KR102452893B1 - 제어 방법, 제어 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

복수 종류의 액추에이터에 의해 이동체를 이동시킬 때의 발열점에서 유리한 기술을 제공한다.
공급 전류와 발생 추력의 관계에 비선형성을 갖는 제1 액추에이터와, 상기 제1 액추에이터에서의 발생 추력과 목표 추력의 오차를 보상하도록 제어되는 제2 액추에이터에 의해, 이동체의 이동을 제어하는 제어 방법은, 목표 추력을 발생시키도록 상기 제1 액추에이터를 구동하기 위한 구동 정보를 생성하는 생성 공정을 포함하고, 상기 생성 공정은 상기 제1 액추에이터에 공급하는 전류값을 변경하면서 상기 제2 액추에이터의 전류값을 검출함으로써, 상기 제2 액추에이터의 전류값의 절댓값이 허용값 이하가 되는 상기 제1 액추에이터의 특정 전류값을 구하는 제1 공정과, 복수의 목표 추력의 각각에서 상기 제1 공정을 행함으로써, 목표 추력과 상기 특정 전류값의 대응 관계를 나타내는 정보를 상기 구동 정보로서 생성하는 제2 공정을 포함한다.

Description

제어 방법, 제어 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법 {CONTROL METHOD, CONTROL APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 이동체의 이동을 제어하는 제어 방법, 제어 장치, 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 제조에 사용되는 리소그래피 장치에서는, 기판 스테이지 기구나 원판 스테이지 기구에, 높은 가속에서 고속으로 스테이지(이동체)를 이동하며, 또한 고정밀도로 스테이지를 위치 결정하는 성능이 요구된다. 스테이지 기구로서는, 위치 결정 정밀도는 떨어지지만 대 스트로크이면서 또한 대 추력의 특성을 갖는 조동 스테이지 상에, 소 스트로크이지만 위치 결정 정밀도가 높은 미동 스테이지를 배치하는 구성이 사용될 수 있다.
미동 스테이지를 구동하는 액추에이터로서는, 로렌츠 힘을 이용한 리니어 모터나, 흡인력을 이용한 전자(電磁) 액추에이터 등이 사용될 수 있다. 액추에이터의 특성은, 전자 쪽이 선형성이 좋아 취급되기 쉽지만, 후자 쪽이 추력 상수가 크기 때문에 발열의 관점에서 유리하다. 그 때문에, 미동 스테이지 기구에서는, 리니어 모터 및 전자 액추에이터의 양쪽을 마련하고, 위치 결정 제어를 리니어 모터로 행하고, 가감속을 전자 액추에이터로 행하는 방법이 있다. 이와 같이, 위치 결정 제어를 리니어 모터로 행함으로써, 스테이지가 고정밀도의 위치 결정을 실현할 수 있음과 함께, 가감속을 전자 액추에이터로 행함으로써, 리니어 모터에서의 발열을 저감시킬 수 있다.
여기서, 전자 액추에이터는 일반적으로, 공급 전류와 발생 추력의 관계에 비선형성을 갖고, 전자 액추에이터에서 발생된 추력과 목표 추력 사이에 오차가 생길 수 있다. 당해 오차는, 전자 액추에이터의 개체차 등에 의해 변동되기 때문에, 리니어 모터와 전자 액추에이터를 마련한 스테이지 장치에서는, 당해 오차를 보상하도록 리니어 모터에 추력을 발생시켜서 목표 추력을 실현하고 있다. 그러나, 이와 같은 구성에서는, 리니어 모터에서 추력을 발생시킨 것에 따라 리니어 모터가 발열되어, 스테이지의 열 변형이나, 스테이지의 위치를 계측하는 간섭계의 광로 온도 변화 등을 일으킬 수 있다. 그 결과, 리소그래피 장치에서의 패턴 전사 정밀도가 저하될 수 있다. 특허문헌 1에는, 전자 액추에이터 내에서 발생된 자속을 서치 코일에 의해 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여, 전자 액추에이터에서 발생되는 추력이 목표 추력이 되도록 피드백 제어를 행하는 방법이 제안되었다.
일본 특허 공개 제2003-218188호 공보
특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 전자 액추에이터의 피드백 제어에 있어서의 시간 지연 등에 기인하여 전자 액추에이터에서 발생된 추력과 목표 추력 사이에 오차가 남아 있는 경우가 있다. 이 경우, 리니어 모터에서 발생시키는 추력을 저감시키고, 리니어 모터에서의 발열을 저감시키는 것이 불충분하게 될 수 있다.
