JP2012175107A - 電磁アクチュエータ、ステージ装置およびリソグラフィ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】改良された電磁アクチュエータを実現する。
【解決手段】電磁アクチュエータが、互いに移動可能であり磁気回路を形成するように配置されている第１の磁性部材および第２の磁性部材と、使用時に電流を受け取って磁気回路を通る磁束を発生し、それによって第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で第１の方向に力を発生するように構成されたコイルとを含み、磁束は、使用時に第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で、第１の磁性部材の第１の面および第２の磁性部材の第２の面を通して伝達され、第１の面と第２の面がエアギャップによって分離され、第１の面および第２の面は互いに、第１の面の外形寸法が第２の面の外形寸法を越えて、第１の方向にほぼ垂直の第２の方向に延びるように配置される。
【選択図】図１

Description

[0001] 本発明は、電磁アクチュエータ、ステージ装置およびリソグラフィ装置に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板の上に、通常は基板のターゲット部分の上に適用する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（IC）の製造の際に使用することができる。このような場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層の上に形成されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つまたは複数のダイの部分を含む）の上に転写することができる。パターンの転写は通常、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層の上への結像による。一般に、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣り合うターゲット部分からなるネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、全パターンをターゲット部分の上に一度に露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、パターンを所与の方向（「スキャン」方向）に放射ビームによってスキャンすると同時に、この方向に対し平行または逆平行に基板をスキャンすることによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターンをパターニングデバイスから基板に転写することもまた可能である。

[0003] ウェハまたは基板に対するパターニングデバイスの位置を正確に制御するために、リソグラフィ装置が、例えばパターニングデバイスまたは基板を保持するオブジェクトテーブルを位置決めするための、１つまたは複数の位置決めデバイスを備えることが多い。このような位置決めデバイスは、例えば、オブジェクトテーブルまたはサポートの正確な（ショートストローク）位置決めのために、ロレンツアクチュエータなど１つまたは複数のリニアアクチュエータを備えることがある。このような場合、こうしたロレンツアクチュエータの第１の部材（１つまたは複数の永久磁石、および任意選択による磁石ヨークを含む）は、位置決めが必要なオブジェクトテーブルまたはサポートに取り付けられるのに対し、アクチュエータの第２の部材（磁束を発生するためのコイル、および任意選択による磁石ヨークを含む）は、ロングストロークムーバに取り付けられる。このようなアクチュエータは、第１の部材と第２の部材の間に力を発生するように構成され、この力は、コイルに供給される電流にだけ依存し、したがって第２の部材に対する第１の部材の位置には依存しない。ロレンツアクチュエータを用いると、このような力特性は、アクチュエータの指定された動作範囲内で見積もることができる。

[0004] リソグラフィ装置では、正確な位置決めとスループット（例えば、１時間当たりに加工できるウェハの数として表される）の両方が等しく重要であると考えることができる。高いスループットを得るには、オブジェクトテーブルの大きな加速および減速を可能にし、それによって、連続露光の間にアイドル時間がもしあれば低減される、強力なアクチュエータおよびモータが必要とされる。これらの要件を満たすためには、知られているロレンツアクチュエータは、可変磁気抵抗アクチュエータなど他の種類のアクチュエータと比べて、電力損失に対する力密度または力が比較的小さいと判明していることが認められる。このようなロレンツアクチュエータの第１の部材（１つまたは複数の永久磁石、および任意選択による磁石ヨークを含む）は、比較的大きい体積および質量を有し、その結果、位置決めデバイスのリニアアクチュエータによって移動されるべき総質量が比較的大きくなることが認められてきた。さらに、このようなアクチュエータは、増幅器需要電力に悪影響を及ぼしうる比較的高い電力要求量（したがって、比較的高い電力損失）を有することも判明している。ロレンツアクチュエータと比べて可変磁気抵抗アクチュエータは、力密度の改善を可能にすると共に、アクチュエータの（移動）質量および電力損失レベルを低減する。しかし、知られている可変磁気抵抗アクチュエータは、アクチュエータの力が可変磁気抵抗アクチュエータの磁性部材の相対位置に強く依存するので、正確な力制御が困難になるという欠点をもつ。さらに、知られている可変磁気抵抗アクチュエータには、比較的大きいクロストークがあることが認められてきた。すなわち、所望の方向に力を発生することに加えて、知られている可変磁気抵抗アクチュエータは、外乱力および／または外乱トルクを発生してしまうことがあり、そのため、このようなアクチュエータを使用して、例えばオブジェクトテーブルの正確な位置決めを達成することがより困難になる。このようなクロストークは一般に、アクチュエータの第１の部材と第２の部材の間の相対位置に依存する。そのため、知られている可変磁気抵抗アクチュエータを用いると、ある特定の磁化電流が印加されたときのアクチュエータの応答を予測することが困難なことがある。そのため、クロストークと呼ばれるこのような外乱力および／または外乱トルクの発生を補償することも同様に困難であり、それによって、達成できる位置決め精度に悪影響が及ぶことがある。

