CN102315749A - 可变磁阻装置、台设备、光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可变磁阻装置、台设备、光刻设备以及器件制造方法。一种可变磁阻装置包括第一和第二磁性部件、线圈、测量线圈以及控制单元。第一和第二磁性部件相对于彼此是可位移的，以提供具有可变磁阻的磁路。线圈在使用时用于接收用于产生通过磁路的磁通量的电流。测量线圈产生表示通过磁路的磁通量的测量信号，由此测量线圈布置成基本上封闭通过磁路的磁通量。控制单元布置成在输入端子处接收通量信号，并且响应地基于测量信号在输出端子处提供控制信号，用于控制另一装置的力或电流的幅值。该装置可以例如应用于台设备或光刻设备。

Description

可变磁阻装置、台设备、光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种可变磁阻装置，其可以例如应用于台设备中或光刻设备中，以及一种用于制造器件的方法。

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(ICs)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提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单个的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。传统的光刻设备包括：所谓的步进机，在步进机中，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；和所谓的扫描器，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同步地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)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。为了相对于晶片或衬底精确地定位图案形成装置，光刻设备通常设置有一个或多个定位装置、用于定位例如保持图案形成装置或衬底的物体台。这种定位装置可以例如包括一个或多个线性马达和/或线性致动器，例如洛伦兹致动器，用于定位物体台或支撑结构。在光刻设备中，精确的定位和产量(例如，表示为每小时能够加工的晶片数量)被认为是同样重要。为了获得高的产量，需要大功率的致动器和马达，使得实现物体台的高的加速度和减速度，由此减少连续的曝光之间的任何停机时间。为了获得精确的定位，需要由线性马达或致动器产生的力的精确控制。为了满足这些要求，通常应用洛伦兹致动器用于精确的(例如6个自由度(DOF))定位，因为这种致动器允许所产生的力的精确控制。然而，与诸如可变磁阻致动器等其他类型的致动器相比，使用洛伦兹致动器可获得的力密度或力相比于耗散是相对小的。与洛伦兹致动器相比，可变磁阻致动器(更一般地，是可变磁阻装置)将实现改善的力密度，同时减小致动器的(移动)质量和耗散水平。然而，可变磁阻装置遭受难以精确控制力的缺点，因为装置的力强烈依赖于可变磁阻装置的磁性部件的相对位置。同样，使用已知的可变磁阻装置，在应用特定磁化电流的时候，难以预测装置响应。

发明内容

本发明旨在提供一种可变磁阻装置，或更一般的，一种其他类型的允许较精确的力控制的电磁装置。

根据本发明的一个实施例，提供一种可变磁阻装置，包括第一和第二磁性部件、线圈、测量线圈以及控制单元。第一和第二磁性部件相对于彼此是可位移的、以提供具有可变磁阻的磁路。线圈用于接收用于产生通过磁路的磁通量的电流。测量线圈产生表示通过磁路的磁通量的测量信号。测量线圈布置成基本上闭合通过磁路的磁通量。控制单元布置成在输入端子处接收通量信号，并且响应地基于测量信号在输出端子处提供控制信号、用于控制另一装置的电流或力的幅值。

根据本发明的另一个实施例，提供一种用于定位物体的台设备，所述设备包括：物体台、基部以及可变磁阻装置。物体台容纳物体。基部支撑物体台。可变磁阻装置相对于基部定位物体台。

在本发明的还一个实施例中，提供一种光刻设备，包括照射系统、支撑结构、衬底台、台以及投影系统。照射系统配置成调节辐射束。支撑结构构造成支撑图案形成装置，图案形成装置能够将图案在横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束。衬底台构造成保持衬底。投影系统配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上。台定位图案形成装置或衬底。

在本发明的还一个实施例中，提供一种器件制造方法，包括将图案从图案形成装置转移至衬底上的步骤，其中所述方法包括通过本发明的台设备定位图案形成装置和/或衬底的步骤。

本发明的其他特征和优点以及本发明的多个实施例的结构和操作在下文中参照附图详细地描述。要注意的是，本发明不限于这里描述的具体实施例。这些实施例在这里仅作为示例进行描述。基于这里给出的教导，其他的实施例对于本领域技术人员是显而易见的。