그래서, 본 발명은 복수 종류의 액추에이터에 의해 이동체를 이동시킬 때의 발열이라는 점에서 유리한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일측면으로서의 제어 방법은, 공급 전류와 발생 추력의 관계에 비선형성을 갖는 제1 액추에이터와, 상기 제1 액추에이터에서의 발생 추력과 목표 추력의 오차를 보상하도록 제어되는 제2 액추에이터를 포함하는 복수 종류의 액추에이터에 의해, 이동체의 이동을 제어하는 제어 방법이며, 목표 추력을 발생시키도록 상기 제1 액추에이터를 구동하기 위한 구동 정보를 생성하는 생성 공정과, 상기 구동 정보에 기초하여 상기 제1 액추에이터를 구동하면서, 상기 이동체의 이동을 제어하는 제어 공정을 포함하고, 상기 생성 공정은, 상기 제1 액추에이터에 공급하는 전류값을 변경하면서 상기 제2 액추에이터의 전류값을 검출함으로써, 상기 제2 액추에이터의 전류값의 절댓값이 허용값 이하가 되는 상기 제1 액추에이터의 특정 전류값을 구하는 제1 공정과, 서로 상이한 복수의 목표 추력의 각각에 대해 상기 제1 공정을 행함으로써, 목표 추력과 상기 특정 전류값의 대응 관계를 나타내는 정보를 상기 구동 정보로서 생성하는 제2 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 목적 또는 그 밖의 측면은, 이하, 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 형태에 의해 밝혀질 것이다.
본 발명에 따르면, 예를 들어 복수 종류의 액추에이터에 의해 이동체를 이동시킬 때의 발열이라는 점에서 유리한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 스테이지 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 미동 스테이지의 이동을 제어하기 위한 제어 시스템을 나타내는 블록선도이다.
도 3은 전자 액추에이터의 구동 정보를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 전자 액추에이터의 각 전류값과, 거기에 대응하여 검출부에서 각각 검출된 미동 리니어 모터의 전류값과의 대응 관계를 도시하는 도면이다.
도 5는 전자 액추에이터의 구동 정보를 나타내는 도면이다.
도 6은 전자 액추에이터의 제1 구동 정보를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 전자 액추에이터의 제2 구동 정보를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 전자 액추에이터의 구동 정보를 나타내는 도면이다.
도 9는 노광 장치를 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재 내지 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.
이하의 실시 형태에서는, 이동체의 이동을 제어하는 제어 장치로서, 원판이나 기판 등의 대상물을 보유 지지하여 이동 가능한 스테이지의 이동을 제어하는 스테이지 장치(위치 결정 장치)에 대해 설명한다. 해당 스테이지 장치는, 복수 종류의 액추에이터에 의해 스테이지를 이동하도록 구성되고, 복수 종류의 액추에이터는, 서로 종류가 상이한 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 포함할 수 있다. 이하의 설명에서는, 제1 액추에이터로서 전자 액추에이터를, 제2 액추에이터로서 리니어 모터를 예시한다.
<제1 실시 형태>
본 발명에 관한 제1 실시 형태의 스테이지 장치(100)에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태의 스테이지 장치(100)의 구성을 나타내는 개략도이며, 스테이지 장치(100)를 상방(Z 방향)으로부터 본 도면이다. 본 실시 형태의 스테이지 장치(100)는, 위치 결정 정밀도는 떨어지지만 대 스트로크이면서 또한 대 추력의 조동 스테이지(101)와, 소 스트로크이지만 위치 결정 정밀도가 높은 미동 스테이지(102)와, 제어부(110)로 구성될 수 있다. 제어부(110)는, 예를 들어 CPU나 메모리(기억부) 등을 포함하는 컴퓨터에 의해 구성되어, 각종 액추에이터를 제어하여 조동 스테이지(101) 및 미동 스테이지(102)의 이동을 제어한다. 또한, 본 실시 형태에 있어서, 미동 스테이지(102)는, 진공 흡착이나 정전 흡착 등에 의해, 원판이나 기판 등의 대상물을 보유 지지하도록 구성될 수 있다.
조동 스테이지(101)는, 조동 리니어 모터(103a, 103b)에 의해 소정 방향(도 1에서는 ±Y 방향)으로 구동된다. 또한, 미동 스테이지(102)는, 미동 리니어 모터(104a, 104b) 및 전자 액추에이터(105a, 105b)에 의해 조동 스테이지(101)와 비접촉으로 연결되어, 조동 스테이지(101)에 대해 소정 방향(도 1에서는 ±Y 방향)으로 구동된다. 일반적으로, 리니어 모터는, 공급 전류에 대한 발생 추력의 선형성이 좋아 취급하기 쉽지만, 추력 상수가 작고, 단위 전류당 발열량이 크기 때문에, 발열의 관점에서 불리하다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, 미동 스테이지(102)를 구동하는 액추에이터로서, 미동 리니어 모터(104)(104a, 104b) 이외에도 전자 액추에이터(105)(105a, 105b)를 추가로 마련하고 있다. 그리고, 미동 스테이지(102)의 위치 결정 제어를 미동 리니어 모터(104)로 행하고, 미동 스테이지(102)의 가감속 제어를 전자 액추에이터(105)로 행하고 있다. 이에 의해, 미동 스테이지(102)의 고정밀도의 위치 결정과, 리니어 모터에서의 발열의 저감이라는 양쪽을 실현하고 있다.