[0005] 上述の欠点の１つ以上を少なくとも部分的に克服する電磁アクチュエータを実現することが望ましい。

[0006] 本発明の一実施形態によれば、互いに移動可能であり、磁気回路を形成するように配置されている第１の磁性部材および第２の磁性部材と、使用時に電流を受け取って磁気回路を通る磁束を発生し、それによって、第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で第１の方向に力を発生するように構成されたコイルとを含む電磁アクチュエータが提供され、磁束は、使用時に第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で、第１の方向にほぼ平行な第１の磁性部材の端部を経由して伝達され、磁束が伝達される際に通る端部の表面積は、磁束が伝達される際に通る第２の磁性部材の対向面積よりも小さい。

[0007] 別の実施形態では、放射ビームを調整するように構成された照明システムと、この放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構築されたサポートと、基板を保持するように構築された基板テーブルと、基板のターゲット部分の上にパターン付き放射ビームを投影するように構成された投影システムとを含むリソグラフィ装置が提供され、この装置はさらに、本発明の一実施形態による、サポートまたは基板テーブルを位置決めするように構成されたアクチュエータを備える。

[0008] 別の実施形態では、パターンをパターニングデバイスから基板の上に転写するように構成されたインプリントリソグラフィ用装置が提示され、この装置は、本発明の一実施形態による１つまたは複数のアクチュエータをさらに備える。

[0009] さらに別の実施形態では、互いに移動可能であり、磁束用の磁気回路を形成するように配置されている第１の磁性部材および第２の磁性部材と、使用時に電流を受け取って磁気回路を通る磁束を発生し、それによって第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で第１の方向に力を発生するように構成されたコイルとを備える電磁アクチュエータが提供され、磁束は、使用時に第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で、第１の磁性部材の第１の面および第２の磁性部材の第２の面を通して伝達され、第１の面と第２の面はエアギャップによって分離され、永久磁石が、磁気回路を通る付加磁束が得られるように配置され、この付加磁束は、第１の磁性部材を第２の磁性部材から分離するエアギャップを、第１の方向とほぼ平行の方向に横切るように構成される。

[0010] さらに別の実施形態では、パターンをパターニングデバイスから基板の上に転写するステップを含むデバイス製造方法が提供され、この方法はさらに、パターンを転写するステップの前に、本発明の一実施形態による１つまたは複数のアクチュエータを使用して、パターニングデバイスまたは基板を位置決めするステップを含む。

[0011] 以下、対応する参照符号が対応する部分を表す添付の概略図を参照して、単なる例示として本発明の実施形態が説明される。
[0012]本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置の図である。 [0013]当技術分野で知られている磁気抵抗型アクチュエータの概略図である。 [0014]当技術分野で知られているハイブリッド型アクチュエータの概略図である。 [0015]本発明の一実施形態による電磁アクチュエータの概略図である。 [0016]本発明の一実施形態によるアクチュエータに使用する第１および第２の磁性部材のいくつか別の配置の概略図である。 [0017]本発明の一実施形態による第１のハイブリッド電磁アクチュエータの概略図である。 [0018]本発明の一実施形態による第１のハイブリッド電磁アクチュエータの別の動作モードの概略図である。 [0019]本発明の一実施形態による第２のハイブリッド電磁アクチュエータの概略図である。 [0020]第２の実施形態によるオブジェクトテーブルおよび４つのハイブリッドアクチュエータの概略上面図である。 [0021]本発明の一実施形態による電磁アクチュエータの磁界シミュレーションの概略図である。 [0022]本発明の一実施形態による、測定コイルを含むアクチュエータの細部の概略図である。

[0023] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えばUV放射または他の任意の適切な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、かついくつかのパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決めデバイスＰＭに接続された、マスクサポート構造またはパターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴとを含む。パターニングデバイスを正確に位置決めするために、位置決めデバイスＰＭには本発明による１つまたは複数のアクチュエータを備えることができ、このようなアクチュエータについてのさらなる詳細を後で提示する。この装置はまた、基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、かついくつかのパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２の位置決めデバイスＰＷに接続された、基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板サポート」も含む。この装置はさらに、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳを含む。

[0024] 照明システムは、放射を誘導、整形、または制御するために、屈折タイプ、反射タイプ、磁気タイプ、電磁タイプ、静電タイプ、もしくは他のタイプの光学コンポーネント、またはそれらの任意の組合せなど、様々なタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

[0025] パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、また、例えばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かなど他の条件によって決まる仕方でパターニングデバイスを保持する。パターニングデバイスサポートは、機械式、真空、静電気、または他のクランプ技法を使用し、パターニングデバイスを保持することができる。パターニングデバイスサポートは、例えば必要に応じて固定または可動とすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。パターニングデバイスサポートは、パターニングデバイスが、例えば投影システムに対して確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用することがあればそれは、「パターニングデバイス」という、より一般的な用語と同義と見なすことができる。

[0026] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを作成するためにパターンを放射ビームの断面に与えるように使用することができる任意のデバイスを意味するものとして、広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられたパターンは、基板のターゲット部分の所望のパターンに正確に対応していないことがあることに留意されたい。例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合が、そうである。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作られる、デバイスの特定の機能層に対応する。

[0027] パターニングデバイスは、透過型でも、反射型でもよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクは、リソグラフィにおいて公知であり、マスクには、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、およびハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプがある。プログラマブルミラーアレイの一例は、小型のミラーのマトリックス配列を使用しており、ミラーをそれぞれ、入射する放射ビームを様々な方向に反射するように個々に傾動することができる。傾動されたミラーにより、ミラーマトリックスによって反射された放射ビーム内にパターンが付与される。

