JP5192064B2 - 変位デバイス、リソグラフィ装置および位置決め方法 - Google Patents

Description

本発明は、ステージシステムおよび参照構造体と組み合わせた変位デバイス、ならびにこのような変位デバイスまたは組合せを含むリソグラフィ装置に関する。本発明は、本発明による変位デバイスの第１の部分に対して変位デバイスの第２の部分を位置決めする方法にさらに関する。

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

一般に、基板および／またはパターニングデバイス（例えばレチクル）は、例えばベースフレームまたは別の種類の参照構造体といったフレームに対してステージシステムを移動させる変位デバイスを含むそれぞれの可動ステージシステムによって支持され、かつ位置決めされる。このような変位デバイスは、フレーム上の第１の部分およびステージシステム上の第２の部分を含み、これらは、第１の方向および第１の方向に対して垂直な第２の方向へ互いに対して変位可能である。

第１の部分は、第１および第２の方向に対して実質的に平行に延在するキャリアを含む。キャリア上に、パターンに従って磁石システムが固定されており、キャリアに対して垂直な、第２の部分へ向かう磁化方向を有する第１の種類の磁石、およびキャリアに対して垂直な、第２の部分から遠ざかる磁化方向を有する第２の種類の磁石が、キャリアに対して垂直に、第１または第２の方向のうちの１つに対して約４５°の角度を成す行と列とのパターンに従って、各行と各列とが交互に配置されるように、第１の種類の磁石と第２の種類の磁石とが配置されている。本出願では、第１の種類の磁石、第２の種類の磁石は、あるいは、それぞれ第１の磁石、第２の磁石と称されることがある。

このようなキャリアの一実施例が図２Ａに示されており、第１の種類の磁石はＮで示され、第２の種類の磁石はＺで示され、第１の方向はＸで示され、また、第２の方向はＹで示されている。したがって、第１および第２の種類（Ｎ、Ｚ）の両磁石の磁化方向は、第３の方向に対して平行であり、第３の方向は、第１および第２の方向のどちらに対しても垂直である。

第２の部分は、１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを備えており、各コイルブロックユニットは、磁石システムの磁界内にあり多相システムによって給電されている電流導体を有する。

既知の変位デバイスは、通常、図２Ｂに示されるように、１組の４つのコイルブロックユニットを有し、２つのコイルブロックユニットは第１の種類であり、電流導体が第２の方向に配向され、第１の部分と第２の部分の間に、ローレンツの法則に基づいて第１の方向に力を加える。

他の２つのコイルブロックユニットは第２の種類であり、電流導体が第１の方向に配向され、第１の部分と第２の部分の間に、ローレンツの法則に基づいて第２の方向に力を加える。通常、コイルブロックユニットは、第１の部分と第２の部分の間に第３の方向の力を与えることもでき、例えば第１の部分に対して第２の部分を空中浮揚させる。図２Ｂで、コイルブロックユニットはＣＢで示され、電流導体はＣＣで示され、また、第１および第２の方向はそれぞれＸおよびＹで示されている。

コイルブロックの電流導体を通る電流は、とりわけ局所磁場の配向に応じて力を生成することになる。しかし、力の合計がそれぞれの第１または第２の方向に加わるように電流を駆動することができる。電流導体も、第２の部分を空中浮揚させるために使用される場合、第１または第２の方向の力から独立して空中浮揚力を加えることができ、それによって、すべての適用可能な方向において、ステージシステムの移動の全制御が可能になる。

したがって、各コイルブロックユニットは、生成可能な最大の力を有する力生成要素であり、最大の力は、とりわけ、磁界強度、電流導体の量および位置、ならびに最大許容電流によって決定される。

コイルブロックユニットが、第１の方向、第２の方向、また、場合によっては第３の方向に、それぞれ最大の力を生成するように駆動されるとき、力によって生成されるモーメントがゼロであるラインまたはポイントが存在することになる。このラインまたはポイントは、力の中心ＣＯＦと称されることになる。図２Ｂで、力の中心ＣＯＦは、すべての主コイルブロックユニットが同一の最大力を生成することができる状態に関して示されている。

力の中心と重心との間の不一致により、同じレベルの性能を達成するのに、少なくともコイルブロックユニットのうちの１つに対してより大きな最大力が必要とされ、生成されたモーメントに対する補償が必要になるので、力の中心は、好ましくは第２の部分が支持する部分を含めて第２の部分の重心と完全に一致する。しかし、第３の方向でコイルブロックユニットを重心と整列させると、磁界を生成する第１の部分と第２の部分の電流導体との間に比較的大きな距離が必要になり、性能の観点から好ましくないので、実用上の理由により、力の中心は、通常は第１および第２の方向においてのみ重心と（ほぼ）一致し、第３の方向では重心と一致しない。

例えば設計変更により、別々のステージシステムを比較するとき、重心が移動されることがある。力の中心を、少なくとも部分的に重心と一致させるという所望の要件に応じるために、重心を変化させる設計変更には変位システムの変更も必要になる。現行の変位システムは、力の中心を変化させることができるが、設計、スペースなどの劇的な変化という犠牲を払うものであり、図２Ｂを参照しながらこのことを説明する。

図２Ｂは、４つのコイルブロックユニットを含み、そのうちの２つが第１の種類であり、２つが第２の種類である変位デバイスの従来型の第２の部分を開示しており、コイルブロックユニットは対角線の構成に配置され、すなわち１つのポイントのまわりに対称に配置されている。コイルブロックユニットが同一量の力を生成することができると想定して、力の中心をこの対称のポイントに配置する。重心が力の中心と一致しないとき、力の中心は、好ましくは重心の方へ移動される。しかし、力の中心の移動は、好ましくない変更を必要とする。例えば、すべてのコイルブロックユニットを移動するには、重心も移動するだけではなく、コイルブロックユニットが取り付けられているコイルブロックユニット積載フレームの設計変更が必要となる。いくつかのコイルブロックユニットだけを移動すると、サイズの変更およびコイルブロックユニット積載フレームの再度の変更に繋がることになる。

別の可能性は、コイルブロックユニットの発生可能な最大の力を加減することがあるが、これは、コイルブロックユニット自体の例えばサイズおよび／または冷却に関する変更が必要になるはずであり、これも望ましくない。

従来技術の変位デバイスに関連した別の問題は、第１の部分上の磁石と第２の部分上のコイルブロックユニットとによって生成された磁界が、近くに配置されたその他の位置決めデバイス、例えば第２の部分に対して第３の部分を位置決めするように第２の部分と第３の部分の間に設けられた位置決めデバイスに対して深刻な影響（クロストークと称される）を及ぼす恐れがあることである。クロストークは、それ自体がその他の位置決めデバイスに対する外乱力となることがあり、したがって制御するのがより困難であり、第３の部分などの他のコンポーネントの位置決めが不正確になる恐れがある。

改善された変位デバイス、好ましくは大きさの異なる空間またはタイプの異なるコイルブロックユニットを必要とせずに、その力の中心を適合することができるコイルブロックユニットの構成を有する変位デバイスを提供することが望ましい。

改善された変位デバイス、好ましくは第１の部分の磁石および／または第２の部分のコイルブロックユニットの他の位置決めデバイスに対するクロストークが低減される変位デバイスを提供することがさらに望ましい。

