部から前記複数のコイルアセンブリを電気的に絶縁するように前記磁性背部と前記少なくとも１つの磁性部材との間に隔離プレートを設けることを備える請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前記アクチュエータにおいて前記磁性部材と前記磁性背部が組み合わされる前に、各磁性部材を前記磁性背部から分離した構成要素として製造することを備える請求項１５から１７のいずれかに記載の方法。
19. アクチュエータを製造する方法であって、
    複数のコイルアセンブリの各々にコア室を画定することを備え、ここで、各コア室はコア室高さを有し、さらに、
    前記コイルアセンブリをアレイ状に配置することと、
    各コア室に、コア室のコア室高さに沿って磁性部材が部分的に延在するように、磁性材料で形成された少なくとも１つの磁性部材を設けることと、
    前記少なくとも１つの磁性部材を前記コア室内に収容するように隔離プレートと閉鎖プレートを少なくとも１つのコイルアセンブリの両端に設けることと、を備える方法。
20. 前記少なくとも１つの磁性部材を形成するよう前記磁性材料を研削することを備え、それにより前記アクチュエータの１つ又は複数のパラメータを制御するように前記少なくとも１つの磁性部材の形状及び前記少なくとも１つの磁性部材のサイズのうち少なくとも１つを選択する請求項１５から１９のいずれかに記載の方法。
21. 各コア室に少なくとも１つの磁性部材を設ける工程は、各磁性部材を対応するコイルアセンブリの内側に一体化することを備える請求項１５から２０のいずれかに記載の方法。

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