[0028] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射または、液浸液の使用または真空の使用のような他の要素に適切であるような、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型および静電型の光学システム、またはこれらの任意の組合せを含んだ投影システムの任意の型を含むものとして広く解釈されるべきである。本明細書での「投影レンズ」という用語の使用はどれも、より一般的な用語「投影システム」と同義であると考えることができる。

[0029] ここで示したように、この装置は（例えば透過マスクを使用する）透過型である。あるいは装置は（例えば上記で言及したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射マスクを使用する）反射型でもよい。

[0030] このリソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルもしくは「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブルもしくは「マスクサポート」）を有するタイプのものでもよい。そのような「マルチステージ」の機械では、追加のテーブルまたはサポートを同時に使用しても、１つまたは複数のテーブルまたはサポート上で予備段階を実施している間に、１つまたは複数の他のテーブルまたはサポートを露光に使用してもよい。

[0031] リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間のスペースを充填するように、基板の少なくとも一部分が比較的高屈折率を有する液体、例えば水によって包まれ得るタイプでもよい。リソグラフィ装置内の他のスペース、例えばパターニングデバイスと投影システムとの間にも液浸液が適用されてよい。投影システムの開口数を増加させるために液浸技術を用いることができる。本明細書に使用される用語「液浸」は、液体に基板などの構造体を沈めなければならないことを意味するのではなく、むしろ、露光中に投影システムと基板の間に液体が配置されることを意味するだけである。

[0032] 図１を参照すると、イルミネータＩＬが、放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源およびリソグラフィ装置は、例えば、放射源がエキシマレーザであるとき、別々のものとすることができる。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームが、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを用いて、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。別の場合には、例えば放射源が水銀ランプであるとき、放射源をリソグラフィ装置の一部とすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ぶことができる。

[0033] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使用し、その断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調節することができる。

[0034] 放射ビームＢが、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。放射ビームＢは、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを経由して投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳが、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦させる。第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または容量センサ）を用いて、例えば様々なターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路中に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。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭおよび（図１には明示的に図示されていない）もう１つの位置センサを使用して、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを、例えばマスクライブラリから機械的に取り出した後、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴの移動は、第１の位置決めデバイスＰＭの一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現することができる。このようなショートストロークモジュールは、本発明による１つまたは複数のアクチュエータを備えることができる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動は、例えば本発明による１つまたは複数のアクチュエータを備えるロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができ、このショートストロークモジュールは第２のポジショナＰＷの一部を形成する。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合には、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴをショートストロークアクチュエータだけに接続してもよく、固定してもよい。パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合せすることができる。図示の基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占有しているが、ターゲット部分相互間の間隔内に配置することもできる（これは、けがき線アライメントマークとして知られる）。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に２つ以上のダイが設けられている状況では、パターニングデバイスアライメントマークを、ダイ相互間に配置することができる。

[0035] 図示される装置は、以下のモードの少なくとも１つにおいて使用することが可能である。
１．ステップモードでは、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴまたは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が、実質的に静止状態に保たれ、放射ビームに与えられた全パターンが、一度でターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一静止露光）。次いで、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」は、別のターゲット部分Ｃを露光することが可能となるように方向および／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一静止露光においてイメージングされるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。
２．スキャンモードでは、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴまたは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が、同期してスキャンされ、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴまたは「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大率（縮小率）および像反転特性により決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが、単一動的露光におけるターゲット部分の（非スキャニング方向の）幅を限定し、スキャニング動作の長さが、ターゲット部分の（スキャニング方向の）高さを決定する。
３．別のモードでは、パターニングデバイスサポート（例えば、マスクテーブル）ＭＴまたは「マスクサポート」が、プログラマブルパターニングデバイスを保持しつつ実質的に静的状態に保たれ、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」が、移動されまたはスキャンされると共に、放射ビームに与えられたパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般的にはパルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の各移動の後で、またはスキャン中の連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この作動モードは、上述のタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に応用することが可能である。

[0036] 前述の使用モードまたはまったく異なった使用モードの組合せおよび／または変形形態も用いられてよい。

[0037] 図２は、位置決めの目的に応用できる従来の電磁アクチュエータ１００を概略的に示す。図示のアクチュエータは、例えば強磁性体材料を含む第１の磁性部材１１０と、例えば強磁性体材料を含む第２の磁性部材１２０とを備え、これらの磁性部材は、点線１３０によって概略的に示された磁気回路を形成するように配置される。アクチュエータはさらに、第２の磁性部材の脚部１５０．１および１５０．２に巻かれる２つのコイル１４０．１および１４０．２を備える。

[0038] 使用時、コイルが励磁されると、すなわち電流が供給されると、Ｆで示された引力が第１の部材と第２の部材の間に発生する。そのため、このようなアクチュエータを１つだけ使用するのは、例えば図示のＹ方向での双方向位置決めには一般に適切ではない。