도 2는, 미동 스테이지(102)의 이동을 제어하기 위한 제어 시스템을 나타내는 블록선도이다. 본 실시 형태에 관한 제어 시스템에서는, 미동 리니어 모터(104)에 의한 미동 스테이지(102)의 위치 피드백 제어계와, 전자 액추에이터(105)에 의한 미동 스테이지(102)의 가감속 피드백 제어계가, 각각 독립적으로 구성되어 있다. 또한, 전자 액추에이터(105)는, 일반적으로, 공급 전류와 발생 추력의 관계에 비선형성을 갖고, 전자 액추에이터에서 발생된 추력과 목표 추력 사이에 오차가 생길 수 있다. 당해 오차는, 전자 액추에이터의 개체차 등에 의해 변동되기 때문에, 본 실시 형태에 관한 제어 시스템은, 당해 오차를 보상하도록 미동 리니어 모터(104)에 추력을 발생시켜서 목표 추력을 실현하도록 구성되어 있다. 여기서, 도 2에 있어서, 제1 보상기(111), 제1 운전자(112), 제2 보상기(113), 제2 운전자(114), 감산기(115 및 116), 가산기(117)는, 제어부(110)에 구성 요소로서 포함될 수 있다.
먼저, 전자 액추에이터(105)에 의한 미동 스테이지(102)의 가감속 피드백 제어계에 대해 설명한다. 전자 액추에이터(105)에서 발생된 추력 Fa는, 힘 계측부(118)에 의해 계측되어, 계측된 추력 Fa가 감산기(115)에 입력된다. 감산기(115)는, 힘 계측부(118)에서 계측된 추력 Fa와 목표 추력 F의 편차를 제1 보상기(111)에 공급한다. 제1 보상기(111)는, 예를 들어 PID 보상기나 필터(저역 통과 필터, 노치 필터) 등을 포함하고, 감산기(115)로부터 공급된 편차에 기초하여, 제1 운전자(112)에 대한 명령값을 생성한다. 제1 운전자(112)는, 예를 들어 전류 증폭기이며, 제1 보상기(111)로부터의 명령값에 기초하여 전자 액추에이터(105)(105a, 105b)에 전류를 공급하여, 해당 전자 액추에이터(105)를 구동한다.
여기서, 힘 계측부(118)는, 예를 들어 전자 액추에이터(105)에 마련된 서치 코일을 포함하고, 전자 액추에이터(105)에서 발생된 자속을 해당 서치 코일로 검출한 결과에 기초하여 추력 Fa를 구하도록 구성될 수 있다. 또한, 힘 계측부(118)는, 예를 들어 미동 스테이지(102) 상에 마련된 가속도계를 포함하며, 가속도계에서 얻어진 가속도 a에 미동 스테이지(102)의 질량 m을 곱함으로써 추력 Fa를 구하도록 구성되어도 된다. 또한, 힘 계측부(118)는, 미동 스테이지(102)의 속도나 위치를 검출하는 검출계(레이저 간섭계 등)를 포함하고, 검출계에서 얻어진 속도나 위치의 정보를 미분하거나 하여 얻어진 가속도로부터 추력 Fa를 구하도록 구성되어도 된다.
다음에, 미동 리니어 모터(104)에 의한 미동 스테이지(102)의 위치 피드백 제어계에 대해 설명한다. 미동 스테이지(102)의 위치는, 레이저 간섭계 등을 갖는 위치 계측부(119)에 의해 계측되어, 계측된 미동 스테이지(102)의 위치가 감산기(116)에 입력된다. 감산기(116)는, 위치 계측부(119)에서 계측된 미동 스테이지(102)의 위치와 목표 위치 P의 편차를 제2 보상기(113)에 공급한다. 제2 보상기(113)는, 예를 들어 PID 보상기나 필터(저역 통과 필터, 노치 필터) 등을 포함하고, 감산기(116)로부터 공급된 편차에 기초하여, 제2 운전자(114)에 대한 명령값을 생성한다. 제2 운전자(114)는, 예를 들어 전류 증폭기이며, 제2 보상기(113)로부터의 명령값에 기초하여 미동 리니어 모터(104)(104a, 104b)에 전류를 공급하여, 해당 미동 리니어 모터(104)를 구동한다.
이와 같이 구성된 위치 피드백 제어계에서는, 전자 액추에이터(105)의 추력 Fa와 목표 추력 F의 오차를 보상하도록, 미동 리니어 모터(104)에서 추력 Fb를 발생시킬 수 있다. 따라서, 전동 액추에이터(105)의 추력 Fa와 미동 리니어 모터(104)의 추력 Fb를 가산기(117)로 합성함(합산함)으로써, 목표 추력 F를 실현할 수 있다(F=Fa+Fb).
