CN101713930A - 光刻设备和洛伦兹致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻设备和一种洛伦兹致动器。光刻设备包括用于在第一和第二部分之间在第一方向上产生力的致动器，该致动器包括每一个彼此相对地连接到所述设备的第一部分的第一磁体组件和第二磁体组件，第一磁体组件包括第一主磁体系统和第一辅助磁体系统，第二磁体组件包括第二主磁体系统和第二辅助磁体系统，第一和第二主磁体系统在它们之间沿垂直于第一方向的第二方向限定空间。所述致动器包括连接到第二部分的线圈。第一辅助磁体系统的至少一部分和第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离小于第一主磁体系统和第二主磁体系统之间的最小距离。

Description

光刻设备和洛伦兹致动器
技术领域
本发明涉及一种光刻设备和一种洛伦兹致动器，所述光刻设备包括用于在所述设备的第一部分和第二部分之间提供力的洛伦兹致动器。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常是衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。常规的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
上述类型的光刻设备可以采用多个致动器以定位光刻设备的部件。可以进行定位的部件的例子是图案形成装置、衬底、辐射系统的一部分、照射系统的一部分或包括所述设备的通常通过低频空气底座接地的量测框架的光刻设备的任何其他部分。空气底座尽可能多地过滤来自地面的震动，并且可以包括致动器以相对于地面定位量测框架和用于例如防止量测框架漂移。
致动器用于光刻设备中的示例在EP 1.286.222和美国专利出版物2005/0200208中有描述，其内容这里以参考的方式全文并入。这些文献描述了一种洛伦兹致动器，其包括提供第一磁场的主磁体系统、提供第二磁场的辅助磁体系统和导电元件。主磁体系统和辅助磁体系统以海尔贝克(Halbach)构造布置以将第一和第二磁场结合，其中辅助磁体系统的磁体的磁化方向垂直于主磁体系统的磁体的磁化方向。通过由导电元件承载的电流与磁场的相互作用能够产生力。
通常，电动机的特性可以通过已知的参数“电动机常数”来表征。电动机常数限定电动机输入和电动机输出之间的关系，并且在洛伦兹致动器的情形中，电动机输入通常是由导电元件承载的电流，而电动机输出通常是对应的由电流所产生的力。大多数时候，电动机常数被假定为是恒定参数，因而被称为“电动机常数”。然而，在实际使用时，电动机表现出依赖于电动机位置的电动机常数，其可以分成恒定的平均部分和依赖于电动机位置的部分。因而，当本领域技术人员假定恒定的电动机常数时，他/她实际上假定电动机常数是恒定的平均部分。由于例如结构不精确、公差和/或缺陷或不均匀特性(例如材料特性)，电动机常数是依赖于电动机位置的。洛伦兹致动器的电动机常数依赖于电动机位置的可能原因之一是磁场强度和/或磁体的磁化方向/取向的变化。
在这种应用中，电动机位置是不同的电动机部件相对于彼此的相对位置，例如转子相对于定子的相对位置。在上述的洛伦兹致动器的情形中，电动机位置是导电元件相对于主磁体系统的位置。
电动机常数的依赖于电动机位置的部分将扰动引入洛伦兹致动器中，这对所述设备的第一和第二部分之间的位置精确度产生不利影响。这能够在光刻设备中引起重叠误差和/或成像问题。
发明内容
本发明旨在提供一种光刻设备，其减小重叠误差和/或成像问题。本发明还旨在提供一种用于减小电动机常数的变化的洛伦兹致动器。
根据本发明的一个实施例，提供一种光刻设备，包括：照射系统，其配置用以调节辐射束；支撑结构，其构造用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在所述辐射束的横截面上赋予所述辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，其构造用于保持衬底；投影系统，其配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；和洛伦兹致动器，其配置用于在所述设备的第一和第二部分之间产生沿第一方向的力，所述致动器包括第一磁体组件和第二磁体组件，其每一个彼此相对地连接到所述设备的第一部分，所述第一磁体组件包括第一主磁体系统和第一辅助磁体系统，并且所述第二磁体组件包括第二主磁体系统和第二辅助磁体系统，所述第一和第二主磁体系统在它们之间沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向限定空间，其中所述第一和第二磁体组件以海尔贝克构造布置以提供磁场，所述磁场的至少一部分大致沿所述第二方向，该洛伦兹致动器还包括导电元件，其连接到所述设备的所述第二部分并且至少部分地布置在所述第一和所述第二主磁体系统之间的所述空间中，以便通过由导电元件承载的电流与所述磁场的相互作用产生力，其中所述第一辅助磁体系统的至少一部分与所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离小于所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的最小距离。