[0039] ある物体、例えば上述のサポートまたは基板テーブルの双方向位置決めを達成するには、一対のこのようなアクチュエータをその物体の両側に配置すればよい。

[0040] あるいは、磁気抵抗型アクチュエータに永久磁石を設けて、第１の部材と第２の部材を接続する磁気回路を通る付加磁束を供給することができる。そうすることによって、双方向力を発生させることができる。永久磁石と組み合わせたこのような磁気抵抗アクチュエータ（以下ではハイブリッドアクチュエータとも呼ぶ）の一例が、図３に概略的に示されている。図３に概略的に示されたハイブリッドアクチュエータ２００は、第１の磁性部材２１０と、３つの脚部を含む第２の磁性部材２２０とを備え、そうすることで中間脚部に永久磁石２６０が設けられている。第２の磁性部材の外側脚部には、第１の磁性部材を第２の磁性部材と接続する磁気回路２３０内に磁束を発生するように構成されたコイル２４０．１および２４０．２が設けられる。図示のように永久磁石２６０は、付加磁束を磁気回路２７０．１および２７０．２の中に、概略的に示されたように供給する。図示の配置では、アクチュエータのコイル２４０．１および２４０．２を適切に励磁することによって、第１の磁性部材２１０に対し双方向力（図３に矢印280で示す）を発生することが可能になる。

[0041] 図２および図３に示されたアクチュエータの欠点は、重大なクロストークが生じうることである。本明細書の意味の範囲内では、クロストークとは、非駆動方向に（寄生）トルク成分または力成分が発生すること、あるいはこのようなトルク成分または力成分が、第１および第２の磁性部材を互いに駆動方向に移動した場合に変動することを指す。こうしたクロストークが発生すると、当業者には認められるように、このようなアクチュエータを使用しての物体の正確な位置が妨げられることがある。第１および第２の磁性部材が互いに公称位置付近の動作範囲内で移動した場合には、このような変位の結果としてクロストークが生じたり、発生した力が駆動方向（例えば図２のY方向）に変動したりすることになってはならない。後者に関して、磁気抵抗型アクチュエータまたはハイブリッド型アクチュエータが常に、位置に依存するアクチュエータ力（例えば図２に示された力F）を駆動方向にある程度有することになるということは、言及しておく価値がある。このような依存性にどのように対応できるかについて、さらなる詳細を以下で提示する。さらに、概略的に図示されたハイブリッドアクチュエータに関しては、図示のアクチュエータには、第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で、駆動方向（図３に示されたアクチュエータでは駆動方向はX方向）にほぼ垂直の方向にバイアス力が発生するという別の欠点もあると言える。以下でさらに詳細に説明するように、これは、永久磁石によって発生した付加磁束が、第１の部材から第２の部材へと（または磁石の向きによりその逆に）駆動方向に垂直の方向に横切ることによる。具体的には、永久磁石によって発生した付加磁束は、Ｙ方向に沿ってエアギャップ２９０（図３参照）を実質的に横切る。さらに、当業者には理解されるように、発生するバイアス力はまた、第２の磁性部材に対する第１の磁性部材の位置に依存することもあり、そうして前述のクロストークの一因となる。

[0042] 上述の欠点の１つ以上を軽減するために、本発明の一実施形態では、クロストークが低減する電磁アクチュエータを提示する。

[0043] このようなアクチュエータの一実施形態が図４に概略的に示されている。

[0044] 図４に概略的に示された電磁アクチュエータ３００は、図２に示されたアクチュエータと同様に、第１の磁性部材３１０および第２の磁性部材３２０を有する磁気抵抗型アクチュエータであり、使用時に点線３３０で概略的に示された磁気回路を通る磁束を発生させるために、第２の磁性部材に２つのコイル３４０．１および３４０．２が設けられている。単一のコイルもまた、回路を通る磁束を発生するのに適合することに留意されたい。磁束により、第１の磁性部材と第２の磁性部材の間に働き、示された図でＹ方向である第１の方向（駆動方向とも呼ぶ）に作用する力Ｆを発生することができる。使用時、磁束は、第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で、第１の磁性部材３１０の第１の面３１２、および第２の磁性部材３２０の第２の面３２２を通して伝達され、第１の面と第２の面はエアギャップ３９０によって分離されている。

[0045] 本発明の一実施形態によれば、第１の面３１２と第２の面３２２は互いに、第１の面の外形寸法が第２の面の外形寸法を越えて、第１の方向にほぼ垂直の第２の方向に延びるように配置される。図４を参照すると、第２の方向は例えばＸ方向に対応し、この場合には図から分かるように、第１の面の外形寸法Ｌ１は、第２の面の外形寸法Ｌ２を越えて延びる。別法として、または加えて、第２の方向は同じようにＺ方向に対応してもよく、この場合には（図４の右側に示されるように）、第１の面３１２の外形寸法Ｌ３が第２の面３２２の外形寸法Ｌ４を越えて延びる。本発明の一実施形態によれば、外形寸法とは、使用時に一方の部材から他方の部材への磁束の伝達に寄与する１つまたは複数の面の総外形長または総外形寸法を指す。そのため、図４に示された実施形態では、外形寸法Ｌ２は、Ｘ方向の第２の磁性部材の外形寸法に対応するのに対し、図から分かるように、Ｘ方向で各表面３２２が加え合わされた長さは短い。図５には、第１の面４１２を伴う第１の磁性部材４１０、および第２の面４２２を伴う第２の磁性部材４２０を有するアクチュエータ構成のいくつか別の例が示されており、第１の面の外形寸法Ｌ５が第２の面の外形寸法Ｌ６を越えて延びている。図を分かりやすくするために、第１または第２の磁性部材のいずれかに取り付けることができる１つまたは複数の励磁コイルが示されていない。