本発明の第１の態様によれば、
第１の部分および第２の部分を備える変位デバイスであって、第２の部分が、第１の部分に対して、第１の方向、第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向、ならびに第１および第２の方向の両方に対して垂直な第３の方向に変位可能であり、第１の部分が、第１および第２の方向に対して実質的に平行に延在するキャリアであって、その上に磁石システムがパターンに従って配置されているキャリアを備え、磁石システムが、キャリアに対して実質的に垂直な、第２の部分へ向かう磁化方向を有する第１の磁石、およびキャリアに対して実質的に垂直な、第２の部分から遠ざかる磁化方向を有する第２の磁石を含み、第１および第２の磁石が、キャリアに対して実質的に垂直に、第１または第２の方向のうちの１つに対して約４５°の角度を成す行と列とのパターンに従って、各行と各列とが交互に配置されるように、第１の磁石と第２の磁石とが配置されており、
第２の部分が、１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを含み、各コイルブロックユニットは、磁石システムの磁界内に配置された、使用時に多相システムによって給電される電流導体を含み、
コイルブロックユニットの組が、
第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する少なくとも３つの第１のコイルブロックユニットと、
第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する少なくとも２つの第２のコイルブロックユニットとを備え、
変位デバイスが、多相システムを有するコイルブロックユニットを駆動することによって第１の部分に対する第２の部分の位置を制御するように構成された制御デバイスを備え、第２の部分が主として第２の方向に移動するとき、制御ユニットが、第１のコイルブロックユニットのみを使用して、第２の部分を、第１の部分から第３の方向へ空中浮揚させるように構成される変位デバイスが提供される。

本発明の第２の態様によれば、第１の方向および第１の方向に対して垂直な第２の方向へ互いに変位可能な第１の部分および第２の部分を有する変位デバイスであって、
第１の部分が、第１および第２の方向に対して実質的に平行に延在するキャリアであって、その上に磁石システムがパターンに従って固定されているキャリアを含み、それによって、キャリアに対して垂直な、第２の部分へ向かう磁化方向を有する第１の種類の磁石、およびキャリアに対して垂直な、第２の部分から遠ざかる磁化方向を有する第２の種類の磁石が、キャリアに対して垂直に、第１または第２の方向のうちの１つに対して約４５°の角度を成す行と列とのパターンに従って、各行と各列とが交互に配置されるように、第１の種類の磁石と第２の種類の磁石とが配置されており、
第２の部分は、１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを備えており、各コイルブロックユニットが、磁石システムの磁界内にあり多相システムによって給電されている電流導体を有し、
コイルブロックユニットの組が、
− 第２の方向に対して平行に配向された電流導体を有する少なくとも１つの第１の種類の主コイルブロックユニットと、
− 第１の方向に対して平行に配向された電流導体を有する少なくとも１つの第２の種類の主コイルブロックユニットとを含み、
主コイルブロックユニットが、主コイルブロックユニットが配置されている第１の方向において最小限の第１の範囲を画定し、主コイルブロックユニットが、主コイルブロックユニットが配置されている第２の方向において最小限の第２の範囲をさらに画定し、
コイルブロックユニットの組が、第２の方向に対して平行に配向された電流導体を有する少なくとも１つの第１の種類の２次コイルブロックユニットをさらに含み、少なくとも１つの２次コイルブロックユニットが、第２の範囲内で第１の範囲外に配置され、第２の範囲が十分に大きく、その結果、少なくとも１つの２次コイルブロックユニットを、すべてのコイルブロックユニットによって決定される力の中心を第２の方向に配置するように、第２の範囲内で、第２の方向で見た複数の別個の位置に配置することができる、変位デバイスが提供される。

本発明の第３の態様によれば、
互いに対して６自由度で変位可能な第１の部分および第２の部分を備える変位デバイスであって、第１の部分が、面を画定するキャリアを備え、この面上に磁石が配置されて磁界を形成し、
第２の部分が、磁界と協働し、第１の部分に対して第２の部分を６自由度で変位させるように構成された１次コイルシステムを含み、
第２の部分が、第１の部分と第２の部分との間に少なくとも１自由度で駆動力を与えるために磁界と協働するように構成された２次コイルシステムをさらに含み、その結果、すべてのコイルシステムによって与えられる力の中心が、使用時に、互いに垂直かつキャリアが画定する面に対して実質的に平行な第１および第２の方向で見た重心に実質的に配置される、変位デバイスが提供される。

本発明の一実施形態によれば、ステージシステムと例えばフレームである参照構造体との組合せがリソグラフィ装置向けに提供され、ステージシステムが参照構造体に対して変位可能であるように、本発明の第１、第２、または第３の態様による変位デバイスがステージシステムと参照構造体との間に設けられ、変位デバイスの第１の部分が参照構造体上に設けられ、変位デバイスの第２の部分がステージシステム上に設けられる。

本発明の別の実施形態によれば、本発明によるステージシステムと参照構造体との組合せを備えるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の別の実施形態によれば、本発明の第１、第２、または第３の態様による変位デバイスの第２の部分を位置決めする方法が提供され、第２の部分が、同一種類のコイルブロックユニットのみを使用して、第１および第２の方向に対して実質的に垂直な第３の方向に空中浮揚される。

本発明の別の実施形態によれば、変位デバイスによってフレームに対して移動可能なステージシステムを含むリソグラフィ装置であって、変位デバイスが、フレーム上に配置された第１の部分およびステージシステム上に配置された第２の部分を有し、第１の部分および第２の部分が、第１の方向および第１の方向に対して垂直な第２の方向へ互いに対して変位可能であり、
第１の部分が、第１および第２の方向に対して実質的に平行に延在するキャリアであって、その上に磁石システムがパターンに従って固定されているキャリアを含み、それによって、キャリアに対して垂直な、第２の部分へ向かう磁化方向を有する第１の種類の磁石、およびキャリアに対して垂直な、第２の部分から遠ざかる磁化方向を有する第２の種類の磁石が、キャリアに対して垂直に、第１または第２の方向のうちの１つに対して約４５°の角度を成す行と列とのパターンに従って、各行と各列とが交互に配置されるように、第１の種類の磁石と第２の種類の磁石とが配置されており、
第２の部分は、１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを備えており、各コイルブロックユニットが、磁石システムの磁界内にあり多相システムによって給電されている電流導体を有し、
コイルブロックユニットの組が、
− 第２の方向に対して平行に配向された電流導体を有する少なくとも１つの第１の種類の主コイルブロックユニットと、
− 第１の方向に対して平行に配向された電流導体を有する少なくとも１つの第２の種類の主コイルブロックユニットとを含み、
主コイルブロックユニットが、主コイルブロックユニットが配置されている第１の方向において最小限の第１の範囲を画定し、主コイルブロックユニットが、主コイルブロックユニットが配置されている第２の方向において最小限の第２の範囲をさらに画定し、
コイルブロックユニットの組が、第２の方向に対して平行に配向された電流導体を有する少なくとも１つの第１の種類の２次コイルブロックユニットをさらに含み、少なくとも１つの２次コイルブロックユニットが、第２の範囲内で第１の範囲外に配置され、第２の範囲が十分に大きく、その結果、少なくとも１つの２次コイルブロックユニットを、すべてのコイルブロックユニットによって決定される力の中心を第２の方向に配置するように、第２の範囲内で、第２の方向で見た複数の別個の位置に配置することができる、リソグラフィ装置が提供される。

本発明のさらに別の実施形態によれば、リソグラフィ装置のステージシステムを位置決めする方法が提供され、リソグラフィ装置が、本発明の第１、第２、または第３の態様による変位デバイスによってフレームに対して移動可能なステージシステムを含み、第２の部分が、同一種類のコイルブロックユニットを使用して、第１および第２の方向に対して垂直な第３の方向に空中浮揚される。