根据本发明的另一实施例，提供一种用于在第一和第二部分之间产生沿第一方向的力的洛伦兹致动器，包括第一磁体组件和第二磁体组件，其每一个彼此相对地连接到所述第一部分，所述第一磁体组件包括第一主磁体系统和第一辅助磁体系统，所述第二磁体组件包括第二主磁体系统和第二辅助磁体系统，所述第一主磁体系统和第二主磁体系统在它们之间沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向限定空间，其中所述第一磁体组件和第二磁体组件以海尔贝克构造布置以提供磁场，所述磁场的至少一部分大致沿所述第二方向；所述洛伦兹致动器还包括导电元件，其连接到所述第二部分并且至少部分地布置在所述第一主磁体系统和第二主磁体系统之间的空间内，以便通过由所述导电元件承载的电流与所述磁场的相互作用产生力，其中所述第一辅助磁体系统的至少一部分和所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离小于所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的最小距离。
附图说明
下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件，在附图中：
图1A示出根据本发明实施例的光刻设备；
图1B示出常规洛伦兹致动器的示意图；
图1C示出根据图1B的常规洛伦兹致动器的模拟磁通图(flux plot)；
图2示出根据本发明实施例的洛伦兹致动器的示意图；
图3示出根据图2的洛伦兹致动器的模拟磁通图；
图4示出根据本发明另一实施例的洛伦兹致动器的示意图；
图5示出根据图4的洛伦兹致动器的模拟磁通图；
图6示出根据本发明还一实施例的洛伦兹致动器的示意图；
图7示出根据图6的洛伦兹致动器的模拟磁通图；以及
图8示出根据本发明再一实施例的洛伦兹致动器的示意图。
具体实施方式
图1A示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其他合适的辐射)；和图案形成装置支撑结构或掩模支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述图案形成装置支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑结构”(和/或两个或更多的图案形成装置支撑结构或掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑结构，或可以在一个或更多个台或支撑结构上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台或支撑结构用于曝光。
光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖，以便充满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以应用于光刻设备中的其他空间，例如图案形成装置(例如掩模)和投影系统之间。浸没技术可以用来提高投影系统的数值孔径NA。这里所用的术语“浸没”不是指一个结构(例如衬底)必须浸入到液体中，而是仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和衬底之间。
参照图1A，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束B，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过图案形成装置(例如掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束B聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1A中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如掩模)MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或者可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。