[0046] 一実施形態では、第２の磁性部材はＣコアまたはＥコアを含む。

[0047] 図６ａには、電磁アクチュエータ５００（ハイブリッド型アクチュエータ）の一実施形態が概略的に示されている。図３に示されたハイブリッド型アクチュエータと同様に、図示のアクチュエータは、第１および第２の磁性部材５１０、５２０を含み、エアギャップ５９０を介して第１の磁性部材と第２の磁性部材を結合する磁気回路５３０が形成される。図示の実施形態では、第１の磁性部材５１０は、第１の部分５１０．１および第２の部分５１０．２を含み、第２の磁性部材５２０は、第１の磁性部材のこれら部分間に配置されている。アクチュエータはさらに、付加磁束５７０．１および５７０．２が得られるように配置された永久磁石を含む。図３に示されたアクチュエータ構成とは対照的に、本発明の一実施形態によるハイブリッドアクチュエータの永久磁石５６０は、付加磁束が、第１の磁性部材を第２の磁性部材から分離しているエアギャップ５９０を第１の方向（駆動方向、図示の配置ではX方向になる）とほぼ平行に横切るように配置されている。そうすることによって、バイアス力が発生するという欠点は、かなりの程度軽減することができる。図３に示されたアクチュエータのクロストークのさらなる改善を達成することが、第１の磁性部材５１０の第１の面５１２と第２の磁性部材５２０の第２の面５２２とが互いに、第１の面の外形寸法Ｌ７が第２の面の外形寸法Ｌ８を越えて第１の方向とほぼ垂直の第２の方向（図示の配置ではY方向）に延びるように配置されることによって、可能になる。図３の構成と同様に、図６ａのハイブリッドアクチュエータでは、アクチュエータの各コイル５４０の１つ以上を適切に励磁することによって、双方向作動が可能になる。

[0048] 一般に、リソグラフィ装置のオブジェクトテーブルなどの物体の正確な位置決めを行うために、駆動コイルを含むアクチュエータ部分はその物体に取り付けないようにして、アクチュエータを物体に取り付けることが選択される。したがって、図６ａの実施形態の場合では、第１の磁性部材（部分510.1および510.2を含む）は、位置決めが必要な物体に取り付けられる。したがって、このような構成では、磁性部分５１０．１および５１０．２の両方が物体と共に移動し、このようにしてアクチュエータは、これらの部分を同様に（物体と一緒に）加速または減速するように寸法設定されなければならない。しかし、本発明は、移動させるべき物体へのアクチュエータの特定の取付けに制限されないことに留意されたい。そのため、図６ａに示されたアクチュエータの第２の磁性部分（または図６ｃに示されたアクチュエータの第１の磁性部材、後で参照）が同じように、移動されるべき物体に取り付けられることがある。さらに、このような構成では、アクチュエータによって力が物体に作用する位置が、必要とされる力の方向に応じて変化する。

[0049] これは、図６ａに示されたハイブリッドアクチュエータの２つの動作モードを示す図６ｂに表されている。図６ｂの上部に示された第１の動作モードでは、コイル５４０の励磁は、励磁されたコイルおよび永久磁石５６０によって発生された結果として生じた磁束５７５が、第２の磁性部材５２０を第１の部分５１０．１とだけ実質的に連結し、その結果、第２の磁性部材５２０と第１の部分５１０．１の間に作用する引力Ｆが生じることになる。図６ｂの下部に示された第２の動作モードでは、コイル５４０の励磁は、励磁されたコイルおよび永久磁石５６０によって発生した結果として生じた磁束５７５が、第２の磁性部材５２０を第２の部分５１０．２とだけ実質的に連結し、その結果、第２の磁性部材５２０と第２の部分５１０．２の間に作用する引力Ｆが生じることになる。したがって、第１および第２の部分（510.1および510.2）を位置決めされるべき物体に取り付けることによって、その物体に作用する力は、物体に別々の位置で加わる（すなわち、第１の部分、第２の部分それぞれが物体に取り付けられる各境界面。

[0050] 図６ｃには、本発明によるハイブリッド型アクチュエータの第２の実施形態が概略的に示されている。この実施形態では、生じた磁束を第１の磁性部材の第１または第２の部分に導くために使用される駆動コイル５４０が、第２の磁性部分に取り付けられないで、第１の磁性部材の第１および第２の部分に取り付けられている。図示の実施形態では、アクチュエータは、第１の部分５１０．１および第２の部分５１０．２を含む第１の磁性部材（例えば図示のCコア、またはEコアとすることができる）と、第１の磁性部材の第１の部分と第２の部分の間に設けられた第２の磁性部材５２０とを備え、それによって、エアギャップ５９０を介して第１の磁性部材を第２の磁性部材と磁気的に結合する磁気回路が（図６ａのアクチュエータと同様に）形成される。アクチュエータはさらに、図６ａの構成と同様に、付加磁束５７０．１および５７０．２が得られるように配置された永久磁石５６０を備える。同じように、図６ｃに示されたハイブリッドアクチュエータの永久磁石５６０は、付加磁束が、第１の磁性部材を第２の磁性部材から分離しているエアギャップ５９０を第１の方向（駆動方向、図示の配置ではX方向になる）とほぼ平行に横切るように配置されている。そうすることによって、バイアス力が発生するという欠点は、かなりの程度軽減することができる。図６ｃの実施形態では、図６ａの第２の磁性部材５２０上に配置されているコイルと比べると、駆動コイル５４０は、第１の磁性部材の第１および第２の部分（510.1および510.2）に設けられている。図から分かるように、第１の部分５１０．１および第２の部分５１０．２それぞれは、第１の磁性部材と第２の磁性部材を結合する磁束を制御する一対のコイルを備える。単一のコイルを（コイル対の代わりに）付けても同じ機能が得られることに留意されたい。したがって、図３または図６ａの構成と同様に、図６ｃのハイブリッドアクチュエータは、アクチュエータのコイル５４０を適切に励磁することによって双方向作動を可能にする。図６ｃの構成ではコイルが第１の磁性部材に取り付けられているので、第２の磁性部材５２０を位置決めされるべき物体に取り付けるのに有利でありうる。