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 제어 시스템에서는, 힘 계측부(118)에 의해 전자 액추에이터(105)의 추력 Fa를 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여, 전자 액추에이터(105)의 추력 Fa가 목표 추력 F가 되도록 피드백 제어가 행하여진다. 그러나, 피드백 제어에서는, 시시각각 변화하는 목표 추력 F에 추종시켜서 전자 액추에이터(105)의 추력 Fa를 발생시킬 때 시간 지연이 발생하기 때문에, 전자 액추에이터(105)의 추력 Fa와 목표 추력 F의 사이에 오차가 남아 있는 경우가 있다. 이 경우, 미동 스테이지(102)의 목표 구동 프로파일에 대해 가감속의 오차가 생기고, 당해 오차를 보상하도록 미동 리니어 모터(104)에서 추력 Fb가 발생하여 발열될 수 있다. 그 때문에, 스테이지 장치(100)에서는, 미동 리니어 모터(104)의 추력 Fb가 가능한 한 저감되도록, 전자 액추에이터(105)의 추력 Fa에 의해서만 목표 추력 F를 실현할 것이 요망된다.
예를 들어, 전자 액추에이터(105)의 추력 상수는 발생 추력 Fa에 의존하기 때문에, 해당 추력 상수를 함수 Ka(Fa)로서 나타내면, 전자 액추에이터(105)의 전류값 Ia와 추력 Fa의 관계는, 식(1)과 같이 나타낸다. 따라서, 이 함수 Ka(Fa)를 구하면, 식(1)을 전개한 식(2)와 같이, 전자 액추에이터(105)의 추력 Fa를 목표 추력 F로 하기 위한 전류값 Ia를 결정할 수 있다.
Fa=Ka(Fa)·Ia…(1)
Ia=Fa/Ka(Fa)…(2)
이러한 함수 Ka(Fa)는, 목표 추력 F를 발생시키도록 전자 액추에이터(105)를 구동하기 위한 구동 정보(이하에서는, 「전자 액추에이터(105)의 구동 정보」라고 칭하는 경우가 있음)로부터 구할 수 있다. 따라서, 전자 액추에이터(105)의 구동 정보를 생성하고, 당해 구동 정보에 기초하여 전자 액추에이터(105)를 구동하면서 미동 스테이지(102)의 이동을 제어하면, 전자 액추에이터(105)에서 발생되는 추력을 목표 추력에 접근할 수 있다. 즉, 미동 리니어 모터(104)로 발생하는 추력을 저감시켜서, 미동 리니어 모터(104)에서의 발열을 저감시킬 수 있다. 여기서, 전자 액추에이터(105)의 구동 정보는, 서로 상이한 복수의 목표 추력 F와, 각 목표 추력 F를 발생시키기 위한 전자 액추에이터(105)의 전류값의 대응 관계를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
도 3은, 전자 액추에이터(105)의 구동 정보를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3에 나타내는 흐름도의 각 공정은, 제어부(110)에 의해 제어되어도 된다. 여기서, 이하의 설명에 있어서, 「n」은, 미동 스테이지(102)의 목표 가속도(목표 추력 F)에 관한 관리 번호를 나타내고 있고, 「m」은, 전자 액추에이터(105)에 공급하는 전류값에 관한 관리 번호를 나타내고 있다.
S11에서는, 미동 스테이지(102)의 목표 가속도 an(즉, 목표 추력 F)을 설정한다. 목표 가속도 an은, 임의로 설정할 수 있지만, 실제로 미동 스테이지(102)를 이동시킬 때에 사용할 가능성이 있는 가속도의 범위 내에서 설정하는 것이 바람직하다.
S12에서는, 전자 액추에이터(105)의 전류값 In,m을 설정한다. 해당 전류값 In,m은, 임의로 설정할 수 있지만, 전자 액추에이터(105)에 의해 미동 스테이지(102)의 목표 가속도 an이 얻어진다고 추정되는 전류값의 주변의 값으로 설정되는 것이 바람직하다. S13에서는, S12에서 설정한 전류값 In,m으로 전자 액추에이터(105)를 구동하고, 그때에 미동 리니어 모터(104)에 공급되는 전류값 in,m을 검출부(118)에 의해 검출한다. 검출부(118)는 예를 들어 전류 센서를 포함하고, 검출부(118)에서 검출된 미동 리니어 모터(104)의 전류값 in,m은 메모리(기억부)에 기억된다.