所示的设备可以用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT或“衬底支撑结构”保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后，将所述衬底台WT或“衬底支撑结构”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT或“衬底支撑结构”同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑结构”进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台或“衬底支撑结构”WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图1B示出了现有技术中的洛伦兹致动器的示意图。现有技术中的洛伦兹致动器包括第一磁体组件203和第二磁体组件204。第一和第二磁体组件203、204连接到例如光刻设备的一部分。第一磁体组件203包括第一主磁体系统和第一辅助磁体系统。第二磁体组件204包括第二主磁体系统和第二辅助磁体系统。
第一主磁体系统包括主磁体205a、205b，第二主磁体系统包括主磁体205c、205d。主磁体205a、205b、205c、205d的极性用在各个主磁体中画出的箭头表示。
第一辅助磁体系统包括辅助磁体206a、206b和206c。第二辅助磁体系统包括辅助磁体206d、206e和206f。在这种现有技术的洛伦兹致动器中，主磁体205a-205d和辅助磁体206a-206f以海尔贝克构造布置。
现有技术中的洛伦兹致动器配置成产生具有如图1B中示出的在图平面内从左向右或从右向左方向的力。该力作用在主磁体205a-205d和连接到例如光刻设备的第二部分的导电元件202之间。事实上，导电元件202表示线圈的横截面图，在线圈202a的一部分内的电流具有与线圈的另一部分202b内的电流相反的方向。由于这个原因，主磁体205a、205c的极性与主磁体205b、205d的极性相反。
现有技术中的洛伦兹致动器还包括背铁207a、207b和磁通引导元件208a、208b，它们在第一磁体组件203和第二磁体组件204的外侧之间延伸。
图1C示出图1B的现有技术中的洛伦兹致动器。磁场线由300表示。线300的切向表示磁场的方向，而相邻线300之间的距离表示磁场的大小。正如从图1c所看到的，在导电元件202的部分202a和202b的区域内的磁场是不均匀的。这导致现有技术中的洛伦兹致动器的电动机常数的变化。
图2示出根据本发明实施例的洛伦兹致动器的示意图。洛伦兹致动器包括彼此相对地连接到第一部分(未示出)的第一磁体组件1和第二磁体组件11。第一部分可以是光刻设备(例如根据图1A的光刻设备)的一部分。
第一磁体组件1包括第一主磁体系统，在本实施例中第一主磁体系统包括两个主磁体2、3。第一磁体组件1还包括第一辅助磁体系统，在本实施例中其包括三个辅助磁体4、5、6。
第二磁体组件11包括第二主磁体系统，在本实施例中第二主磁体系统包括两个主磁体12、13。第二磁体组件还包括第二辅助磁体系统，在本实施例中第二辅助磁体系统包括三个辅助磁体14、15、16。主磁体和辅助磁体的磁极化方向用在各个主磁体和辅助磁体中绘出的相应的箭头表示。
第一磁体组件1和第二磁体组件11一起在它们之间沿用箭头B表示的方向限定空间20。导电元件21的至少一部分位于该空间20内部，导电元件21连接到第二部分(未示出)。第二部分可以是光刻设备的一部分。导电元件21包括两个部分21a和21b，每一个部分能够承载电流(未示出)。事实上，导电元件21表示线圈的横截面视图。
第一和第二磁体组件1、11的主磁体和辅助磁体以海尔贝克构造布置，以至少在空间20内提供磁场。磁场的至少一部分基本上沿箭头B的方向。优选地，主磁体对2、12之间和主磁体对3、13之间的磁场基本上沿箭头B指示的方向。
辅助磁体4、5、6的极性与相应的相对的辅助磁体14、15、16的极性反向平行，并且基本上垂直于主磁体2、3、12、13的极性。主磁体2、12的极性与主磁体3、13的极性相反。主磁体进一步地布置成至少部分地位于两个辅助磁体之间。
第一磁体组件1进一步包括背铁板7，其连接到第一磁体组件1的主磁体和辅助磁体，使得第一磁体组件1的主磁体和辅助磁体位于背铁板7和导电元件21之间内。类似地，第二磁体组件11包括背铁板17，其连接到第二磁体组件11的主磁体和辅助磁体，使得第二磁体组件11的主磁体和辅助磁体位于背铁板17和导电元件21之间内。背铁板7和17具有两个优点：它们引导至少一部分磁场并且将洛伦兹致动器与外界磁场(也就是来源于致动器外部的磁场)屏蔽开。背铁板7、17还倾向于将磁场保持在致动器的内部，从而减小磁场影响致动器外部的系统的可能性。相对于没有背铁的情形，背铁板7、17还增大致动器内部的磁场。
洛伦兹致动器还包括磁通引导元件22和磁通引导元件23。磁通引导元件22、23基本上在第一和第二磁体组件的外侧部分之间延伸。磁通引导元件22、23配置用以将磁场的一部分从第一和第二磁体组件1、11中的一个导向至第一和第二磁体组件1、11中的另一个。另一优点在于，磁通引导元件22、23还将洛伦兹致动器与外界磁场屏蔽。磁通引导元件22、23还倾向于将磁场保持在致动器内部，由此减小磁场影响致动器外部的系统的可能性。相对于没有磁通引导元件22、23的情形，磁通引导元件22、23还增大了致动器内部的磁场。