[0051] 図６ａ〜６ｃに示されたハイブリッド型アクチュエータに関して、以下の利益が強調されてよい。
一実施形態では、ほぼ全部の磁束が第１の磁性部品と第２の磁性部品の間のエアギャップ（または複数のエアギャップ）を移動方向（または力方向）に、すなわち第１の方向に横切り、それによって、他の方向に生じる寄生力が軽減または回避される。
１つまたは複数の永久磁石によって発生した磁束は、コイルによって発生した磁束と重なる並列回路と考えることができ、そのため、エアギャップを横切るときに両方の磁束寄与が足し合わされる。
一実施形態では、磁束経路は、コイルから見てほぼ一定の磁気抵抗を有し、それによってコイルの自己インダクタンスがほぼ一定になり（すなわち、第２の磁性部品に対する第１の磁性部品の位置に実質的に依存しない）、これは、コイルに電力供給する増幅器の制御ループにとって、ほぼ一定の利得が可能になるので有益である。

[0052] 一般に、この第２の磁性部材５２０の重量は、図６ａに示されたアクチュエータの第１の部品５１０．１と第２の部品５１０．２を合わせた重量よりも小さくなり、それによって、オブジェクトテーブルなどの物体に所望の加速または減速を与えるために必要なアクチュエータ力が低減する。

[0053] さらに、第２の磁性部材５２０を位置決めされるべき物体に取り付けることによって、物体に作用する力は、物体に同じ位置で（すなわち、第２の磁性部材が物体に取り付けられる境界面で）加わり、それによって、オブジェクトテーブルまたはオブジェクトテーブル位置の変形または歪みが回避され、これは図６ｄに表されている。

[0054] 図６ｄには、オブジェクトテーブル９００の上面図が、図６ｃに示された型の４つのアクチュエータ９１０と合わせて概略的に示されている。図を分かりやすくするために、アクチュエータの第１の磁性部材および第２の磁性部材の輪郭だけが図示され、コイルおよび永久磁石は図示されていないことに留意されたい。アクチュエータのそれぞれについて、第１の磁性部材を第２の磁性部材と結合する、生じた磁束９２０が、第２の磁性部材が受けてオブジェクトテーブルに作用するアクチュエータ力Ｆと共に、概略的に示されている。図から分かるように、発生した力の方向にかかわらず、力はオブジェクトテーブルにほぼ同じ位置で、すなわち第２の磁性部材がオブジェクトテーブルに接続されている位置で与えられ、または作用する。一実施形態では（図示せず）、複数のアクチュエータを使用して、対応する軸を駆動することができる。

[0055] 本発明の一実施形態によるアクチュエータでは、第２の面（例えば、面312または512）への、第１の方向すなわち駆動方向における第１の面（例えば、面322または522）の投影像は、アクチュエータの動作範囲内における第２の磁性部材に対する第１の磁性部材の各位置で、第１の表面領域の外側輪郭内にとどまる。そのため、この実施形態では、第１および第２の磁性部材の寸法設定は、アクチュエータの動作範囲内の各動作位置で、第１の磁性部材の第１の面の外形寸法（例えばL1、L3、L7）が、第２の面の外形寸法（例えば、それぞれL2、L4、L8）を越えて第２の方向に延びるようになる寸法設定である。アクチュエータの動作範囲は、例えば、公称作用点付近の体積（Δx×Δy×Δz）によって記述することができる。第１および第２の寸法設定がこのようになることを、アクチュエータの動作範囲内の各動作位置で確実にすることによって、第１の磁性部材の第１の面の外形寸法は、第２の面の外形寸法を越えて第２の方向に延び、クロストークの軽減を実現することができる。

[0056] 一実施形態では、第１の磁性部材の第１の面の外形寸法はまた、第２の面の外形寸法を越えて、第１の方向にも第２の方向にもほぼ垂直の第３の方向に延びる。

[0057] 一実施形態では、第１および第２の磁性部材の寸法設定は、第１の面が第２の面を越えて、両部材間のエアギャップの公称値以上の長さだけ延びるようになる寸法設定である。そのため、第２の面がｎ×ｍの外面積を有するとすれば、第１の面は、少なくとも（n+δ）×（m+δ）の外面積を有しうる。δは、第１の磁性部材と第２の磁性部材の間の公称エアギャップ長である。電磁アクチュエータが比較的小さい動作範囲、例えばΔｘ、Δｙ、Δｚ＜δの範囲内で応用される場合、重大なクロストーク低減が認められうる。駆動方向にほぼ垂直の方向の動作範囲が比較的大きい場合、第１の面の外面積をさらに増大することが必要になりうる。