本発明の別の実施形態によれば、変位デバイスを備えるリソグラフィ装置であって、変位デバイスが、
互いに対して６自由度で変位可能な第１の部分および第２の部分を含み、第１の部分が、面を画定するキャリアを備え、この面上に磁石が配置されて磁界を形成し、
第２の部分が、磁界と協働し、第１の部分に対して６自由度で第２の部分を変位させるように構成された１次コイルシステムを含み、
第２の部分が、第１の部分と第２の部分との間に少なくとも１自由度で駆動力を与えるために磁界と協働するように構成された２次コイルシステムをさらに含み、その結果、すべてのコイルシステムによって与えられる力の中心が、使用時に、互いに垂直かつキャリアが画定する面に対して実質的に平行な第１および第２の方向で見た重心に実質的に配置される、リソグラフィ装置が提供される。

次に、本発明の諸実施形態を、ほんの一例として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照して説明する。

本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の一実施形態による変位デバイスの第１の部分を示す概略図である。 従来技術の変位デバイスの第２の部分を示す概略図である。 本発明の別の実施形態による変位デバイスの第２の部分を示す概略図である。 本発明のさらに別の実施形態による変位デバイスの第２の部分を示す概略図である。 本発明のさらに別の実施形態による変位デバイスの第２の部分を示す概略図である。 本発明の別の実施形態による変位デバイスの第２の部分を示す概略図である。 既に図６で部分的に示されたステージシステムを示す概略側面図である。 本発明のさらに別の実施形態による変位デバイスの第２の部分を示す概略図である。

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（例えば紫外線または任意の他の適切な放射）を調整するように構成される照明システム（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を支持するように構築され、いくつかのパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成される第１の位置決めデバイスＰＭに連結される、パターニングデバイスサポートまたはサポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴとを備える。また、この装置は、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、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る第２の位置決めデバイスＰＷに連結される、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」を備える。さらに、この装置は、基板Ｗの（例えば１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ上に、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを投影するように構成される投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳを備える。

この照明システムは、放射を導くか、整形するか、あるいは制御するために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気など様々なタイプの光学コンポーネント、または他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せを含んでよい。

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。

本明細書において使用される「パターニングデバイス」という語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用することが可能な任意のデバイスを指すものとして、広義に解釈されたい。放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャすなわちいわゆるアシストフィーチャを含む場合には、基板のターゲット部分の所望のパターンと正確には一致しないことがある点に留意されたい。一般的には、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、ターゲット部分中に生成されるデバイスにおける特定の機能層に一致する。

パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの諸例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィで周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、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を含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、小さな鏡の行列構成を使用し、鏡のそれぞれは、入来放射ビームを様々な方向で反射するように個別に傾けることができる。傾斜式鏡は、鏡行列によって反射される放射ビーム内にパターンを与える。

本明細書に用いられる用語「投影システム」は、屈折システム、反射システム、反射屈折システム、磁気システム、電磁気システム、および静電気光学システムあるいはそれらの任意の組合せを含むあらゆるタイプの投影システムを包含し、使用される露光放射あるいは液浸液の使用または真空の使用など他の要因に適切なものとして、広義に解釈されたい。本明細書における用語「投影レンズ」のいかなる使用も、より一般的な用語「投影システム」と同義と見なされてよい。

本明細書で記述されるように、装置は透過タイプ（例えば透過性マスクを使用するタイプ）である。あるいは、装置は反射タイプ（例えば上記で言及されたプログラマブルミラーアレイを使用するタイプまたは反射性マスクを使用するタイプ）でよい。

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または「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブルまたは「マスクサポート」）を有するタイプのものとすることができる。そのような「マルチステージ」機では、追加のテーブルまたはサポートを同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数の他のテーブルまたはサポートが露光用に使用されている間に、１つまたは複数のテーブルまたはサポート上で準備ステップを実施することができる。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプとすることもできる。液浸液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムとの間に適用することもできる。液浸技法を使用して投影システムの開口数を増加させることができる。本明細書で使用されるような「液浸」という用語は、基板などの構造体が液体中に沈められなければならないことを意味せず、むしろ液体が露光中投影システムと基板との間に置かれていることを単に意味する。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えばこの放射源がエキシマレーザであるとき、放射源とリソグラフィ装置は別個の実体でよい。そのような例では、放射源がリソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、放射源ＳＯからイルミネータＩＬまで、例えば適当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を用いて通される。他の例では、例えば放射源が水銀灯であるとき、放射源はリソグラフィ装置の一体型部品でよい。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も一緒に、放射システムと呼ばれてよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含んでよい。一般に、少なくともイルミネータの瞳面内強度分布の外側および／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）は調節することができる。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んでよい。イルミネータは、放射ビームがその横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調節するのに使用されてよい。

放射ビームＢは、パターニングデバイスサポート（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されるパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に入射し、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を横切って、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集中させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、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、例えば放射ビームＢの経路内へ個別のターゲット部分Ｃを位置決めするように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および別の位置センサ（図１には明示されていない）は、例えばマスクライブラリからの機械的検索の後、またはスキャン中に、放射ビームＢの経路に対してパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを正確に位置決めするのに使用することができる。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の動作は、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。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の動作は、第２のポジショナＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合には（スキャナとは対照的に）、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がショートストロークアクチュエータのみに接続されてよく、あるいは固定されてよい。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のアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板のアライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。図示された基板アライメントマーク（スクライブラインアライメントマークとして既知である）は専用ターゲット部分を占めるが、ターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい。同様に、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡ上に複数のダイが与えられる状況では、パターニングデバイスのアライメントマークはダイ間に配置されてよい。

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（すなわち単一静的露光）。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Ｘ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、単一静的露光において像が形成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ともに、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。

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。

この実施形態では、第２の位置決めデバイスＰＷは、あるいはステージシステムと称され、フレームＦＡに対する基板テーブルＷＴの粗動位置決めをもたらすように構成されたロングストロークモジュールとしての変位デバイスを含んでいる。この変位デバイスは、フレームＦＡ上に配置された第１の部分および第２の位置決めデバイスＰＷ上に配置された第２の部分を含み、第１の部分および第２の部分は、第１の方向Ｘおよび第１の方向Ｘに対して垂直な第２の方向Ｙへ互いに対して変位可能である。

第１の部分ＦＰの一部分が、図２Ａに示されている。第１の部分ＦＰは、第１の方向Ｘおよび第２の方向Ｙに対して実質的に平行に延在するキャリアＣＡを含む。第１および第２の方向Ｘ、Ｙは、パターン付き放射ビームに対して、通常は実質的に垂直であり、その結果、第１および第２の方向Ｘ、Ｙに対して実質的に垂直な第３の方向Ｚ１（図１を参照されたい）は、その場合パターン付き放射ビームに対して平行である。

キャリアＣＡ上に、パターンに従って磁石システムが取り付けられており、それによって、キャリアＣＡに対して実質的に垂直な、第２の部分へ向かう磁化方向（すなわち第３の方向（Ｚ１））を有する第１の種類の磁石Ｎ、およびキャリアＣＡに対して実質的に垂直な、第２の部分から遠ざかる磁化方向（すなわち第３の方向（Ｚ１））を有する第２の種類の磁石Ｚが、キャリアＣＡに対して実質的に垂直に、第１または第２の方向Ｘ、Ｙのうちの１つに対して約４５°の角度を成す行と列とのパターンに従って、各行と各列とが交互に配置されるように、第１の種類の磁石Ｎと第２の種類の磁石Ｚとが配置されている。４５°の角度は、図２Ａで第１の方向Ｘに対して示されている。第１の種類の磁石および第２の種類の磁石は、あるいはそれぞれ第１の磁石および第２の磁石と称されることがある。