由导电元件21承载的电流将会与主磁体2和12之间以及主磁体3和13之间的磁场相互作用，以产生沿箭头A指示的方向的力。优选地，在部分21a和部分21b内的电流的方向基本上垂直于箭头A和箭头B指示的方向。由于主磁体对2、12和主磁体对3、13之间的相互反向平行的磁场，在部分21a和21b内的电流优选也是相互反向平行的。电流的方向和磁场的方向确定所述力在图平面内是向左边还是向右边。
在箭头B指示的方向上，辅助磁体4、6分别与辅助磁体14、16之间的距离小于主磁体2、3分别与主磁体12、13之间的距离(例如至少一半或至少1/3)。这样设置的效果是，相对于例如图1B和1C中距离相等的情形，主磁体对2、12之间和主磁体对3、13之间的磁场更均匀。更均匀的磁场导致更恒定的电动机常数，因而减小了依赖于电动机位置的电动机常数的变化，并提高了第一和第二部分之间的位置精确性。
附加的优点在于，主磁体对2、12和3、13之间的磁场被增强，因而提高了洛伦兹致动器的陡度。洛伦兹致动器的陡度被定义为F2/P，其中F是所产生的力，而P是用以产生该力所消耗的功率。换句话说，磁场的增强增大了电动机常数，因而增大了对于相同的电流(电动机输入)所产生的力(电动机输出)。增大的电动机常数的优点还在于，为了产生相同的力可以将这种设计作得更小。
图3示出了图2中的洛伦兹致动器中的磁场的模拟示图。图3用有限元建模程序生成，并且示出了表示磁场的磁通线24。应该指出的是，仅少量的磁通线24由附图标记24指示。磁通线24的切向表示磁场的方向，而相邻磁通线24之间的距离表示磁场的大小。均匀的磁场对应于具有基本上恒定大小的磁场。正如所看到的，主磁体对2、12之间和主磁体对3、13之间的磁场基本上是均匀的。该实施例的设计使得其尤其适于需要相对小的定位范围和相对高的定位精确度的应用。
图4示出了根据本发明另一实施例的洛伦兹致动器的示意图。洛伦兹致动器包括彼此相对地连接到第一部分(未示出)的第一磁体组件31和第二磁体组件41。第一部分可以是光刻设备(例如根据图1A的光刻设备)的一部分。
第一磁体组件31包括第一主磁体系统，其在本实施例中包括两个主磁体32、33。第一磁体组件31还包括第一辅助磁体系统，其在本实施例中包括三个辅助磁体34、35、36。
第二磁体组件41包括第二主磁体系统，其在本实施例中包括两个主磁体42、43。第二磁体组件还包括第二辅助磁体系统，其在本实施例中包括三个辅助磁体44、45、46。主磁体和辅助磁体的磁极化方向由在各个主磁体和辅助磁体中绘出的相应的箭头指示。
第一磁体组件31和第二磁体组件41一起在它们之间沿箭头D指示的方向限定空间50。导电元件51的至少一部分位于空间50的内部，导电元件连接到第二部分(未示出)。该第二部分可以是光刻设备的一部分。导电元件51包括两个部分51a和51b，每一个部分能够承载电流(未示出)。事实上，导电元件51表示线圈的横截面图。
第一磁体组件和第二磁体组件的主磁体和辅助磁体以海尔贝克构造布置，以至少在空间50内提供磁场。磁场的至少一部分基本沿箭头D的方向。优选地，主磁体对32、42之间和主磁体对33、43之间的磁场基本沿箭头D指示的方向。
辅助磁体34、35、36的极性与对应的相对的辅助磁体44、45、46的极性反向平行，并且基本上垂直于主磁体32、33、42、43的极性。主磁体32、42的极性与主磁体33、43的极性相反。主磁体还被布置成至少部分地位于两个辅助磁体之间。
第一磁体组件31还包括背铁板37，其连接到第一磁体组件31的主磁体和辅助磁体，使得第一磁体组件31的主磁体和辅助磁体位于背铁板37和导电元件51之间内。类似地，第二磁体组件41包括背铁板47，其连接到第二磁体组件41的主磁体和辅助磁体，使得第二磁体组件41的主磁体和辅助磁体位于背铁板47和导电元件51之间内。背铁板37和47具有两个优点：它们引导至少一部分磁场并且将洛伦兹致动器与外界磁场(也就是来源于致动器外部的磁场)屏蔽开。背铁板37和47还倾向于将磁场保持在致动器的内部，从而减小了磁场影响致动器外部的系统的可能性。相对于没有背铁的情形，背铁板37、47还增强了致动器内部的磁场。
洛伦兹致动器还包括磁通引导元件52和磁通引导元件53。磁通引导元件52、53基本上在第一和第二磁体组件的外侧部分之间延伸。磁通引导元件配置用以将磁场的一部分从第一和第二磁体组件31、41中的一个引导到第一和第二磁体组件31、41中的另一个。附加的优点在于，磁通引导元件还将洛伦兹致动器与外界磁场屏蔽。磁通引导元件52、53还倾向于将磁场保持在致动器内部，从而减小了磁场影响致动器外部的系统的可能性。相对于没有磁通引导元件52、53的情形，磁通引导元件52、53还增强了致动器内部的磁场。