附图说明

被并入本文并且形成说明书一部分的附图示出本发明，并与说明书一起还用以解释本发明的原理并确保相关领域的技术人员能够实施和利用本发明：

图1示出了根据本发明一个实施例的光刻设备；

图2a示出根据本发明一个实施例的第一可变磁阻装置的横截面视图；

图2b示意地示出在图2a中示出的装置的磁通量分布；

图3a示意地示出作为测量线圈位置和几何结构的函数的力偏差；

图3b示意地示出测量线圈相对于装置的磁性部件的优化位置和几何结构；

图4a、4b以及4c示意地示出可以通过根据本发明的实施例的装置实施的三种不同的控制方案；

图5示意地示出根据本发明的可变磁阻装置的另一实施例。

图6示意地示出图5中示出的可变磁阻装置的横截面视图。

结合附图、通过下面给出的详细说明书，本发明的特征和优点将会变得更加清楚，在附图中相同的附图标记对应相同的部件。在附图中，相同的附图标记通常表示相同的、功能类似和/或结构类似的元件。元件第一次出现的图用相应的附图标记的最左侧的数字表示。

具体实施方式

本说明书公开一个或多个并入本发明的特征的实施例。所公开的实施例仅是给出本发明的示例。本发明的范围不限于这些公开的实施例。

本发明由所附的权利要求限定。

所述的实施例和在说明书提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特性。而且，这些段落不必指的是同一个实施例。此外，当特定特征、结构或特性与实施例结合进行描述时，应该理解，无论是否明确描述，实现将所述特征、结构或特性与其他实施例相结合是在本领域技术人员的知识范围内。

本发明实施例可以应用到硬件、固件、软件或其任何组合。本发明实施例还可以应用为存储在机器可读介质上的指令，其可以通过一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括任何用于以机器(例如计算设备)可读形式存储或传送信息的机构。例如，机器可读介质可以包括：只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存设备；传播信号的电、光、声或其他形式(例如，载波、红外信号、数字信号等)，以及其他。此外，这里可以将固件、软件、程序、指令描述成执行特定操作。然而，应该认识到，这些描述仅为了方便并且这些操作实际上由计算设备、处理器、控制器或其他执行所述固件、软件、程序、指令等的设备来完成的。

然而，在详细描述这些实施例之前，给出应用本发明的实施例的示例环境是有利的。

图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：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)；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的第一定位装置PM相连。在一个实施例中，所述光刻设备包括根据本发明的台设备，作为第一定位装置PM，用于图案形成装置的精确定位。所述设备还包括衬底台(例如晶片台，或一般地，物体台)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的第二定位装置PW相连。在一个实施例中，所述光刻设备包括根据本发明的台设备，作为第二定位装置PM，用于衬底或晶片的精确定位。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。

所述掩模支撑结构支撑，即，承载图案形成装置的重量。掩模支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置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。所述掩模支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。掩模支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。掩模支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(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可以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上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，投影系统的类型可以包括折射型、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)。

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由具有相对高的折射率的液体(例如水)覆盖，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术能够用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源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，不会将该源看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。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，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入射到保持在掩模支撑结构(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来形成图案。已经穿过掩模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1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(例如根据本发明的台设备)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)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模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掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将掩模台MT或“掩模支撑结构”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，在对掩模台MT或“掩模支撑结构”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”相对于掩模台MT或“掩模支撑结构”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.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT或“掩模支撑结构”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WT或“衬底支撑结构”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。

如上所述，根据本发明的光刻设备可以包括根据本发明的台设备，用于定位诸如图案形成装置或衬底等物体。然而，要注意的是，根据本发明的台设备或根据本发明的可变磁阻装置在光刻设备中的其他应用也是可行的。作为示例，根据本发明的可变磁阻装置可以例如用作可变磁阻致动器或混合致动器，用于定位掩模版的遮蔽板(reticle maskingblades)、投影系统的光学元件等。作为另一示例，根据本发明的可变磁阻装置还可以用作磁轴承，用于使用磁悬浮支撑负载，或者还可以作为另一示例用以使旋转轴浮起。