磁極のピッチＭＰは、別々の種類の２つの互いに隣接した磁石（ＮおよびＺ）の中央点の間の第１または第２の方向における距離、すなわち同一種類の磁石の中央点が位置する、互いに隣接した対角線間の距離によって定義される。

磁石システムは、第１および第２の方向によって定義され、第１の種類の磁石の方へ向く面に対して実質的に平行な磁化方向を有する第３の種類の磁石をさらに含んでよく、第３の種類の磁石が、第１の種類の磁石と第２の種類の磁石の各磁石間に存在し、すなわち、いわゆるハルベルク構成である。

第２の位置決めデバイスＰＷの上に配置された第２の部分ＳＰは、１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを含んでいる。図２Ｂは、従来技術の電気的コイルシステムを示しており、先ず別々のコンポーネントを示すために用いられることになり、したがって後続の図で参照される。

図２Ｂは、４つのコイルブロックユニットＣＢを含む１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを示す。各コイルブロックユニットは電流導体ＣＣを有する。参照ＣＣは、簡易さのために、左上のコイルブロックユニットＣＢのみに関して示されている。電流導体ＣＣは、単一の巻線として概略的に示されているが、実際には、複数の巻線および別々の構成が使用され得る。電流導体ＣＣは、図２Ａに示されるように磁石システムの磁界内に位置しており、多相システムによって給電されている。図２Ｂに示されるように、コイルブロックユニットＣＢ当たり３つの電流導体ＣＣの存在は３相システムの使用を示唆するが、４相システムまたは他の任意の種類の多相システムなどの代替形態構成も意図される。

図２Ｂの実施形態では、すべての４つのコイルブロックユニットは類似の設計であり、配向と位置だけが異なる。コイルブロックユニットのうち２つ（左上および右下のコイルブロックユニットを参照されたい）は、主として第２の方向Ｙに対して平行に配向された電流導体を有し、その結果、これらのコイルブロックユニットは第１の方向Ｘに力を生成することができる。これらのコイルブロックユニットは、あるいは第１の種類のコイルブロックユニット、第１のコイルブロックユニットまたはＸフォーサと称される。

その他の２つのコイルブロックユニット（右上および左下のコイルブロックユニットを参照されたい）は、主として第１の方向Ｘに対して平行に配向された電流導体を有し、その結果、これらのコイルブロックユニットは第２の方向Ｙに力を生成することができる。これらのコイルブロックユニットは、あるいは第２の種類のコイルブロックユニット、第２のコイルブロックユニットまたはＹフォーサと称される。

図２Ｂの４つのコイルブロックユニットの配列は、第１の方向Ｘにおける最小限の第１の範囲ＦＲおよび第２の方向Ｙにおける最小限の第２の範囲ＳＲを定義し、この中にコイルブロックユニットが配置される。第１および第２の範囲ＦＲ、ＳＲのそれぞれの境界は破線で示されている。コイルブロックユニットＣＢは、このように、第１の範囲ＦＲと第２の範囲ＳＲがオーバラップする領域に配置される。

この従来技術の実施形態のコイルブロックユニットは、すべてが同一の最大の力を生成することができる。ＸフォーサおよびＹフォーサの両方が、それぞれ第１および第２の方向に同一の最大力を生成するとき、これらの力によって第２の部分に対して加えられるモーメントは、力の中心ＣＯＦに関してゼロである。対称な構成により、力の中心ＣＯＦは、４つのコイルブロックユニットの中央に配置される。力の中心を適合させるには、コイルブロックユニットの１つまたは複数を第１または第２の方向に移動するか、あるいはコイルブロックユニット自体を変更する必要があり得る。しかし、１つまたは複数のコイルブロックユニットを移動する場合には、コイルブロックユニットが、第１の範囲および／または第２の範囲の外部に位置決めされることになり、その効果が力の中心と重心との間の初期の不一致に左右される。このことは、好ましくない状態をもたらす。

図３は、図１の変位デバイス内に与えることができる電気的コイルシステムを有する第２の部分を示す。電気的コイルシステムは、１次コイルシステムと２次コイルシステムとに分割することができる。１次コイルシステムのコイルブロックユニットの組は、第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１、すなわち第２の方向Ｙに対して実質的に平行に配向された電流導体ＣＣを有する第１の主コイルブロックユニット、および第２の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ２、すなわち第１の方向Ｘに対して実質的に平行に配向された電流導体ＣＣを有する第２の主コイルブロックユニットを含んでいる。第１および第２の主コイルブロックユニットは、第２の部分に対して実質的に固定され、すなわち２次コイルブロックユニットに対する位置決め範囲が限定されており、このことは以下で説明される。

第１および第２の主コイルブロックユニットは、第１の方向Ｘにおける最小限の第１の範囲ＦＲおよび第２の方向Ｙにおける最小限の第２の範囲ＳＲを定義し、この中に主コイルブロックユニットが配置される。第１および第２の範囲の境界は、対応する破線で示されている。

２次コイルシステムは、第１の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ、すなわち第２の方向Ｙに対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第１のコイルブロックユニットを含み、２次コイルブロックユニットが、第２の範囲ＳＲ内で第１の範囲ＦＲ外に配置される。２次コイルブロックユニットおよび主コイルブロックユニットは、２次コイルブロックユニットおよび主コイルブロックユニットが第３の範囲内かつ第２の範囲内に配置されるように、第１の方向Ｘに最小限の第３の範囲ＴＲを画定する。

第２の範囲ＳＲは、２次コイルブロックユニットが第２の方向で見た別々の位置に配置されるほど十分に大きい。図３では、２次コイルブロックユニットが、第２の範囲の一番上に示され、第２の方向における最先端位置を示すゴーストイメージとして一番下にも示されている。

２次コイルブロックユニットを位置決めすることは、第２の方向において、すべてのコイルブロックユニットによって決定される力の中心ＣＯＦの位置を設定することになる。これは、２次コイルブロックユニットが第２の範囲の一番上にあるときの力の中心位置を示す参照数字ＣＯＦによって図３に示されている。２次コイルブロックユニットが第２の範囲の一番下にあるときの力の中心位置がゴーストイメージとして示されており、その結果、力の中心の範囲ＣＦＲを画定することができ、２次コイルブロックユニットを適切に位置決めすることにより、力の中心がＣＦＲ内に位置決めされ得る。換言すれば、２次コイルシステムは、少なくとも１自由度（この場合第１の方向Ｘ）で駆動力を供給するように、キャリア上の永久磁石によって生成された磁界と協働するように構成され、その結果、すべてのコイルシステムによって与えられる力の中心が、使用時に、キャリアが画定する面に対して実質的に平行な少なくとも１つの方向で、好ましくは２つの方向、例えば互いに垂直かつキャリアが画定する面に対して実質的に平行な第１および第２の方向Ｘ、Ｙで見た重心に実質的に配置される。

図３の構成の利益は、上記で示されたような２次コイルブロックユニットの位置決めが、別々の第３の範囲と第２の範囲とをもたらすことにはならないことであり、その結果、第２の部分上のコイルブロックユニットによって必要とされる空間の大きさを適応させる必要なく、重心位置に従って力の中心を位置決めすることができ、それによって、変位デバイスを、ステージシステムに対してより容易に最適化することができる。

さらに、コイルブロックユニット担持フレームを使用して、コイルブロックユニットを第２の部分に取り付けることができる。このフレームは、例えば、個別の取付け位置に対して複数の取付け穴を設けることにより、あるいは２次コイルブロックユニットのスライドを可能にする取付け溝を設けることにより、２次コイルブロックユニットの別個の位置への取付けを可能にするように適合することができ、それによって、第２の範囲ＳＲ内の任意の所望の位置に２次コイルブロックユニットを取り付けることができる。