由导电元件51承载的电流将会与主磁体32和42之间以及主磁体33和43之间的磁场相互作用，以产生沿箭头C指示的方向的力。优选地，在部分51a和部分51b内的电流的方向基本上垂直于由箭头C和D指示的方向。由于主磁体对32、42和主磁体对33、43之间的相互反向平行的磁场，在部分51a和51b内的电流优选也相互反向平行。电流的方向和磁场的方向决定力在图的平面内是向左还是向右。
在这个实施例中，在箭头D指示的方向上辅助磁体34、35、36分别与辅助磁体44、45、46之间的距离小于主磁体32、33分别与主磁体42、43之间的距离(例如至少一半或至少1/3)。这样的优点在于，主磁体对32、42之间以及主磁体对33、43之间的磁场的均匀度提高了，从而减小了电动机常数的变化并且提高了第一和第二部分之间的位置精确度。
附加的优点在于，主磁体对32、42和33、43之间的磁场被增强了，因而增大了洛伦兹致动器的陡度。增大的电动机常数的优点还在于，为了产生相同的力，该设计能够做得更小。
图5示出图4中的洛伦兹致动器内的磁场的模拟示图。图5是用有限元建模程序生成的，其示出了表示磁场的磁通线54。应该指出的是，只有少量磁通线54用附图标记54指示出来。磁通线54的切向表示磁场的方向，并且相邻线之间的距离表示磁场的大小。正如所看到的，主磁体对32、42之间以及主磁体对33、43之间的磁场基本上是均匀的。该实施例的这种设计使得其尤其适于需要相对小的定位范围和相对高的定位精确度的应用。
图6示出根据本发明还一实施例的洛伦兹致动器的示意图。洛伦兹致动器包括彼此相对地连接到第一部分(未示出)的第一磁体组件61和第二磁体组件71。该第一部分可以是光刻设备(例如图1A中的光刻设备)的一部分。
第一磁体组件61包括第一主磁体系统，其在本实施例中包括两个主磁体62、63。第一磁体组件61还包括第一辅助磁体系统，其在本实施例中包括三个辅助磁体64、65、66。
第二磁体组件71包括第二主磁体系统，其在本实施例中包括两个主磁体72、73。第二磁体组件还包括第二辅助磁体系统，其在本实施例中包括三个辅助磁体74、75、76。主磁体和辅助磁体的磁极化方向采用在各个主磁体和辅助磁体中绘出的相应的箭头指示。
第一磁体组件61和第二磁体组件71一起在它们之间沿箭头F指示的方向限定空间80。导电元件81的至少一部分位于空间80内部，导电元件81连接到第二部分(未示出)。第二部分可以是光刻设备的一部分。导电元件81包括两个部分81a和81b，每一个部分能够承载电流(未示出)。事实上，导电元件81表示线圈的横截面图。
第一和第二磁体组件的主磁体和辅助磁体以海尔贝克构造布置，以至少在空间80内提供磁场。至少一部分磁场基本上沿箭头F的方向。优选地，在主磁体对62、72之间以及主磁体对63、73之间的磁场基本上沿箭头F指示的方向。
辅助磁体64、65、66的极性反向平行于相应的相对的辅助磁体74、75、76的极性，并且基本上垂直于主磁体62、63、72、73的极性。主磁体62、72的极性与主磁体63、73的极性是相反的。主磁体还被布置成至少部分地位于两个辅助磁体之间。
第一磁体组件61还包括背铁板67，该背铁板67连接到第一磁体组件61的主磁体和辅助磁体，使得第一磁体组件61的主磁体和辅助磁体位于背铁板67与导电元件81之间内。类似地，第二磁体组件71包括背铁板77，该背铁板77连接到第二磁体组件71的主磁体和辅助磁体，使得第二磁体组件71的主磁体和辅助磁体位于背铁板77和导电元件81之间内。背铁板67和77具有两个优点：它们引导至少一部分磁场并且将洛伦兹致动器与外界磁场(也就是来源于致动器外部的磁场)屏蔽开。背铁板67、77还倾向于将磁场保持在致动器的内部，从而减小了磁场影响致动器外部的系统的可能性。相对于没有背铁的情形，背铁板67、77还增强了致动器内部的磁场。
由导电元件81承载的电流将会与主磁体62和72之间以及主磁体63和73之间的磁场相互作用，以产生沿箭头E指示的方向的力。优选地，在部分81a和部分81b内的电流的方向基本上垂直于箭头E和F指示的方向。由于主磁体对62、72和主磁体对63、73之间的相互反向平行的磁场，在部分81a和部分81b内的电流优选也相互反向平行。电流的方向和磁场的方向决定该力在附图的平面内是向左还是向右。
在这个实施例中，在箭头F指示的方向上，辅助磁体64、65、66分别与辅助磁体74、75、76之间的距离小于主磁体对62、72和63、73之间的距离(例如至少一半或至少1/3)。这样的优点在于，主磁体对62、72之间以及主磁体对63、73之间的磁场的均匀性被提高了，因而减小了电动机常数的变化并提高了第一和第二部分之间的位置精确度。
附加的优点在于，主磁体对62、72和63、73之间的磁场被增强了，因而增大了洛伦兹致动器的陡度。增大的电动机常数的优点还在于，为了产生相同的力，该设计可以作得更小。