상술한 바와 같이, 미동 리니어 모터(104)는, 전자 액추에이터(105)로 발생한 추력 Fa와 목표 추력 F의 차분을 보상하도록 제어된다. 그 때문에, 당해 차분에 따라, 미동 리니어 모터(104)에 의해 보상해야 할 추력이 변하고, 미동 리니어 모터(104)의 전류값 in,m이 변화한다. 본 실시 형태에서는, 전자 액추에이터(105)에 공급하는 전류값 In,m을 변경하면서 S12 내지 S13을 반복하여 행하고, 전자 액추에이터(105)의 각 전류값 In,m에 있어서 검출부(118)에서 검출된 미동 리니어 모터(104)의 전류값 in,m을 순차 기억한다. 이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 전자 액추에이터(105)의 각 전류값 In,m과, 거기에 대응하여 검출부(118)에서 각각 검출된 미동 리니어 모터(104)의 전류값 in,m의 대응 관계를 나타내는 정보를 얻을 수 있다. 이하에서는, 당해 정보를, 「전류값 정보」라고 칭하는 경우가 있다.
S14에서는, 전자 액추에이터(105)의 전류값을 변경하여 미동 리니어 모터(104)의 전류값을 검출할지 여부(S12 내지 S13의 공정을 행할지 여부)를 판정한다. S14에서의 판정은, 예를 들어 지금까지 얻어진 전류값 정보에 기초하여, 미동 리니어 모터(104)의 전류값 in,m이 규정값(예를 들어 0)을 넘은 것인지 여부에 따라 행해도 되고, 해당 전류값 in,m의 절댓값의 최솟값이 얻어졌는지 여부에 따라 행해도 된다. 즉, 미동 리니어 모터(104)의 전류값 in,m이 규정값을 넘지 않는 경우나, 해당 전류값 in,m의 절댓값의 최솟값이 얻어지지 않는 경우에는, 전자 액추에이터(105)의 전류값을 변경하여 미동 리니어 모터(104)의 전류값의 검출을 행하는 것으로 판정한다. 미동 리니어 모터(104)의 전류값의 검출을 행하는 것으로 판정한 경우에는 S15로 진행하여, 전자 액추에이터의 전류값 In,m을 변경해서(관리 번호 m을 인크리먼트하여), S12 내지 S14의 공정을 다시 행한다. 전자 액추에이터의 전류값 In,m 을 변경하는 양은 임의이다. 한편, 미동 리니어 모터(104)의 전류값의 검출을 행하지 않는 것으로 판정한 경우에는 S16으로 진행한다.
S16에서는, 전류값 정보에 기초하여, 미동 리니어 모터(104)의 전류값이 규정값(예를 들어 0)이 되는 전자 액추에이터(105)의 전류값을 특정 전류값 In으로서 결정한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 지금까지의 검출부(118)에서 검출된 미동 리니어 모터(104)의 전류값 in,m에 대해, 최소 제곱법 등을 사용하여 근사 직선 A를 구한다. 그리고, 이 근사 직선 A에 있어서, 미동 리니어 모터(104)의 전류값이 규정값(예를 들어 0)이 될 때의 전자 액추에이터(105)의 전류값을 특정 전류값 In으로서 결정한다. 이 특정 전류값 In은, 목표 가속도 an을 실현하는 목표 추력 Fn(=m·an)을 전자 액추에이터(105)에 발생시킬 수 있는 전류값을 나타내고 있으며, 메모리에 기억된다. 여기서, S16에서는, 미동 리니어 모터(104)의 전류값의 절댓값이 허용값 이하가 되는 전자 액추에이터(105)의 전류값을 특정 전류값 In으로 결정해도 된다. 또한, 미동 리니어 모터(104)의 전류값의 절댓값이 최소가 되는 전자 액추에이터(105)의 전류값을 특정 전류값 In으로 결정해도 된다.
S17에서는, 목표 가속도 an을 변경할지 여부를 판정한다. 예를 들어, 실제로 미동 스테이지(102)를 이동시킬 때에 사용할 가능성이 있는 가속도의 범위 내에 있어서, 목표 가속도를 설정했는지 여부를 판정할 수 있다. 목표 가속도 an을 변경 하는 것으로 판정한 경우에는 S18로 진행하여, 목표 가속도 an을 변경해서(관리 번호 n을 인크리먼트해서), S11 내지 S17의 공정을 다시 행한다. 한편, 목표 가속도 an을 변경하지 않는 것으로 판정한 경우에는 종료한다. 여기서, 목표 가속도 an을 변경하는 양은, 임의이다.