さらに、特に諸コイルブロックユニットがそれらの最大力を加えるように駆動されない場合、力の中心は、別々のコイルブロックユニットを通る個々の電流が適合される、いわゆるゲインバランスによって重心に対して調整される。これは、あらゆる方向に対して適用することができ、例えば、１つのコイルブロックユニットが、第１の方向の大きな力および第３の方向の小さな力を加えることができ、その一方で同じ種類の別のコイルブロックユニットがこれと反対のことを行なうことができる。

図４は、図１のステージシステムで使用するのに適切な変位デバイスの第２の部分の代替実施形態を示す。１次コイルシステムに関連した１組のコイルブロックユニットが第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１および第２の種類の２つの主コイルブロックユニットＭＣＢ２を伴って示されており、ＭＣＢ１およびＭＣＢ２は、主コイルブロックユニットが配置される第１および第２の範囲ＦＲ、ＳＲを共に画定する。第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１は、この実施形態では、第２の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ２によって生成され得る最大力より、例えば２倍大きな最大力を生成するように構成される。

コイルブロックユニットの組は、第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第１の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ１を有する２次コイルシステムを含み、２次コイルブロックユニットＳＣＢ１は、第２の範囲内で第１の範囲外に配置される。第２の範囲ＳＲは、第１の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ１を適切に位置決めすることによって力の中心位置を第２の方向に調整することができるほど十分に大きい。

コイルブロックユニットの組、すなわち２次コイルシステムは、第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第２の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ２も含み、２次コイルブロックユニットＳＣＢ２は、第１の範囲内で第２の範囲外に配置される。第１の範囲ＦＲは、第２の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ２を適切に位置決めすることによって力の中心位置を第１の方向に調整することができるほど十分に大きい。

このコイルブロックユニットの組は、主コイルブロックユニットおよび２次コイルブロックユニットが配置される最小限の第３の範囲ＴＲおよび最小限の第４の範囲ＦＯＲを画定する。この構成の利益は、第３および第４の範囲を変更する必要なく、両２次コイルブロックユニットを、力の中心位置を設定するための別個の位置に位置決めすることができ、その結果、コイルブロックユニットが占める空間の大きさが一定のままであることである。さらなる利益は、第１および第２の方向の両方で力の中心位置を設定することができることである。

また、２次コイルブロックユニットのうちの１つは、必要に応じてオーバラップ範囲ＯＲ内に位置決めされ、それによって依然として第３および第４の範囲内に位置していることも可能である。しかし、２次コイルブロックユニットの１つだけがこのオーバラップ範囲に配置され得るので、この領域における力の中心の可能な適合は限定される。

したがって、図４の実施形態は、本発明の第２の態様による変位デバイスの第２の部分を示す。

図５は、図１の変位デバイスまたはステージシステムで使用することができる、第２の部分上に配置された１組のコイルブロックユニットのさらに別の実施形態を示す。第１の範囲ＦＲおよび第２の範囲ＳＲを画定する、第１の種類の１つの主コイルブロックユニットＭＣＢ１および第２の種類の２つの主コイルブロックユニットＭＣＢ２が示されている。第２の範囲内ではあるものの第１の範囲外に、第１の種類の２つの２次コイルブロックユニットＳＣＢ１が配置されている。第２の範囲ＳＲは、両２次コイルブロックユニットが第２の方向で見た別個の位置に位置決めされるほど十分に大きく、その結果、第２の方向において力の中心を設定することができる。この構成は、２次コイルブロックユニットが１つに限定されないことを明白に示している。

したがって、図５の実施形態は、本発明の第２の態様による変位デバイスの第２の部分を示す。しかし、図５の実施形態は、本発明の第１の態様による変位デバイスの第２の部分も示している。

すなわち、第２の部分は、第２の方向Ｙに対して実質的に平行に配向された電流導体を有する３つの第１のコイルブロックユニットＭＣＢ１、ＳＣＢ１、および第１の方向Ｘに対して実質的に平行に配向された電流導体を有する２つの第２のコイルブロックユニットＭＣＢ２を含む。

この変位デバイスは、この場合は制御デバイスＣＤに一体化されている多相システムを有するコイルブロックユニットを駆動することによって第１の部分に対する第２の部分の位置を制御するように構成された制御デバイスＣＤをさらに含む。制御デバイスの駆動能力は、制御デバイスＣＤとコイルブロックユニットの間の破線によって概略的に示されている。制御デバイスＣＤは、第２の部分が主として第２の方向に移動するとき、第１のコイルブロックユニットＭＣＢ１、ＳＣＢ１のみを使用して、第２の部分を、第１の部分から第３の方向Ｚ１へ空中浮揚させるようにさらに構成される。結果的に、第１のコイルブロックユニットに対するコミュテーションは、存在しないかまたはわずかであり、その結果、他の近くの位置決めデバイスに対する影響は、一定であるかまたはせいぜい低周波数の挙動になり、補償するのがはるかに簡単である。さらに、コミュテーションは、第２のコイルブロックユニットに対して起こることになるが、これらのコイルブロックユニットが第２の部分を空中浮揚させるのに使用されないので、特に等速移動するときには必要とされる駆動力が最小限になり、したがって駆動電流が最小限になるので、電流が非常に小さく、したがって影響がかなり低減される。

図６は、第２の部分上に配置された１組のコイルブロックユニットのさらに別の実施形態を示す。第１の範囲ＦＲおよび第２の範囲ＳＲを画定する、第１の種類の２つの主コイルブロックユニットＭＣＢ１および第２の種類の２つの主コイルブロックユニットＭＣＢ２が示されている。第２の範囲内ではあるものの第１の範囲外に第１の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ１が配置されており、第２の方向において力の中心位置を設定するように、第２の範囲で別個の位置に配置され得る。一実施形態では、第２の種類の主コイルブロックユニットは、第１の方向で見た第２の部分の重心位置に位置決めされる。実際、図６の実施形態は図３の実施形態に類似であるが、図６の１次コイルシステムは、より多くの主コイルブロックユニットを備え、第１の部分に対する第２の部分の位置を、より多くの自由度で制御することが可能になる。

図７は、既に図６で部分的に示されたステージシステムを示す概略側面図である。図７は、図２Ａに類似の磁石システムを有する第１の部分ＦＰおよび位置決めデバイスＰＷとも称される第２の部分ＳＰをより明白に示す（図１を参照されたい）。したがって、第２の部分ＳＰと第１の部分を含むフレームとの間の粗動位置決めをもたらすために、変位デバイスがロングストロークモジュールとして設けられる。高精度位置決めをもたらすように構成されたショートストロークモジュール、すなわち位置決めデバイスが、第２の部分と基板テーブルＷＴすなわち第３の部分との間に設けられる。図７には、第１および第２の方向に対して実質的に垂直な第３の方向Ｚ１へ基板テーブルを空中浮揚させるアクチュエータＡＣＴだけが示されている。ショートストロークモジュールは、完全な６自由度位置決めを可能にするために、好ましくは第１および第２の方向（Ｘ、Ｙ）に力を加えるためのアクチュエータも含む。

各アクチュエータＡＣＴは、第２の部分ＳＰ上に配置されたコイルＣＬを含み、コイルＣＬは、基板テーブルＷＴ上に配置された少なくとも１つの磁石ＭＡＧと協働する。全部で４つのアクチュエータＡＣＴが設けられ、図７ではそのうち２つだけを見ることができる。