在下文中，详细介绍根据本发明的可变磁阻装置和台设备。

在图2a中，示出根据本发明的第一可变磁阻装置(例如可变磁阻致动器)的横截面视图。装置100包括第一磁性部件110(也称为定子)和第二磁性部件120(也称为动子)，它们相对于彼此是可位移的(例如沿X方向)，由此形成磁通量可以流过的磁路(用点线130表示)。为了形成这种磁通量，装置设置有线圈140(在如图所示的实施例中，线圈包括第一线圈140.1和第二线圈140.2)，线圈布置成接收例如来自电源(未示出)的电流。在如图所示的实施例中，线圈140.1和140.2分别围绕第一磁性部件的腿部110.1和110.2缠绕。多个线圈或单个线圈还可以安装在第一磁性部件或第二磁性部件的其他位置上。磁性部件可以例如使用具有相对高的导磁率的铁材料形成，例如铁素体或包括稀土材料的烧结材料。可变磁阻装置还包括测量线圈150，用于产生测量信号160。测量信号可以例如是在测量线圈150中由于磁路中产生的磁通量诱发的电压。根据本发明，测量线圈150布置成基本上封闭通过磁路130的磁通量。发明人已经认识到，表示通过磁路的磁通量的测量信号允许在基本上不需要附加的测量的情况下精确地预测所产生的力，这与已知的例如使用霍尔传感器在致动器空气间隙中的通量密度的局部测量不同。根据本发明，从测量线圈获得的测量信号160被提供给装置的控制单元180的输入端子170。控制单元可以例如包括积分器(未示出)，用于通过测量信号(例如诱发的电压)获得表示通过磁路的磁通量的信号。控制单元180还适于基于测量信号160在控制单元的输出端子190处产生控制信号，由此控制信号可以被供给用于控制提供给线圈140的电流的幅值。同样，控制单元可以例如被提供给电源以控制所提供的电流。作为替换或附加地，控制单元得出的控制信号还可以被提供以控制另一装置的力，如下文中详细介绍的。如在下文中将进一步阐明的，提供布置成基本上封闭通过磁路130的磁通量的测量线圈、使其围绕例如装置100的磁性部件110、120中一个的腿部能够允许提供测量信号给控制单元，其可以被供给以获得更精确的施加至物体(例如光刻设备中的物体台)的力的控制，因而获得更精确的物体的位置控制。

本发明人还发现，可以找到测量线圈的优化的几何结构和位置，由此能够改善装置的操作区域内的力预测。

通常，在磁阻型装置中，如图2a所示，力F密切依赖于磁性部件110、120的相对位置。力F可以表示为：

$F=k(x,z)\·\frac{i^2}{{(y+y_0)}^2}---\left(1\right)$

其中y表示两个磁性部件110、120之间的间隙200，即装置的定子110和动子120之间的间隙200，y₀表示偏离值。要注意的是，在使用时，定子110通常安装到静止部分，动子安装至将要定位或移动的物体(例如物体台)。由关系式(1)，装置的刚性C可以通过微分(1)得到：

$C=-\frac{\∂F}{\∂y}=2k\·\frac{i^2}{{(y+y_0)}^3}=2\frac{F}{(y+y_0)}---\left(2\right)$

显示出强烈的所产生的力F的位置依赖。

通常，可变磁阻装置的刚性可以为2·10⁶[N/m]大小。

正如本领域技术人员理解，为了获得精确的位置控制，需要由装置所产生的力F的精确的预期。

同样，在已知动子相对于定子的位置(或取向)的情形中，(由于装置刚性带来的)力变化可以根据(2)计算，并且提供至线圈140的电流可以被校正以将力调整至所需水平。

本发明人已经发现，定子和动子的相对位置的确定可能是麻烦的或对于确定所产生的力F或刚性C至少是不足够精确的。可以识别下面的障碍：

-当在光刻设备中应用时，磁阻装置的定子可以连接至长行程定位装置(例如上述的定位装置PW或PM的一部分)，其定位误差在加速期间在10-100[μm]量级且具有动态特性。长行程定位装置的位置测量值结合(安装动子的)物体台的位置测量值可以得出动子相对于定子的位置的估计。然而，这些相对位置测量值由于装置的动子和定子之间的力学的有限的机械刚性而仅提供有限的精确度。