图7示出了图6中的洛伦兹致动器内的磁场的模拟示图。图7是用有限元建模程序生成的，并且示出表示磁场的磁通线84。应该指出的是，仅有少量磁通线用附图标记84指示出来。磁通线84的切向表示磁场的方向，并且相邻线84之间的距离表示磁场的大小。均匀的磁场对应于基本上恒定的大小。正如看到的，在主磁体62、72和63、73之间的区域内，主磁体62和72之间以及主磁体63和73之间的磁场基本上是均匀的。该实施例的设计使得其尤其适于需要相对小的定位范围和相对高的定位精确度的应用。
图8示出根据本发明又一实施例的洛伦兹致动器的示意图。该洛伦兹致动器包括彼此相对地连接到第一部分(未示出)的第一磁体组件101和第二磁体组件111。该第一部分可以是光刻设备(例如根据图1A中的光刻设备)的一部分。
第一磁体组件101包括第一主磁体系统，其在本实施例中包括三个主磁体102、103和104。第一磁体组件101还包括第一辅助磁体系统，其在本实施例中包括两个辅助磁体105、106。
第二磁体组件111包括第二主磁体系统，其在本实施例中包括三个主磁体112、113和114。第二磁体组件还包括第二辅助磁体系统，其在本实施例中包括两个辅助磁体115、116。主磁体和辅助磁体的磁极化方向通过在各个主磁体和辅助磁体中绘出的相应的箭头指示。
第一磁体组件101和第二磁体组件111一起在它们之间内沿箭头H指示的方向限定空间120。导电元件121的至少一部分位于空间120的内部，导电元件121连接到第二部分(未示出)。第二部分可以是光刻设备的一部分。在本实施例中导电元件121包括四个部分121a、121b、121c和121d，每一个部分能够承载电流(未示出)。
第一和第二磁体组件的主磁体和辅助磁体以海尔贝克构造布置，以至少在空间120内提供磁场。磁场的至少一部分基本上沿箭头H的方向。优选地，主磁体对102、112之间和主磁体对103、113之间以及主磁体对104、114之间的磁场沿箭头H指示的方向。
辅助磁体105、106的极性反向平行于相应的相对的辅助磁体115、116的极性，并且基本上垂直于主磁体102、103、104、112、113、114的极性。主磁体102、104、112、114的极性与主磁体103、113的极性相反。辅助磁体还被布置成至少部分地位于两个主磁体之间。
第一磁体组件101进一步包括背铁板107，背铁板107连接到第一磁体组件101的主磁体和辅助磁体，使得第一磁体组件101的主磁体和辅助磁体位于背铁板107和导电元件121之间内。类似地，第二磁体组件111包括背铁板117，背铁板117连接到第二磁体组件111的主磁体和辅助磁体，使得第二磁体组件111的主磁体和辅助磁体位于背铁板117和导电元件121之间内。背铁板107和117具有两个优点：它们引导至少一部分磁场并且将洛伦兹致动器与外界磁场(也就是来源于致动器外部的磁场)屏蔽开。背铁板107、117还倾向于将磁场保持在致动器的内部，从而减小磁场影响致动器外部的系统的可能性。相对于没有背铁的情形，背铁板107、117还增强致动器内部的磁场。
由导电元件121承载的电流将会与主磁体102和112之间、主磁体103和113之间以及主磁体104和114之间的磁场相互作用，以产生沿箭头G指示的方向的力。优选地，在部分121a、121b、121c、121d内的电流的方向基本上垂直于箭头A和B表示的方向。由于主磁体对102、112和104、114以及主磁体对103、113之间相互反向平行的磁场，在部分121a和121d内的电流优选相互反向平行于部分121b、121c内的电流。电流的方向和磁场的方向决定所述力在图的平面内是向左还是向右。
在由箭头H表示的方向上，辅助磁体105、106分别与辅助磁体115和116之间的距离小于主磁体对102、112和103、113以及104、114之间的距离(例如至少一半或至少1/3)。这样的效果在于，相对于例如图1B和1C中示出的距离相等的情形，主磁体对102、112、主磁体对103、113以及主磁体对104、114之间的磁场更均匀。更均匀的磁场带来更恒定的电动机常数，从而减小依赖于电动机位置的电动机常数的变化并且提高第一和第二部分之间的位置精确度。
附加的优点在于，主磁体对102、112和103、113以及104、114之间的磁场被增大，从而增大了洛伦兹致动器的陡度。增大的电动机常数的优点还在于，为了产生相同的力，该设计可以作得更小。
图8的实施例具有的附加优点在于，其能够沿纵向延伸，因而允许例如使用三相致动器。
由于仅在几毫米的定位范围上磁场不均匀，因此，洛伦兹致动器的上述实施例具有实现电动机常数的变化小于平均电动机常数的0.1％的潜在可能。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解这里所述的光刻设备可以有制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件的其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