[0058] 一実施形態では、アクチュエータ（図４および図５の磁気抵抗型アクチュエータ、または図６ａもしくは図６ｃのハイブリッド型アクチュエータのいずれか）は回転対称であり、その対称軸は、駆動軸、すなわち駆動方向に平行な軸にほぼ平行である。このような構成が図７に概略的に示されており、ここで７００は対称軸を表す。図７には、永久磁石６６０、第１の磁性部材６１０．１、６１０．２、および第２の磁性部材６２０を通る磁束のシミュレーションがさらに示されている。第１の磁性部材と第２の磁性部材の間に発生する電磁力は、アクチュエータのコイル６４０の１つに電流を供給することによって制御することができる。このような回転対称設計では、ラミネート材料を使用する代わりに、焼結磁性材料を使用することが選択されうる。というのは、ラミネート材料は、回転対称設計では簡単に適用されないからである。

[0059] 一実施形態では、これらのアクチュエータの１つ以上が、物体を位置決めするステージ装置に適用される。このような実施形態では、１つまたは複数のアクチュエータの第１の磁性部材をテーブルに取り付けることができる。

[0060] 本発明の一実施形態によるアクチュエータの電気機械特性に関して、以下の態様は指摘しておく価値がある。
本発明の一実施形態による両アクチュエータ型では、特に第１の磁性部材の質量に関して高い力対質量比を実現する。この部材は一般に、移動させるべき物体に取り付けられるのに対し、励磁コイルは第２の磁性部材に取り付けられることが好ましい。
磁気抵抗型アクチュエータはさらに、低い信号対雑音比を実現するという特徴があり、またアクチュエータの１つまたは複数のコイルに電流が供給されない場合に、ゼロ剛性が得られる。
ハイブリッド型アクチュエータでは、上述のように双方向の力が得られて、単一の電力増幅器によってアクチュエータを制御することが可能になる。
言及しておく価値がある別の利益は、小さいヒステリシス、およびほぼ一定のインダクタンスである。後者は特に有益である。というのは、それによってアクチュエータが、コイルに電力供給する電力増幅器にはほぼ一定の負荷として認められるからである。ハイブリッドアクチュエータはさらに、ほぼ線形の力対電流特性を有するという特徴がある。

[0061] リソグラフィ装置においてパターニングデバイスまたは基板などの物体のより正確な力制御（すなわち位置制御）を可能にするために、本発明の一実施形態によるアクチュエータはさらに、磁気回路を通る磁束を表す測定信号が発生する測定コイルを備えることができ、この測定コイルは、磁気回路を通る磁束を実質的に囲むように配置される。これに関しては、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許仮出願第６１／３６２，８８７号を参照されたい。

[0062] このような構成では、アクチュエータはさらに制御ユニットを備えることができ、この制御ユニットは、測定信号を受け取り、この測定信号に基づく制御信号を出力端子に供給してアクチュエータのコイル電流の振幅を制御する、または別のアクチュエータのコイル電流の振幅を制御するように構成される。

[0063] 米国特許仮出願第６１／３６２，８８７号にさらに詳細に記載されているように、測定コイルは、少なくとも部分的に、第１の磁性部材と第２の磁性部材を分離するエアギャップ内に配置されることが好ましい。図８に、図６ａのアクチュエータの細部が示されており、さらに、測定コイル８００の実現可能な位置が示されている。図示の構成では、測定コイル８００は、磁性部材５２０に一部が巻かれ、この部材に取り付けられているコイルとすることができる。

[0064] この明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及することがあるが、本明細書で説明されたリソグラフィ装置には、集積光システム、磁気ドメインメモリの誘導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、その他の製造などの他の用途がある可能性があることは理解すべきである。当業者は理解することであろうが、そのような他の用途の文脈では、本明細書での用語「ウェハ」または「チップ」の使用はどれも、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると考えることができる。本明細書で参照される基板は、例えばトラック（一般にレジスト層を基板に塗布し、さらに露光されたレジストを現像するツール）、測定ツール、および／または検査ツールで、露光前または後に処理されることがある。応用可能な場合、本明細書の開示は、そのようなおよび他の基板処理ツールに応用されることがある。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作るために一度より多く処理されることがあるので、本明細書で使用される基板という用語は、複数の処理された層をすでに含む基板も意味することができる。

[0065] 光リソグラフィの文脈で本発明の実施形態の使用について特に言及された可能性があるが、理解されることであろうが、本発明は他の用途、例えばインプリントリソグラフィで使用されてもよく、文脈が許す場合、光リソグラフィに限定されない。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に作られるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィが、基板に供給されたレジスト層の中に押し込まれることがあり、それから、電磁放射、熱、圧力またはこれらの組合せを加えることによってレジストが硬化される。パターニングデバイスは、レジストから外に移動され、レジストが硬化された後でレジストにパターンが残る。

[0066] 本明細書に使用される用語「放射」および「ビーム」は、イオンビームまたは電子ビームなどの粒子線と同様に紫外線（UV）放射（例えば３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの、またはそのくらいの波長を有する）および超紫外線（EUV）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。

[0067] 用語「レンズ」は、文脈が許す場合、屈折、反射、磁気、電磁および静電光学コンポーネントを含んだ様々な種類の光学コンポーネントのどれか１つまたは組合せを意味することができる。