이와 같이, 도 3에 나타내는 흐름도의 각 공정을 행함으로써, 도 5에 도시된 바와 같이 전자 액추에이터의 구동 정보를 얻을 수 있다. 도 5에 있어서의 횡축은, 목표 추력 F를 나타내며, 종축은, 대응하는 목표 추력 Fn을 발생시킬 수 있는 전자 액추에이터(105)의 특정 전류값 In을 나타내고 있다. 또한, 도 5의 구동 정보에 있어서의 각 플롯점은, S11에서 설정한 목표 가속도 an(목표 추력 Fn)의 수만큼 있다. 이와 같이 생성된 전자 액추에이터(105)의 구동 정보는, 각 플롯점에 대해 최소 제곱법 등을 사용하여 근사선을 구하고, 해당 근사선을, 상술한 함수 Ka(Fa)로서 메모리에 기억해도 되고, 테이블로서 기억해도 된다. 테이블로서 기억할 때에는, 각 플롯점의 사이를, 선형 보간 등의 방법으로 보간해도 된다. 여기서, 도 5에 나타내는 전자 액추에이터(105)의 구동 정보는, 전자 액추에이터(105a, 105b)의 각각에 대해 생성될 수 있다
상술한 바와 같이, 본 실시 형태의 스테이지 장치(100)에서는, 발열되기 쉬운 미동 리니어 모터(104)에서 추력이 발생되지 않도록, 전자 액추에이터(105)의 구동 정보를 생성한다. 그리고, 제어부(110)는, 생성된 구동 정보에 기초하여, 전자 액추에이터(105)를 제어하면서 미동 스테이지(102)의 이동을 제어한다. 구체적으로는, 제어부(110)의 제1 보상기(111)는 생성된 전자 액추에이터(105)의 구동 정보를 참조하면서, 목표 추력 F에 대응하는 특정 전류값 In이 전자 액추에이터(105)에 공급되도록, 제1 운전자(112)에 대한 명령값을 생성한다. 이에 따라, 미동 스테이지(102)의 열 변형 등, 미동 리니어 모터(104)에서의 발열에 의한 영향을 저감시켜서, 리소그래피 장치에 있어서의 패턴의 전사 정밀도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이 생성된 전자 액추에이터(105)의 구동 정보는, 스테이지 장치(100)의 제조시 등의 캘리브레이션 시에 취득될 수 있다. 그러나, 예를 들어 액추에이터 특성의 경시 변화 등에 의해, 해당 구동 정보에 기초하여 전자 액추에이터(105)를 제어하고 있어도, 전자 액추에이터(105)로 발생한 추력이 목표 추력이 되지 않아, 미동 리니어 모터(104)에 추력이 발생되는 경우가 있다. 이 경우, 검출부(118)에서 전류가 검출되게 된다. 그 때문에, 검출부(118)에서 검출된 전류값이, 사전에 설정된 임계값 이상이 된 경우에, 도 3에 나타내는 흐름도를 다시 행하여, 전자 액추에이터(105)의 구동 정보를 갱신해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 전자 액추에이터(105)를 2개 배치한 도 1의 구성에 대해 설명했지만, 전자 액추에이터의 배치 및 개수는, 도 1의 구성에 한정되는 것은 아니고, 임의일 수 있다. 미동 리니어 모터(104)의 배치 및 개수에 대해서도, 도 1의 구성에 한정되는 것은 아니고, 임의일 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 전자 액추에이터와 리니어 모터를 예시했지만, 그것들의 액추에이터 대신에 다른 액추에이터를 사용해도 된다.
<제2 실시 형태>
전자 액추에이터와 같이, 자기 회로를 포함하는 액추에이터의 경우, 액추에이터의 전류와 추력의 관계에 히스테리시스가 존재한다. 본 실시 형태에서는, 전자 액추에이터(105)의 히스테리시스를 고려하여, 해당 전자 액추에이터(105)의 구동 정보를 생성하는 예에 대해 설명한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 목표 추력(목표 가속도)을 증가시킬 때와 감소시킬 때의 각각에 대해, 전자 액추에이터(105)의 구동 정보를 생성하는 예에 대해 설명한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 목표 추력을 증가시키면서 미동 스테이지(102)를 이동시킬 때에 적용하는 구동 정보(제1 구동 정보)와, 목표 추력을 감소시키면서 미동 스테이지(102)를 이동시킬 때에 적용하는 구동 정보(제2 구동 정보)를 각각 생성한다. 여기서, 본 실시 형태는, 제1 실시 형태를 기본적으로 이어받는 것이며, 스테이지 장치(100)의 구성 등은 도 1에 나타내는 것과 동일하다.
먼저, 목표 추력을 증가시킬 때에 적용하는 전자 액추에이터(105)의 제1 구동 정보를 생성한다. 도 6은, 전자 액추에이터(105)의 제1 구동 정보를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 6에 나타내는 흐름도는, S23의 공정이, 도 3에 나타내는 흐름도의 S13과 상이할 뿐으로, 그 이외의 S21 내지 S22, S24 내지 28의 공정은, 도 3에 나타내는 흐름도의 S11 내지 S12, S14 내지 S18과 각각 동일하다.