虽然以上已经做出了具体的参考，在光学光刻术的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明的实施例可以有其它的应用，例如压印光刻术，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以认为是任何一个光学部件或多种类型的光学部件的组合体，包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述如上面公开的方法的至少一个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对上述本发明进行修改。

Claims (20)

1.一种光刻设备，包括：
照射系统，其配置用以调节辐射束；
支撑结构，其构造用于支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在所述辐射束的横截面上赋予所述辐射束，以形成图案化的辐射束；
衬底台，其构造用于保持衬底；
投影系统，其配置成将所述图案化的辐射束投影到所述衬底的目标部分上；和
致动器，其配置用于在所述设备的第一和第二部分之间产生沿第一方向的力，所述致动器包括：
第一磁体组件和第二磁体组件，每一个磁体组件彼此相对地连接到所述设备的第一部分，所述第一磁体组件包括第一主磁体系统和第一辅助磁体系统，并且所述第二磁体组件包括第二主磁体系统和第二辅助磁体系统，所述第一和第二主磁体系统在它们之间沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向限定空间，其中所述第一和第二磁体组件以海尔贝克构造布置，以提供磁场，所述磁场的至少一部分基本上沿所述第二方向，
导电元件，其连接到所述设备的所述第二部分并且至少部分地布置在所述第一和所述第二主磁体系统之间的所述空间中，以便通过由导电元件承载的电流与所述磁场的相互作用产生力，
其中所述第一辅助磁体系统的至少一部分与所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离小于所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的最小距离。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第一磁体组件包括所述第一辅助磁体系统的两个辅助磁体和所述第一主磁体系统的主磁体，所述第一主磁体系统的所述主磁体至少部分地位于所述第一辅助磁体系统的两个辅助磁体之间，且其中所述第二磁体组件包括所述第二辅助磁体系统的两个辅助磁体和所述第二主磁体系统的主磁体，所述第二主磁体系统的所述主磁体至少部分地位于所述第二辅助磁体系统的两个辅助磁体之间，其中所述辅助磁体的磁极化方向基本上相互反向平行并且基本上垂直于所述主磁体的磁极化方向。
3.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，布置在所述第一主磁体系统和第二主磁体系统之间的所述空间内的导电元件的所述部分的方向被设置成使得由其承载的电流的方向基本上垂直于所述第一方向和第二方向。
4.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第一主磁体系统和第二主磁体系统中的每一个包括至少一个磁体，所述磁体的方向被设置成使得所述磁体的磁极化方向基本上垂直于所述第一方向并且基本上平行于所述第二方向。
5.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第一主磁体系统和第二主磁体系统的每一个包括第一和第二主磁体，所述第一和第二主磁体的方向设置成使得它们的磁极化方向相互反向平行。
6.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第一磁体组件和第二磁体组件中的至少一个包括背铁，所述背铁设置成使得所述第一磁体组件和第二磁体组件中的至少一个位于所述背铁和所述导电元件之间。
7.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述致动器还包括磁通引导元件，所述磁通引导元件基本上在所述第一磁体组件和第二磁体组件的外侧部分之间延伸，所述磁通引导元件配置用于将所述第二磁场的一部分从所述第一磁体组件和第二磁体组件中的一个引导到所述第一磁体组件和第二磁体组件中的另一个。
8.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第一辅助磁体系统的至少一部分和所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离是所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的距离的至少一半。
