CN108604853B

CN108604853B - 多相线性电动机、多相平面电动机、平台、光刻设备和器件制造方法

Info

Publication number: CN108604853B
Application number: CN201780010621.XA
Authority: CN
Inventors: M·H·基曼; D·布拉克斯玛; P·M·S·M·海杰曼斯; C·A·霍根达姆
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2016-02-12
Filing date: 2017-01-05
Publication date: 2020-12-11
Anticipated expiration: 2037-01-05
Also published as: JP2019508001A; CN108604853A; US11837931B2; WO2017137181A1; JP6697564B2; US20220200385A1

Abstract

描述一种电磁电动机，该电磁电动机包括：磁体组件，被配置为生成在第一方向上具有节距Pm1并且在第二方向上具有节距Pm2的二维交变磁场；线圈组件，被配置为与磁体组件协作以在第一方向上生成第一力并且在第二方向上生成第二力，其中线圈组件包括第一线圈组和第二线圈组，第一线圈组包括用于生成第一力的多个第一线圈，第二线圈组包括用于生成第二力的多个第二线圈，其中第一线圈组中在第一方向上的线圈节距Pc1与Pm1的比率R1不同于第二线圈组中在第二方向上的线圈节距Pc2与Pm2的比率R2。

Description

多相线性电动机、多相平面电动机、平台、光刻设备和器件制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月12日提交的EP申请16155377.1和于 2016年4月28日提交的EP申请16167411.4的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及电磁电动机、多相线性电动机、多相平面电动机、平台、光刻设备和用于制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是一种将期望图案施加到衬底上、通常施加到衬底的目标部分上的机器。例如，光刻设备可以用于制造集成电路(IC)。在这种情况下，可以使用图案化装置(可替代地称为掩模或掩模版)来生成要在IC的单个层上形成的电路图案。该图案可以转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一个或若干个管芯的一部分) 上。图案的转移通常经由到被设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂) 层上的成像来实现。通常，单个衬底将包含连续地图案化的相邻目标部分的网络。传统的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描仪，在所谓的步进器中，每个目标部分通过将整个图案一次曝光到目标部分上来被照射，在所谓的扫描仪中，每个目标部分通过在给定方向(“扫描”方向)上通过辐射束扫描图案同时在平行或反平行于该方向的方向上扫描衬底来被照射。

为了同步地通过辐射束来扫描图案和通过图案化图像来扫描衬底，图案化装置和衬底安装在使用定位装置定位的载物台上。通常，这样的定位装置包括电磁致动器和电动机的组合。在典型的布置中，这样的定位装置可以包括用于在相对较小的距离上以6个自由度准确地定位图案化装置或衬底的短行程模块，短行程模块包括图案化装置或者衬底通过长行程模块在相对较大的距离上可移动，长行程模块例如包括一个或多个线性或平面电动机。在现有技术的光刻设备中，多相(例如，三相)线性或平面电动机通常与移动磁体配置一起用作长行程模块。然后将线圈连接到固定的世界，并且磁体相对于线圈可移动。

这样的长行程模块的设计必须满足各种约束，诸如力要求、关于可用占地面积的约束、以及关于可允许耗散的约束。

作为这样的要满足的约束的另一示例，可以提到的是，这样的电动机的目的是对于通过线圈的给定电流，所生成的力是恒定的并且因此与磁体相对于线圈的位置无关。然而，在实践中，恒定的力或电动机常数是不可行的并且仍然存在纹波。这种纹波可能是由电压设计规则、机械设计规则、可制造性和/或可维护性引起的。已经发现对于能够生成高达400m/s²的高加速度的电动机，其中所需要的力相对较大，这可能导致高达8％的纹波，这是不期望的。