-系统加热会导致机械变形以及动子和定子的相对位置的改变。

-可以考虑动子和定子之间相对位置的直接测量，但是将需要专用的位置测量系统(因此增加成本)并且看起来由于空间限制而难以实施。

同样，非常需要在不必测量装置的定子和动子的相对位置的情况下获得磁阻型装置的精确的力预测。

通过适当地定位测量线圈使得线圈基本上封闭在磁路内产生的磁通量，可以获得精确的力预测。

为了表示这一点，图2b示意地示出在图2a中示出的装置的磁通量分布210。在图2b中，Φ1表示跨过位于装置的第一磁性部件的腿部110.1的端部部分处的空气间隙220.1的磁通量，而Φ2表示跨过位于第一磁性部件110的腿部110.2的端部部分处的空气间隙220.2的磁通量。

参照图2a，测量线圈150围绕每个腿部110.1、110.2设置，用于测量磁通量Φ1和Φ2。要注意的是，因为通常Φ1将等于Φ2，围绕第一或第二磁性部件的腿部缠绕的单个测量线圈足以确定通过磁路的通量。

基于磁通量Φ1和Φ2，装置的力和扭矩可以根据下式计算：

$F_y=f\·({\mathrm{\φ}}_1^2+{\mathrm{\φ}}_2^2)$ (3)

$T_z=g\·({\mathrm{\φ}}_1^2-{\mathrm{\φ}}_2^2)$

其中，φ₁和φ₂对应分别通过磁阻装置的腿部或磁极的磁通量，如图2b所示。要注意的是，在如图示意地示出的C芯型装置中，围绕Z轴的扭矩Tz通常被看作寄生效应。

从关系式(3)清楚地看到，在已知通量Φ1和Φ2以及参数f和g的情形中，例如通过控制单元可以计算精确的力和扭矩，并将其作为控制信号反馈至位置控制器或电源。以此方式，从想要的力设定值可以校正任何偏差。通过积分跨过所述测量线圈或多个测量线圈的电压可以例如确定通过磁极的磁通量：

要注意的是，尽管是轻微的，通常关系式(3)中的参数f和g可以依赖于动子和定子的相对位置。本发明人已经发现，在装置的操作区域内，关系式(4)的增益f和g的位置依赖关系被最小化的情形中可以得出测量线圈的唯一的几何结构和位置。为了得到优化的位置和/或几何结构，已经实施模拟，由此改变位置和几何结构并将由装置产生的力(在定子相对于动子的不同位置处，即由此限定装置的操作区域)与使用关系式(3)计算的力对比，由此将参数f保持恒定。在图3a中，在曲线(a)中示出测量线圈的不同几何结构(用测量线圈150的宽度D的变化表示)所产生的力和计算的力(在定子相对于动子的不同位置处确定的，即，在装置的整个操作区域上)之间的最大偏差ΔF，曲线(b)中是测量线圈相对于装置的腿部110.1的不同位置(用测量线圈150相对于腿部110.1的相对位置的变化表示)的最大偏差ΔF。正如所述的，可以得出唯一的最小化如图所示的力偏差ΔF的位置。这些唯一的位置通过定子和动子的几何结构以及动子和定子之间产生的空气间隙确定。

同样，在一个实施例中，测量线圈的基本上垂直于磁通量的横截面或测量线圈的位置被选择为以便最小化装置的实际力(可以由测量或模拟得到)和在装置的操作区域内的计算的力之间的偏差，计算的力Fc由下式确定：