9.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第一辅助磁体系统的至少一部分和所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离是所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的距离的至少1/3。
10.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述致动器相对于沿第一方向和第三方向延伸的平面基本上是对称的，所述第三方向基本上垂直于所述第一方向和第二方向。
11.一种用于在第一和第二部分之间产生沿第一方向的力的致动器，所述致动器包括：
第一磁体组件和第二磁体组件，其中每一个磁体组件彼此相对地连接到所述第一部分，所述第一磁体组件包括第一主磁体系统和第一辅助磁体系统，所述第二磁体组件包括第二主磁体系统和第二辅助磁体系统，所述第一主磁体系统和第二主磁体系统在它们之间沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向限定空间，其中所述第一磁体组件和第二磁体组件以海尔贝克构造布置，以提供磁场，所述磁场的至少一部分基本上沿所述第二方向；和
导电元件，其连接到所述第二部分并且至少部分地布置在所述第一主磁体系统和第二主磁体系统之间的空间内，以便通过由所述导电元件承载的电流与所述磁场的相互作用产生力，其中在所述第一辅助磁体系统的至少一部分和所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离小于所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的最小距离。
12.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述第一磁体组件包括所述第一辅助磁体系统的两个辅助磁体和所述第一主磁体系统的主磁体，所述第一主磁体系统的所述主磁体至少部分地位于所述第一辅助磁体系统的所述两个辅助磁体之间，且其中所述第二磁体组件包括所述第二辅助磁体系统的两个辅助磁体和所述第二主磁体系统的主磁体，所述第二主磁体系统的所述主磁体至少部分地位于所述第二辅助磁体系统的所述两个辅助磁体之间，其中所述辅助磁体的磁极化方向被设置成基本上相互反向平行并且基本上垂直于所述主磁体的磁极化方向。
13.根据权利要求11所述的致动器，其中，布置在所述第一主磁体系统和第二主磁体系统之间的空间中的导电元件的所述部分的方向被设置成使得由其承载的电流的方向基本上垂直于所述第一方向和所述第二方向。
14.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述第一和第二主磁体系统中的每一个包括至少一个磁体，所述磁体的方向被设置成使得其磁极化方向基本上垂直于所述第一方向并且基本平行于所述第二方向。
15.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述第一主磁体系统和第二主磁体系统中的每一个包括第一和第二主磁体，所述第一和第二主磁体的方向被设置成使得它们的磁极化方向相互反向平行。
16.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述第一和第二磁体组件中的至少一个包括背铁，所述背铁的位置设置成使得所述第一磁体组件和第二磁体组件中的至少一个位于所述背铁和所述导电元件之间。
17.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述致动器还包括磁通引导元件，所述磁通引导元件基本上在所述第一磁体组件和第二磁体组件的外侧部分之间延伸，所述磁通引导元件配置用于将所述第二磁场的一部分从所述第一磁体组件和第二磁体组件中的一个引导到所述第一磁体组件和第二磁体组件中的另一个。
18.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述第一辅助磁体系统的至少一部分和所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离是所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的距离的至少一半。
19.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述第一辅助磁体系统的至少一部分和所述第二辅助磁体系统的至少一部分之间的距离是所述第一主磁体系统和所述第二主磁体系统之间的距离的至少1/3。
20.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述致动器相对于沿所述第一方向和第三方向延伸的平面是基本上对称的，所述第三方向基本上垂直于所述第一方向和第二方向。
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