[0068] 以上、本発明の具体的な諸実施形態について上記で説明してきたが、本発明を、説明した以外の方式で実施できることが理解されよう。

[0069] 上述の説明は、例示であり制限しない意図である。したがって、当業者には明らかなことであろうが、以下で明らかにされる特許請求の範囲の範囲から逸脱することなしに、説明されたような本発明に修正が加えられることがある。

Claims (15)

1. 互いに移動可能であり、磁気回路を形成するように配置されている第１の磁性部材および第２の磁性部材と、
   使用時に電流を受け取って前記磁気回路を通る磁束を発生し、それによって前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材の間で第１の方向に力を発生するように構成されたコイルとを備える電磁アクチュエータであって、
   前記磁束が、使用時に前記第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で、前記第１の磁性部材の第１の面および前記第２の磁性部材の第２の面を通して伝達され、前記第１の面と前記第２の面がエアギャップによって分離され、
   前記第１の面および前記第２の面が互いに、前記第１の面の外形寸法が前記第２の面の外形寸法を越えて、前記第１の方向にほぼ垂直の第２の方向に延びるように配置され、使用時に、前記第１の面への、前記第１の方向における前記第２の面の投影像が、前記アクチュエータの動作範囲内における前記第２の磁性部材に対する前記第１の磁性部材の各位置で、前記第１の面の外側輪郭内にとどまる、電磁アクチュエータ。
2. 互いに移動可能であり、磁気回路を形成するように配置されている第１の磁性部材および第２の磁性部材と、
   使用時に電流を受け取って前記磁気回路を通る磁束を発生し、それによって、前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材の間で第１の方向に力を発生するように構成されたコイルとを備える電磁アクチュエータであって、
   前記磁束が、使用時に前記第１の磁性部材と第２の磁性部材の間で、前記第１の磁性部材の第１の面および前記第２の磁性部材の第２の面を通して伝達され、前記第１の面と前記第２の面がエアギャップによって分離され、さらに、
   前記磁気回路を通る付加磁束が得られるように配置された永久磁石を備え、前記付加磁束が、前記第１の磁性部材を前記第２の磁性部材から分離するエアギャップを、前記第１の方向とほぼ平行の方向に横切るように構成される、電磁アクチュエータ。
3. 前記コイルが前記第２の磁性部材の脚部の周りに巻かれている、請求項１または２に記載の電磁アクチュエータ。
4. 前記第２の面がｎ×ｍの外面積を有し、前記第１の面が少なくとも（n+δ）×（m+δ）の外面積を有し、δが前記第１の磁性部材と前記第２の磁性部材の間の公称エアギャップ長である、請求項１から３のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
5. 前記磁気回路を通る付加磁束が得られるように配置された永久磁石をさらに備える、請求項１を参照した場合に請求項１から４のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
6. 前記永久磁石が前記第２の磁性部材の一部である、請求項５に記載の電磁アクチュエータ。
7. 前記付加磁束が、前記第１の磁性部材を前記第２の磁性部材から分離するエアギャップを、前記第１の方向とほぼ平行の方向に横切るように構成される、請求項５または６記載の電磁アクチュエータ。
8. 前記第１の磁性部材が第１の部分および第２の部分を備え、前記第２の磁性部材が前記第１の部分と第２の部分の間に配置される、請求項５から７のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
9. 前記アクチュエータが、前記第１の方向にほぼ平行な軸まわりに回転対称である、請求項１から８のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
10. 前記第１の面および前記第２の面が互いに、前記第１の面の外形寸法が前記第２の面の外形寸法を越えて、前記第１の方向および前記第２の方向にほぼ垂直の第３の方向に延びるように配置される、請求項１から９のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
11. 前記磁気回路を通る磁束を表す測定信号が発生するように構成された測定コイルをさらに備え、前記測定コイルが、前記磁気回路を通る前記磁束を実質的に囲むように配置される、請求項１から１０のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。
12. 物体を位置決めするように構成されたステージ装置であって、
    前記物体を保持するように構成されたテーブルと、
    前記テーブルを位置決めするための、請求項１から１１のいずれかに記載の１つまたは複数のアクチュエータとを備え、前記１つまたは複数のアクチュエータの第１の磁性部材が前記テーブルに取り付けられる、ステージ装置。
13. 放射ビームを調整するように構成された照明システムと、前記放射ビームの断面にパターンを付与してパターン付き放射ビームを形成することができるパターニングデバイスを支持するように構築されたサポートと、基板を保持するように構築された基板テーブルと、前記基板のターゲット部分の上に前記パターン付き放射ビームを投影するように構成された投影システムと、前記サポートまたは前記基板テーブルを位置決めするように構成された、請求項１から１１のいずれかに記載のアクチュエータとを備える、リソグラフィ装置。
14. パターンをパターニングデバイスから基板の上に転写するように構成されたインプリントリソグラフィ用装置であって、請求項１から１１のいずれかに記載の１つまたは複数のアクチュエータを備える装置。
15. パターンをパターニングデバイスから基板の上に転写するステップと、
    転写する前記ステップの前に、請求項１から１１のいずれかに記載の１つまたは複数のアクチュエータを使用して、前記パターニングデバイスまたは前記基板を位置決めするステップとを含む、デバイス製造方法。