由此k保持恒定，

表示由测量信号得出的磁通量。

关于测量线圈相对于磁性部件或磁性部件的腿部的位置，令人吃惊地发现，测量线圈的优化的位置至少部分地位于与第一和第二磁性部件分开的空气间隙内。这在图3b中示意地示出，图中显示图2a中的装置的部件110.1和120以及空气间隙200.1中的优化位置内的测量线圈150的特写部分。

值得注意的是，通过应用测量线圈的优化位置和几何结构，导致大范围的校准和/或附加的测量不是必须的，同时仍然能够使用磁通量感测获得精确的力反馈。

关于根据本发明的可变磁阻装置的磁性部件的布局，要注意的是，存在不同的方案。在如图2a和2b示意地示出的实施例中，第一磁性部件包括所谓的C芯，即磁性部件具有字母C的形状。值得一提的是，也可以应用诸如E芯等其他形状，由此可以例如在C或E芯的一个或多个腿部上设置一个或多个测量线圈。

还值得注意的是，根据本发明的磁阻装置(即第一磁性部件或第二磁性部件)的磁路可以包括一个或多个永磁体，其在磁路中产生偏磁通量。这种偏磁通量即使在施加至线圈的电流等于零的时候也可以产生磁通量并由此在第一和第二磁性部件之间产生力。在装置被用于沿Z方向支撑物体的时候，即沿垂直方向支撑物体的时候，这种偏磁力是有利的。在这样的布置中，偏磁力可以应用为至少部分地抵消被支撑的物体的重量，由此减小装置的线圈中的耗散。根据本发明，当通过测量线圈产生测量信号并且将测量信号提供至控制单元时，控制单元可以基于测量信号确定控制信号。附加地，通过线圈进行的通量测量可以与(已知的)霍尔元件一起使用。在该实施例中，通过线圈进行的通量测量可以用以精确地测量高频通量，而霍尔元件可以用于测量低频通量(DC)。这是有利的，基于来自两个线圈和霍尔元件的测量值，可以实现高的带宽力反馈。

在一个实施例中，控制信号可以被应用以校正施加至装置的电流，以便获得更精确的由根据本发明的磁阻型装置得到的力F。这种布置示意地在图4a中示出，图中示意地示出可变磁阻装置100，包括布置以接收表示磁通量的测量信号160的控制单元180。基于测量信号，通过控制单元确定控制信号400，其与力设定值(F y，setp)对比并且被供至布置以提供电流i给装置的电源500。同样，对于任何相对于想要的力设定值的偏差可以实施校正。

在一个实施例中，如图4b示意地示出的，由控制单元180确定的控制信号400被提供以控制或调整另一装置600(例如洛伦兹致动器)的力设定值。在这样的布置中，可变磁阻装置可以与另一装置协作，用于沿特定方向提供力(或扭矩)，以便例如控制安装在物体台上的物体的位置。可变磁阻装置和另一装置的结合的力因此被用于获得想要的力设定值。在该布置中，控制信号400与力设定值F y setp对比并且由供给电流i至另一装置600的电源510使用。

在另一实施例中，低频扰动可以反馈至磁阻装置的控制回路，同时高频扰动被提供给另一装置的控制回路。这种策略将限制由另一装置或多个装置产生的所需的力，因为低频扰动(可能相对大)由可变磁阻装置处理。该实施例在图4c中示意地示出，与图4b对比，其包括低通滤波器610和高通滤波器620。在该实施例中，控制信号400通过用于获得第一滤波控制信号400.1的低通滤波器610并且通过用于获得第二滤波控制信号400.2的高通滤波器620，由此第一滤波控制信号被应用于控制可变磁阻装置100的力，并由此应用第二滤波控制信号来控制另一装置600(例如洛伦兹致动器)的力。

这里所述的可变磁阻装置可以例如被应用在用于定位光刻设备中的诸如图案形成装置或衬底等物体的台设备中。在这种台设备中，可变磁阻装置可以例如应用于物体台的精确定位。在这种台设备中，可以应用图4a-4c中描述的策略中的任一个，以便获得实际的力和想要的力设定值之间精确的对应，实际的力由从基本上封闭磁阻型装置的磁路的磁通量的测量线圈获得的测量信号确定。同样，参照图4b和4c中描述的策略，台设备可以包括另一装置(例如洛伦兹致动器)，由此将要通过洛伦兹致动器产生的力是基于可变磁阻装置的计算的实际的力和想要的力F y setp之间的偏差。