S23에서는, S22에서 설정한 전류값 In,m에서 전자 액추에이터(105)를 구동한다. 그리고, 미동 스테이지(102)의 목표 가속도를 0으로부터 an까지 증가시켜서, 미동 스테이지(102)의 목표 가속도가 an이 되었을 때 미동 리니어 모터(104)에 공급되는 전류값 in,m을 검출부(118)에 의해 검출한다. 그밖의 공정은, 도 3에 나타내는 흐름도와 동일하게 행함으로써, 도 8에 있어서의 검정색 동그라미의 플롯점 U(●)로 나타낸 바와 같이, 전자 액추에이터(105)의 제1 구동 정보를 생성할 수 있다.
다음에, 목표 추력을 감소시킬 때에 적용하는 전자 액추에이터(105)의 제2 구동 정보를 생성한다. 도 7은, 전자 액추에이터(105)의 제2 구동 정보를 생성하는 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7에 나타내는 흐름도는, S33의 공정이, 도 3에 나타내는 흐름도의 S13과 상이할 뿐으로, 그 이외의 S31 내지 S32, S34 내지 38의 공정은, 도 3에 나타내는 흐름도의 S11 내지 S12, S14 내지 S18과 각각 동일하다.
S33에서는, S32에서 설정한 전류값 In,m에서 전자 액추에이터(105)를 구동한다. 그리고, 미동 스테이지(102)의 목표 가속도를 amax로부터 an까지 감소시켜서, 미동 스테이지(102)의 목표 가속도가 an이 되었을 때 미동 리니어 모터(104)에 공급되는 전류값 in,m을 검출부(118)에 의해 검출한다. 그밖의 공정은, 도 3에 나타내는 흐름도와 동일하게 행함으로써, 도 8에 있어서의 흰색 동그라미의 플롯점 D(○)로 나타낸 바와 같이, 전자 액추에이터(105)의 제2 구동 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 가속도 amax는, 실제로 미동 스테이지(102)를 구동할 때의 가속도로 설정될 수 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 전자 액추에이터(105)의 제1 구동 정보와 제2 구동 정보는, 목표 추력에 대응하는 특정 전류값이 상이한 값이 된다. 예를 들어, 목표 추력 Fn에 대응하는 특정 전류값 In은, 제1 구동 정보에서는 「Iun」이 되는 것에 반해, 제2 구동 정보에서는 「Idn」이 되어 어긋남이 생기고 있다. 따라서, 제어부(110)는, 목표 추력을 0으로부터 Fmax까지 증가시켜서 미동 스테이지(102)를 이동시킬 때에는, 제1 구동 정보를 사용하여 전자 액추에이터(105)를 제어하면 된다. 마찬가지로, 목표 추력을 Fmax로부터 0으로 감소시켜서 미동 스테이지(102)를 이동시킬 때에는, 제2 구동 정보를 사용하여 전자 액추에이터(105)를 제어하면 된다. 이와 같이 전자 액추에이터(105)의 히스테리시스를 고려한 제어를 행함으로써, 미동 리니어 모터(104)에서의 발열에 의한 영향을 더욱 저감시키고, 리소그래피 장치에 있어서의 패턴의 전사 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 여기서, 도 8에 있어서의 Fmax는, 가속도 amax에 대응한 추력을 나타내고 있다.
<리소그래피 장치의 실시 형태>
기판에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치에 있어서, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서 설명한 스테이지 장치를 적용하는 예에 대해 설명한다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 기판을 노광하여 원판(마스크)의 패턴을 기판에 전사하는 노광 장치나, 원판(몰드)을 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치, 하전 입자선에 의해 기판에 패턴을 형성하는 묘화 장치를 포함할 수 있다. 이들 장치에 있어서, 상술한 스테이지 장치는, 원판(마스크, 몰드) 및 기판의 적어도 한쪽을 보유 지지하여 이동 가능한 스테이지의 이동을 제어하기 위해서 사용될 수 있다. 이하에, 노광 장치에 있어서 상술한 스테이지 장치를 사용하는 예에 대해 설명한다.
도 9는, 본 발명의 스테이지 장치를 적용한 노광 장치(200)를 나타내는 개략도이다. 노광 장치(200)는, 조명 광학계(201)와, 원판(202)을 보유 지지하여 이동 가능한 원판 스테이지(203)와, 투영 광학계(204)와, 기판(205)을 보유 지지하여 이동 가능한 기판 스테이지(206)를 포함할 수 있다. 상술한 스테이지 장치는, 원판 스테이지(203) 및 기판 스테이지(206) 중 어느 한쪽에 적용될 수 있다.
<물품의 제조 방법의 실시 형태>
본 발명의 실시 형태에서의 물품의 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품의 제조 방법은, 상기의 리소그래피 장치(노광 장치)를 사용하여 기판에 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 패턴이 형성된 기판을 가공(예를 들어 현상)하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시 형태의 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능·품질·생산성·생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않는 것은 물론, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.