アクチュエータＡＣＴは、コイルブロックユニットの上に設けられる。コイルブロックユニット上へのアクチュエータの投影が図６に示されている。第１の部分ＦＰ上の磁石システムおよび第２の部分ＳＰ上のコイルブロックユニットの両方が、第３の方向Ｚ１を含む全方向に広がる磁界を生成する。したがって、アクチュエータＡＣＴはこれらの磁界の中に配置される。この磁界は、コイルＣＬと磁石ＭＡＧの間の相互作用に影響を及ぼし、アクチュエータＡＣＴの位置精度を低下させ、また、基板テーブルＷＴを変形させる可能性のある外乱力として現われる。磁界強度が、磁界生成コンポーネントからの距離の増加に伴って低下するので、アクチュエータＡＣＴは、磁界生成コンポーネントの近くで最大の影響を受け、その結果、図７において、左側のアクチュエータＡＣＴは、主としてアクチュエータの下の第２の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ２の影響を受け、他のコイルブロックユニットによる影響はより小さく、右側のアクチュエータＡＣＴは、主としてアクチュエータの下の第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１による影響を受ける。

ショートストロークモジュールのアクチュエータＡＣＴの配向と組み合わせて示されたコイルブロックユニットの構成は、従来技術の構成に対していくつかの利点をもたらす。まず第一に、図７で最もよく理解することができるように、２次コイルブロックユニットＳＣＢ１の上にはアクチュエータＡＣＴが存在しないので、第２の方向Ｙにおける力の中心位置が、２次コイルブロックユニットＳＣＢ１によって、コイルブロックユニットの組が必要とする空間の大きさを変えることなく、アクチュエータＡＣＴへの２次コイルブロックユニットＳＣＢ１の影響の変化も最小限で設定され得る。

別の利益は、第２の部分を空中浮揚させるのにすべてのコイルブロックユニットを使用する必要がないことであり、その結果、空中浮揚に使用する必要のないコイルブロックユニットの電流が減少することになり、それによって、生成される磁界の強度が最小化し、したがって影響の大きさが低下する。一実施形態では、空中浮揚は、好ましくはできる限り同一種類である２次コイルブロックユニットを含む同一種類の主コイルブロックユニットのみを使用してもたらされる。同一種類の主コイルブロックユニットのどれを使用するかということは、空中浮揚の移動方向次第であり得る。適切に選択されれば、コミュテーションによる影響の周波数成分も低減するかまたは除去することができ、その結果、制御の観点から補償するのがより簡単な静的影響だけが経験される。

例えば、第２の部分ＳＰを空中浮揚させるのに、第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１および第１の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ１を使用することができ、また、個々の空中浮揚力を制御することにより、第３の方向Ｚ１における第２の部分の位置を制御することができるばかりでなく、互いに非平行ではあるが、どちらも第１および第２の方向に広がる／定義される面に対して平行である２つの回転軸のまわりで第２の部分の位置を制御することもできる。第２の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ２を空中浮揚に使用する必要がないので、対応する電流導体を通る電流がより小さく、したがって、それぞれのコイルブロックユニットの上のアクチュエータＡＣＴに対する影響がより小さい。

さらに、第２の方向Ｙにおける第２の部分ＳＰの移動がもたらす第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１および第１の種類の２次コイルブロックユニットＳＣＢ１の電流のコミュテーションが最小限になるはずであり、その結果、第２の部分ＳＰの第２の方向Ｙにおける移動中の、第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１の影響は、ある程度一定であり、移動の結果としての周波数成分は実質的に存在しない。一方、第２の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ２にコミュテーションが起こることになるが、空中浮揚力がないため、特に摩擦および外乱を克服するために小さな力しか必要でない第２の方向で等速移動しているとき、電流は実質的により小さい。図１を参照しながら説明されたように、第２の方向が基板露光中のスキャン方向であるとき、コイルブロックユニットを駆動するこの方法は特に有利である。

第２の種類の２つの主コイルブロックユニットＭＣＢ２および２次コイルブロックユニットＳＣＢ１を使用して、第２の部分ＳＰを空中浮揚させることも可能であり、また、第３の方向ならびに第１および第２の方向によって定義される面に対して平行な２つの非平行回転軸のまわりで、第２の部分の位置を制御することがさらに可能である。その結果、第１の種類の主コイルブロックユニットＭＣＢ１を空中浮揚に使用する必要がなく、電流がより小さくなり、したがってそれぞれのコイルブロックユニットＭＣＢ１の上のアクチュエータに対する影響がより小さくなる。さらに、第１の方向Ｘの移動、特に等速移動は、ある程度第２の種類の主コイルブロックユニットおよび２次コイルブロックユニットＳＣＢ１にコミュテーションをもたらさなくなり、その結果、影響は実質的に周波数成分がなく一定であり、制御の観点から補償するのがより簡単であり、また、第１の種類の主コイルブロックユニットの電流は、空中浮揚力がないため小さく（場合により、等速であるためさらに小さく）、その結果、第１の種類の主コイルブロックユニットの影響が最小化される。

４つのアクチュエータＡＣＴを用いて、２つのアクチュエータを１つのアクチュエータとして働くように直列に接続することにより、３ＤＯＦシステムとして、基板テーブルの位置を第３の方向に制御することができる。一実施形態では、同一の種類、すなわち第１の種類または第２の種類のコイルブロックユニットの上に配置されたアクチュエータは、アクチュエータに対するコイルブロックユニットの影響が実質的に同一になるはずであるので、１つのアクチュエータとして働くように接続される。しかし、一実施形態では、４つのアクチュエータは、すべて独立して制御することができる。

一実施形態では、２つのアクチュエータの間隔は、第１の部分の磁石システムの磁石のピッチＭＰの２×ｎ倍であり（図２Ａを参照されたい）、ｎは正の整数である。その場合、２つのアクチュエータに対する磁石システムの影響は、実質的に同一である。

図６および図７の構成のさらなる利益は、第２の方向より第１の方向に、より大きな加速度を生成できることとすることができ、これは、図１を参照しながら説明されたように、第２の方向がスキャン方向である場合に必要とされることがある。

この構成の別のさらなる利益は、磁石システムおよび／またはコイルブロックユニットの残りの影響により、外乱力が基板テーブルＷＴを変形させることなく、基板テーブルの位置および配向を変化させるだけとなり、この外乱力は、アクチュエータＡＣＴの適切な制御を用いることにより、測定して補償するのがより簡単であることとすることができる。

変位デバイスの性能は、米国特許出願第ＵＳ２００２／００００９０４号の開示に従って、同一種類のコイルブロックユニットの電流導体に対して垂直な方向で見た質量中心を位置決めすることによりさらに改善され、この出願の内容は参照によって本明細書に組み込まれる。

したがって、図６および図７の実施形態は、本発明の第１および第２の態様による変位デバイスを有するステージシステムを示す。第３の部分を第２の部分に対して第１または第２の方向に変位させるために、第２の部分ＳＰと第３の部分ＷＴの間に、追加の位置決めデバイスを設けてよく、これらのアクチュエータ間の距離は、それぞれ、第１または第２の方向において、同一種類の磁石間の最小距離の（ｎ＋０．５）倍、すなわち磁極ピッチの（ｎ＋０．５）倍に等しく、ｎは正の整数である。