在还一实施例中，测量线圈可以例如被应用于主动磁轴承(AMB)中。在图5中示出了该实施例的一个示例，图中示出轴(AX)，其可以自由地围绕沿z方向(Rz致动器未示出)的轴线转动，而该轴通过主动地控制轴(AX)在x和y方向上的位置的主动磁轴承(AMB)而被支撑。在图5中示出的示例中，示出主动磁轴承(AMB1，AMB2)中的两个，其实际上使得能够在x、y、Rx和Ry方向上控制轴(AX)。用于z和Rz方向的轴承没有示出，但是轴(AX)可以例如通过任何合适的被动或主动轴承沿z方向支撑。

图6示出图5中箭头“A”指示的横截面视图，其示出以转子(RTR)和定子(STT)之间的电磁悬浮原理工作的主动磁轴承(AMB)，包括根据本发明的测量线圈(MC)、控制器(未示出)、用于供给电流至电磁体(CC)的一组功率放大器(未示出)以及电磁体组件(CL，CC)与相关的电子器件一起用以提供需要用以控制转子(RTR)在间隙(GP)内的位置的反馈。测量线圈(MC)的工作原理与上面描述的其他实施例类似，因而所述的测量线圈(MC)用于致动器的一般工作原理也可以用于使用主动磁轴承(AMB)的应用。在通常的实施例中，功率放大器供给相等的偏电流至围绕转子(RTR)布置的电磁体。在如图6所示的示例中，示出三对主动磁轴承(AMB)，但是例如2、4或甚至更多的其他数量的主动磁轴承(AMB)也是可以的。转子(RTR)的位置通过控制器控制，其在转子偏离其中心位置时偏置该偏电流。与常规的轴承相比，主动磁轴承具有若干优点，因为它们不会受到磨损的麻烦、具有低的摩擦，并且主动磁轴承通常可以自动地容纳质量分布的不规则，由此允许其围绕其质心以非常低的振动旋转。

虽然本申请详述了光刻设备在制造ICs中的应用，但是应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其他应用，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，可以将这里使用的任何术语“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。

虽然上面详述了本发明的实施例在光学光刻中的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，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。

在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学构件。

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。

以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

应该认识到，具体实施例部分而不是发明内容和摘要部分，用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以提出一个或多个、但不是发明人预期的本发明的全部示例性实施例，因而不能够以任何方式限制本发明和未决的权利要求。

上面借助示出具体功能的应用及其关系的功能性基本方框描述了本发明。为了方便说明，这些功能基本方框的边界在此任意限定。只要特定功能及其关系被适当地实施就可以限定替换的边界。

具体实施例的前述说明将充分地揭示本发明的一般特性，以致于其他的实施例通过应用本领域技术人员的知识可以在不需要过多的实验、不脱离本发明的一般概念的情况下容易地修改和/或适应不同应用。因此，基于这里给出的教导和启示这种修改和适应应该在所公开的实施例的等价物的范围和含义内。应该理解，这里的术语或措辞是为了描述和说明而不是限制，使得本说明书的术语或措辞由本领域技术人员根据教导和启示进行解释。

本发明的宽度和范围不应该受到上述的示例性实施例的限制，而应该仅根据权利要求及其等价物限定。

Claims (15)