100: 스테이지 장치
101: 조동 스테이지
102: 미동 스테이지
103a, 103b: 조동 리니어 모터
104a, 104b: 미동 리니어 모터
105a, 105b: 전자 액추에이터
110: 제어부

Claims (15)

  1. 공급 전류와 발생 추력의 관계에 비선형성을 갖는 제1 액추에이터와, 상기 제1 액추에이터에서의 발생 추력과 목표 추력의 오차를 보상하도록 제어되는 제2 액추에이터를 포함하는 복수 종류의 액추에이터에 의해, 이동체의 이동을 제어하는 제어 방법이며,
    목표 추력을 발생시키도록 상기 제1 액추에이터를 구동하기 위한 구동 정보를 생성하는 생성 공정과,
    상기 구동 정보에 기초하여 상기 제1 액추에이터를 구동하면서, 상기 이동체의 이동을 제어하는 제어 공정을 포함하고,
    상기 생성 공정은,
    상기 제1 액추에이터에 공급하는 전류값을 변경하면서 상기 제2 액추에이터의 전류값을 검출함으로써, 상기 제2 액추에이터의 전류값의 절댓값이 허용값 이하가 되는 상기 제1 액추에이터의 특정 전류값을 구하는 제1 공정과,
    서로 상이한 복수의 목표 추력의 각각에 대해 상기 제1 공정을 행함으로써, 목표 추력과 상기 특정 전류값의 대응 관계를 나타내는 정보를 상기 구동 정보로서 생성하는 제2 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 서로 상이한 복수의 전류값을 제1 액추에이터에 각각 공급했을 때의 상기 제2 액추에이터의 전류값을 검출한 결과에 기초하여, 상기 특정 전류값을 구하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 상기 제2 액추에이터의 전류값의 절댓값이 최소가 되는 상기 제1 액추에이터의 전류값을 상기 특정 전류값으로서 구하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 생성 공정에서는, 상기 구동 정보로서, 목표 추력을 증가시키면서 상기 이동체를 이동시킬 때에 적용하는 제1 구동 정보와, 목표 추력을 감소시키면서 상기 이동체를 이동시킬 때에 적용하는 제2 구동 정보를 각각 생성하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 공정에 있어서 검출된 상기 제2 액추에이터의 전류값이 임계값 이상이 된 경우에 상기 생성 공정을 다시 행하여, 상기 구동 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터의 추력 상수는, 상기 제2 액추에이터의 추력 상수보다 큰 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터에 있어서의 단위 전류당 발열량은, 제2 액추에이터에 있어서의 단위 전류당 발열량보다 작은 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 액추에이터는, 전자(電磁) 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 액추에이터는, 리니어 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제어 방법.
  10. 이동체의 이동을 제어하는 제어 장치이며,
    공급 전류와 발생 추력에 비선형성을 갖고, 상기 이동체를 이동시키는 제1 액추에이터와,
    상기 제1 액추에이터와는 종류가 상이하고, 상기 이동체를 이동시키는 제2 액추에이터와,
    목표 추력을 발생시키도록 상기 제1 액추에이터를 구동하기 위한 구동 정보에 기초하여 상기 제1 액추에이터를 제어함과 함께, 상기 제1 액추에이터에서 발생된 추력과 목표 추력의 오차를 보상하도록 상기 제2 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 액추에이터에 공급하는 전류값을 변경하면서 상기 제2 액추에이터의 전류값을 검출함으로써, 상기 제2 액추에이터의 전류값의 절댓값이 허용값 이하가 되는 상기 제1 액추에이터의 특정 전류값을 구하고,
    서로 상이한 복수의 목표 추력의 각각에 대해 상기 특정 전류값을 구함으로써, 목표 추력과 상기 특정 전류값의 대응 관계를 나타내는 정보를 상기 구동 정보로서 생성하는 것을 특징으로 하는, 제어 장치.
  11. 기판 상에 패턴을 형성하는 리소그래피 장치이며,
    원판 및 기판 중 적어도 한쪽을 보유 지지하여 이동 가능한 스테이지와,
    이동체로서의 상기 스테이지의 이동을 제어하는 제10항의 제어 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 리소그래피 장치.
  12. 제11항의 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 공정에서 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 공정을 포함하고,
    가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는, 물품의 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제2 액추에이터는, 상기 제1 액추에이터와는 다른 종류의 액추에이터이며, 상기 오차를 보상하는 추력을 발생시키도록 제어되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제2 액추에이터는, 상기 제1 액추에이터의 추력과 상기 제2 액추에이터의 추력의 합성에 의해 상기 목표 추력이 얻어지도록 제어되는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제어 공정에서는, 상기 이동체의 위치의 계측 결과에 기초하여 상기 제2 액추에이터를 구동함으로써 상기 이동체의 위치를 제어하면서 상기 구동 정보에 기초하여 상기 제1 액추에이터를 구동함으로써 상기 이동체의 가속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.
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