上記で説明された、第２の部分を位置決めする一方で同一種類のコイルブロックユニットのみを使用して第２の部分を空中浮揚させる方法は、制御デバイスにより、図５に関して説明されたのと類似のやり方で遂行され得る。両実施形態およびすべての関連した実施形態に関して、第１の部分に対する第２の部分の位置を測定するために、変位デバイスは１つまたは複数のセンサを含むことができ、これは直接的なやり方、すなわち第２の部分と第１の部分の間に設けたセンサで、または間接的なやり方、すなわち位置を直接導出することはできないが相対位置を計算する、または求めるのに使用され得る１つまたは複数のセンサを使用して行なうことができる。これらのセンサの出力は、制御デバイスがフィードバックループを閉じるための入力として用いることができる。しかし、それに加えて、またはその代わりに、センサが不要なフィードフォワード制御を用いることができる。

図８は、本発明による変位デバイスの第２の部分の別の実施形態を示す。第２の部分は、図１を参照しながら説明されたように、第１の部分に対して、６自由度、すなわち垂直方向Ｘ、ＹおよびＺ１の３つの並進移動および前記垂直方向のまわりの３つの回転で変位可能である。第１の部分は、例えば図２Ａのものであるキャリアを備え、同キャリアが画定する面上に磁石が配置されて磁界を形成する。

第２の部分は、磁界と協働し、第１の部分に対して６自由度で第２の部分を変位させるように構成された１次コイルシステムを含む。この実施形態では、１次コイルシステムは、第２の方向Ｙに対して実質的に平行に配向された電流導体を有する２つの第１の主コイルブロックユニットＭＣＢ１および第１の方向Ｘに対して実質的に平行に配向された電流導体を有する２つの第２の主コイルブロックユニットＭＣＢ２を備える。第１および第２の主コイルブロックユニットは２×２の配列に配置され、第１の主コイルブロックユニットＭＣＢ１は２×２の配列の対角線上に位置する。１次コイルシステムは、第１および第２の主コイルブロックユニットが配置される第１の範囲ＦＲを第１の方向Ｘにおいて画定し、また、第１および第２の主コイルブロックユニットが配置される第２の範囲ＳＲを第２の方向においてさらに画定する。

第２の部分は、キャリア上の磁石が生成した磁界と協働し、第１の部分と第２の部分との間に少なくとも１自由度で駆動力を与えるように構成された２次コイルシステムをさらに含み、その結果、すべてのコイルシステムによって与えられる力の中心が、使用時に、互いに垂直かつキャリアが画定する面に対して平行な２つの方向、すなわち第１および第２の方向Ｘ、Ｙで、第２の部分の重心に実質的に配置される。

したがって、２次コイルシステムは、第２の方向Ｙに対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第１の２次コイルブロックユニットＳＣＢ１、および第１の方向Ｘに対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第２の２次コイルブロックユニットＳＣＢ２を備える。第１および第２の２次コイルブロックユニットは、第１の範囲ＦＲの外部であるが第２の範囲ＳＲの内部に配置される。

第１および第２の２次コイルブロックユニットならびに第１および第２の主コイルブロックユニットは、共に２×３の配列に配置される。２次コイルシステムの利点は、コイルブロックユニットの位置を変更する必要なしで、追加の力を、所望の位置でＸおよびＹの両方向に力の中心を設定するように生成することができることである。

さらに、前述のように、力の中心の位置決めは、電流導体を通る電流を制御することにより決定することができる。これは、力の中心を重心に対して微調整するとき有利である。

この実施形態では、第１および第２の主コイルブロックユニットならびに第１および第２の２次コイルブロックユニットは、第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有するコイルブロックユニットおよび第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有するコイルブロックユニットが、２×３の配列の各行と列において交互に配置されるように配置される。

したがって、図８の実施形態は、本発明の第１および第３の態様による変位デバイスの第２の部分を示す。

変位デバイスが、基板テーブルの粗動位置決めのみをもたらすように示されてきたが、本発明による変位デバイスは、レチクルステージシステムにも同様に適用することができ、また、例えば基板テーブルまたはレチクルを高精度位置決めするための他のシステムにも適用され得ることが当業者には明らかであろう。さらに、様々な実施形態または態様の特徴は、図に関して既に示されたように、１つの実施形態が本発明の複数の態様に応じることができる適切な場合には、組み合わせることができる。

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

本発明の実施形態の使用に対して、光リソグラフィの文脈において上記で特定の参照がなされていても、本発明は、他の用途、例えばインプリントリソグラフィおよび状況が許すところで使用されてよく、光リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス内のトポグラフィが、基板上に作成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に与えられたレジストの層へ押しつけられてよく、その後、レジストは、電磁放射、熱、圧力またはそれらの組合せを与えることによって硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化された後、レジスト中にパターンを残してレジストから離される。

本明細書で用いられる用語「放射」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、またはほぼこれらの波長を有する）および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）ならびにイオンビーム、電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

文脈によって許される場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネントおよび静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを意味している。

上記では、本発明の特定の実施形態について述べたが、本発明は、述べられているものとは別の方法で実施することができることが理解されるであろう。例えば、本発明は、上記で開示されている方法を記述する機械可読命令の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、あるいは、そのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）の形態をとることができる。

上記の説明は、制限するものでなく、例示的なものである。したがって、以下で述べられている特許請求の範囲から逸脱することなしに、述べられている本発明に修正を加えることができることが、当業者には明らかであろう。

Claims (17)