1.一种可变磁阻装置，包括：

(a)第一和第二磁性部件，相对于彼此是可位移的、以提供具有可变磁阻的磁路；

(b)线圈，在使用时用于接收用于产生通过所述磁路的磁通量的电流；

(c)测量线圈，用于产生表示通过所述磁路的磁通量的测量信号，由此测量线圈布置成基本上封闭通过所述磁路的磁通量；和

(d)控制单元，布置成在输入端子处接收测量信号，并且响应地基于测量信号在输出端子处提供控制信号，用于控制另一装置的力或电流的幅值。

2.根据权利要求1所述的可变磁阻装置，其中，所述第一磁性部件包括C芯或E芯，测量线圈将围绕C芯或E芯的腿部缠绕。

3.根据权利要求1所述的可变磁阻装置，其中，所述测量线圈至少部分地布置在将第一磁性部件和第二磁性部件分开的空气间隙中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的可变磁阻装置，其中，所述测量线圈的基本上垂直于磁通量的横截面被选择以便最小化所述装置的实际的力和在所述装置的操作区域内的计算的力之间的偏差，该计算的力Fc由如下关系式确定：

其中k是常数，

表示从测量信号得出的磁通量。

5.根据引用权利要求2的前述权利要求中任一项所述的可变磁阻装置，其中，所述测量线圈相对于腿部的位置被选择成以便最小化所述装置的实际的力和在所述装置的操作区域内的计算的力之间的偏差，该计算的力Fc由如下关系式确定：

其中k是常数，表示从测量信号得出的磁通量。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可变磁阻装置，其中，所述第一和/或第二磁性部件还包括永磁体，用于产生通过磁路的磁通量，由此在第一和第二磁性部件之间产生偏磁力。

7.一种用于定位物体的台设备，所述设备包括：

(a)物体台，用于容纳所述物体；

(b)基部，用于支撑物体台，和

(c)根据前述权利要求中任一项的可变磁阻装置，用于相对于基部定位物体台。

8.根据权利要求6所述的台设备，还包括用于定位物体台的另一装置，控制单元还布置成在使用时控制由另一装置提供的力。

9.根据权利要求8所述的台设备，其中，所述控制信号被传送通过低通滤波器，用于获得第一滤波控制信号，并且被传送通过高通滤波器，用于获得第二滤波控制信号，由此第一滤波控制信号被应用用于控制可变磁阻装置的电流，并且由此第二滤波控制信号被应用用于控制另一装置的力。

10.一种光刻设备，包括：

(a)照射系统，配置成调节辐射束；

(b)支撑结构，构造成支撑图案形成装置，图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；

(c)衬底台，构造成保持衬底；和

(d)投影系统，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，

其中所述设备还包括根据权利要求7-10中任一项所述的台，用于定位图案形成装置或衬底。

11.一种器件制造方法，包括将图案从图案形成装置转移至衬底上的步骤，其中所述方法包括步骤：通过根据权利要求7-9中任一项所述的台设备定位图案形成装置和/或衬底。

12.一种用于定位物体的台设备，所述设备包括：

物体台，配置成容纳所述物体；

基部，配置成支撑物体台；和

可变磁阻装置，配置成相对于基部定位物体台，所述可变磁阻装置包括：

第一和第二磁性部件，配置成相对于彼此可位移并且提供具有可变磁阻的磁路，

线圈，配置成接收电流并且生成通过所述磁路的磁通量，

测量线圈，配置成生成表示通过所述磁路的磁通量的测量信号，由此测量线圈布置成基本上封闭通过所述磁路的磁通量，和

控制单元，布置成在输入端子处接收测量信号并且响应地基于测量信号在输出端子处提供控制信号，用于控制另一装置的力或者电流的幅值。

13.根据权利要求12所述的台设备，还包括用于定位物体台的另一装置，控制单元还布置成控制由另一装置提供的力。

14.根据权利要求13所述的台设备，其中，所述控制信号被传送通过低通滤波器，用于获得第一滤波控制信号，并且被传送通过高通滤波器，用于获得第二滤波控制信号，由此第一滤波控制信号被应用用于控制可变磁阻装置的电流，并且由此第二滤波控制信号被应用用于控制另一装置的力。

15.一种设备，包括：

光学柱，能够将束投影到衬底的目标部分上，光学柱包括配置成将束投影到目标部分上的投影系统；和

旋转移动致动器，用以旋转光学柱或其一部分，

其中光学柱或其一部分还设置有根据权利要求1-7中任一项所述的可变磁阻装置。

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