1. 第１の部分および第２の部分を備える変位デバイスであって、前記第２の部分が、前記第１の部分に対して、第１の方向、前記第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向、ならびに前記第１および第２の方向の両方に対して垂直な第３の方向に変位可能であり、前記第１の部分が、前記第１および第２の方向に対して実質的に平行に延在するキャリアであって、その上に磁石システムがパターンに従って配置されているキャリアを備え、前記磁石システムが、前記キャリアに対して実質的に垂直な、前記第２の部分へ向かう磁化方向を有する第１の磁石、および前記キャリアに対して実質的に垂直な、前記第２の部分から遠ざかる磁化方向を有する第２の磁石を含み、前記第１および第２の磁石が、前記キャリアに対して実質的に垂直に、前記第１または第２の方向のうち１つに対して約４５°の角度を成す行と列とのパターンに従って、各行と各列とが交互に配置されるように、前記第１の磁石と前記第２の磁石とが配置されており、
   前記第２の部分が、１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを含み、各コイルブロックユニットが、前記磁石システムの磁界内に配置された、使用時に多相システムによって給電される電流導体を含み、
   前記コイルブロックユニットの組が、
   前記第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する少なくとも３つの第１のコイルブロックユニットと、
   前記第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する少なくとも２つの第２のコイルブロックユニットとを備え、
   前記変位デバイスが、前記多相システムを有する前記コイルブロックユニットを駆動することによって前記第１の部分に対する前記第２の部分の位置を制御するように構成された制御デバイスを備え、前記第２の部分が主として前記第２の方向に移動するとき、前記制御ユニットが、第１のコイルブロックユニットのみを使用して、前記第２の部分を、前記第１の部分から前記第３の方向へ空中浮揚させるように構成される変位デバイス。
2. ２つの第１のコイルブロックユニットおよび２つの第２のコイルブロックユニットが、前記制御デバイスによって、前記第１の部分に対する前記第２の部分の６自由度制御を可能にするように構成され、残りの前記第１および第２のコイルブロックユニットが、すべての第１および第２のコイルブロックユニットによって決定される力の中心を所望の位置に設定するように構成される請求項１に記載の変位デバイス。
3. 第１の方向および第１の方向に対して実質的に垂直な第２の方向へ、互いに対して変位可能な第１の部分および第２の部分を備える変位デバイスであって、前記第１の部分が、前記第１および第２の方向に対して実質的に平行に延在するキャリアであって、その上に磁石システムがパターンに従って配置されているキャリアを備え、前記磁石システムが、前記キャリアに対して実質的に垂直な、前記第２の部分へ向かう磁化方向を有する第１の磁石、および前記キャリアに対して実質的に垂直な、前記第２の部分から遠ざかる磁化方向を有する第２の磁石を含み、前記第１および第２の磁石が、前記キャリアに対して実質的に垂直に、前記第１または第２の方向のうち１つに対して約４５°の角度を成す行と列とのパターンに従って、各行と各列とが交互に配置されるように、前記第１の磁石と前記第２の磁石とが配置されており、
   前記第２の部分が、１組のコイルブロックユニットを有する電気的コイルシステムを含み、各コイルブロックユニットが、前記磁石システムの磁界内に配置された、使用時に多相システムによって給電される電流導体を含み、
   前記コイルブロックユニットの組が、
   前記第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第１の主コイルブロックユニットと、
   前記第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第２の主コイルブロックユニットとを備え、
   前記第１および第２の主コイルブロックユニットが、前記第１および第２の主コイルブロックユニットが配置されている前記第１の方向において最小限の第１の範囲を画定し、前記第１および第２の主コイルブロックユニットが、前記第１および第２の主コイルブロックユニットが配置されている前記第２の方向において最小限の第２の範囲をさらに画定し、
   前記コイルブロックユニットの組が、前記第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第１の２次コイルブロックユニットをさらに備え、前記第１の２次コイルブロックユニットが、前記第２の範囲内で前記第１の範囲外に配置され、前記第２の範囲が十分に大きく、その結果、前記第１の２次コイルブロックユニットを、すべてのコイルブロックユニットによって決定される力の中心を前記第２の方向に配置するように、前記第２の範囲内で前記第２の方向で見た複数の別個の位置に配置することができる変位デバイス。
4. 前記第１の方向における前記力の中心位置を決定する前記第２の主コイルブロックユニットが、前記第１の方向における前記力の中心位置を、前記第２の部分によって支持される部分を含めて前記第２の部分の前記第１の方向における前記重心の位置と位置合わせするように配置される請求項３に記載の変位デバイス。
5. 互いに対して６自由度で変位可能な第１の部分および第２の部分を備える変位デバイスであって、前記第１の部分が面を画定するキャリアを備え、この面上に磁石が配置されて磁界を形成し、
   前記第２の部分が、前記磁界と協働し、前記第２の部分を前記第１の部分に対して６自由度で変位させるように構成された１次コイルシステムを含み、
   前記第２の部分が、前記磁界と協働し、前記第１の部分と前記第２の部分との間に少なくとも１自由度で駆動力を与えるように構成された２次コイルシステムをさらに含み、その結果、すべてのコイルシステムによって与えられる力の中心が、使用時に、互いに垂直かつ前記キャリアが画定する前記面に対して実質的に平行な第１および第２の方向で見た重心に実質的に配置される、変位デバイス。
6. 前記１次コイルシステムが、前記第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する２つの第１の主コイルブロックユニットと、
   前記第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する２つの第２の主コイルブロックユニットとを備え、
   前記第１の主コイルブロックユニットが２×２の配列の対角線上に位置するように、前記第１および第２の主コイルブロックユニットが前記キャリアによって画定された前記面に対して平行な２×２の配列に配置され、
   前記２次コイルシステムが、前記第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第１の２次コイルブロックユニット、および前記第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有する第２の２次コイルブロックユニットを備え、
   前記第１および第２の主コイルブロックユニットならびに前記第１および第２のコイルブロックユニットが、共に２×３の配列を形成する請求項５に記載の変位デバイス。
7. 前記第１および第２の主コイルブロックユニットならびに前記第１および第２の２次コイルブロックユニットが、前記第２の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有するコイルブロックユニットおよび前記第１の方向に対して実質的に平行に配向された電流導体を有するコイルブロックユニットが２×３の配列の各行と列において交互に配置されるように配置される請求項６に記載の変位デバイス。
8. リソグラフィ装置用の、ステージシステムと例えばフレームといった参照構造体との組合せであって、前記ステージシステムが前記参照構造体に対して変位可能であるように、請求項１、３または５に記載の変位デバイスが前記ステージシステムと前記参照構造体との間に設けられ、前記変位デバイスの前記第１の部分が前記参照構造体上に設けられ、前記変位デバイスの前記第２の部分が前記ステージシステム上に設けられる組合せ。
9. 前記ステージシステムが、前記第２の部分と前記第３の部分の間に配置された位置決めデバイスによって前記第２の部分に対して変位可能な第３の部分を備え、前記位置決めデバイスが、前記第３の部分を前記第２の部分から第３の方向へ空中浮揚させるためのアクチュエータを含み、前記第１および第２の両方向におけるこれらのアクチュエータ間の距離が、同一種類の磁石間の最小距離のｎ倍、すなわち磁極ピッチのｎ倍に等しく、ｎが正の整数である請求項８に記載の組合せ。
10. 前記ステージシステムが、前記第２の部分と前記第３の部分の間に配置された位置決めデバイスによって前記第２の部分に対して変位可能な第３の部分を備え、前記位置決めデバイスが、前記第３の部分を前記第２の部分に対して前記第１または第２の方向に変位させるためのアクチュエータを含み、これらのアクチュエータ間の距離が、それぞれ前記第１または第２の方向において、同一種類の磁石間の最小距離の（ｎ＋０．５）倍、すなわち前記磁極ピッチの（ｎ＋０．５）倍に等しく、ｎが正の整数である請求項８に記載の組合せ。
11. 前記ステージシステムが、前記第２の部分と前記第３の部分の間に配置された位置決めデバイスによって前記第２の部分に対して変位可能な第３の部分を備え、前記位置決めデバイスが、前記第３の部分を前記第２の部分から第３の方向へ空中浮揚させるためのアクチュエータを含み、これらのアクチュエータ間の距離が、それぞれ前記第１および第２の両方向において、同一種類の磁石間の最小距離の（ｎ＋０．５）倍、すなわち前記磁極ピッチの（ｎ＋０．５）倍に等しく、ｎが正の整数である請求項８に記載の組合せ。
12. 前記ステージシステムが、前記第２の部分と前記第３の部分の間に配置された位置決めデバイスによって前記第２の部分に対して変位可能な第３の部分を備え、前記位置決めデバイスが、前記第３の部分を前記第２の部分に対して前記第１または第２の方向に変位させるためのアクチュエータを含み、前記第１および第２の両方向におけるこれらのアクチュエータ間の距離が、同一種類の磁石間の最小距離のｎ倍、すなわち前記磁極ピッチのｎ倍に等しく、ｎが正の整数である請求項８に記載の組合せ。
13. 請求項８に記載の組合せを備えるリソグラフィ装置。
14. 放射ビームを調節するように構成された照明システムと、
    前記放射ビームの断面内にパターンを与え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成されたサポートと、
    基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    前記基板のターゲット部分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を備えるリソグラフィ装置であって、
    前記ステージシステムが前記基板テーブルを支持する請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
15. 基板テーブルが前記ステージシステムの前記第３の部分である請求項９、１０、１１または１２に記載の組合せ。
16. 前記第２の部分が、同一種類のコイルブロックユニットのみを使用して、前記第１および第２の方向に対して実質的に垂直な第３の方向に空中浮揚される請求項１、３または５に記載の変位デバイスの第２の部分を位置決めする方法。
17. 前記第２の方向における前記ステージシステムの移動中、前記第２の部分が第１のコイルブロックユニットによって空中浮揚される請求項１６に記載の方法。

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