发明内容

期望提高被应用于定位物体的电磁电动机的设计自由度。

进一步期望提供一种多相电动机，其具有根据磁体相对于线圈的位置的电动机常数中的减小的波动。

根据本发明的实施例，提供了一种多相电动机，包括：

-线圈系统；

-磁体系统，在第一主驱动方向上平行于线圈系统并且相对于线圈系统可移动；

其中线圈系统被配置为生成与磁体系统交互以引起第一主驱动方向上的驱动力相对于线圈系统移动磁体系统的磁场，

其中线圈系统包括多个线圈组件，其中每个线圈组件在第一主驱动方向上具有第一尺寸，并且其中在第一主驱动方向上看到的相邻线圈组件之间存在非零第一间隙，

其中磁体系统包括具有磁体阵列的磁体组件，其中磁体组件中的相邻磁体具有相反的极性，

并且其中磁体组件在第一主驱动方向上具有第一尺寸，第一尺寸基本上等于每个线圈组件的第一尺寸的J倍加上第一间隙的J/2倍，其中J是正整数。

根据本发明的另一实施例，提供了一种光刻设备，其包括根据本发明的多相电动机。

根据本发明的又一实施例，提供了一种器件制造方法，其中使用根据本发明的多相电动机。

根据本发明的再一实施例，提供一种电磁电动机，包括：

磁体组件，被配置为生成在第一方向上具有磁节距的交变磁场；

线圈组件，包括多个线圈，多个线圈被配置为与磁体组件协作以在第一方向上生成第一力，多个线圈被布置为第一组线圈和第二组线圈；并且其中第一组线圈在第一方向上的第一线圈节距不同于第二组线圈在第一方向上的第二线圈节距。

根据本发明的另一方面，提供一种电磁电动机，包括：

磁体组件，被配置为生成二维交变磁场，二维交变磁场在第一方向上具有第一磁节距并且在第二方向上具有第二磁节距；

线圈组件，被配置为与磁体组件协作以在第一方向上生成第一力并且在第二方向上生成第二力，其中线圈组件包括第一线圈组和第二线圈组，第一线圈组包括用于生成第一力的多个第一线圈，第二线圈组包括用于生成第二力的多个第二线圈，其中第一线圈组中在第一方向上的第一线圈节距与第一磁节距的比率R1不同于第二线圈组中在第二方向上的第二线圈节距与第二磁节距的比率R2。

根据本发明的又一方面，提供了一种被配置为定位物体的平台设备，该平台设备包括：

-载物台，被配置为保持物体；以及

-根据本发明的一个或多个电磁电动机，一个或多个电磁电动机被配置为移动载物台。

根据本发明的再一方面，提供了一种光刻设备，其包括：被配置为调节辐射束的照射系统；

被构造为支撑图案化装置的支撑件，图案化装置能够在辐射束的截面中向辐射束赋予图案以形成图案化辐射束；

被构造为保持衬底的衬底台；以及

被配置为将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上的投影系统，

其中该设备进一步包括根据本发明的用于定位支撑件或衬底台的平台设备。

根据本发明的又一方面，提供了一种器件制造方法，其包括将图案从图案化装置转移到衬底上，其中将图案转移包括：使用根据本发明的平台设备定位图案化装置或衬底。

附图说明

现在将通过仅示例的方式参考所附示意图描述本发明的实施例，附图中的相应的附图标记表示相应的部分，并且在附图中：

-图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；

-图2描绘了根据本发明的实施例的多相线性电动机；

-图3描绘了指示根据与图2的电动机类似的但是具有现有技术配置的多相线性电动机的位置的电动机常数的曲线图；以及

-图4描绘了指示根据图2的多相线性电动机的位置的电动机常数的曲线图。

-图5描绘了本领域已知的平面电动机的俯视图；

-图6描绘了根据本发明的实施例的电磁电动机的俯视图；

-图7(a)至7(c)描绘了根据本发明的可以应用于电磁电动机的线圈组件的截面视图；

-图8描绘了根据本发明的另一实施例的电磁电动机的截面视图。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。该设备包括被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或任何其他合适的辐射)的照射系统(照射器)IL、被构造为支撑图案化装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位装置PM的掩模支撑结构(例如，掩模台)MT，第一定位装置PM被配置为根据某些参数准确地定位图案化装置。该设备还包括被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位装置PW的衬底台(例如，晶片台)WT 或“衬底支撑件”，第二定位装置PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底。该设备还包括被配置为通过图案化装置MA将被赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上的投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS。

照射系统可以包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件、或其任何组合。

掩模支撑结构支撑(即，承受)图案化装置的重量。它以取决于图案化装置的取向、光刻设备的设计和诸如例如图案化装置是否被保持在真空环境中的其他条件的方式来保持图案化装置。掩模支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案化装置。例如，掩模支撑结构可以是框架或工作台，其可以根据需要是固定的或可移动的。掩模支撑结构可以确保图案化装置处于例如相对于投影系统的期望的位置。本文中对术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案化装置”同义。

本文中使用的术语“图案化装置”应当广义地解释为指代可以用于向辐射束在其截面中赋予图案以便在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案，例如，在图案包括相移特征或所谓的辅助特征的情况下。通常，被赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件(诸如集成电路)中的特定功能层。

图案化装置可以是透射的或反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二进制、交替相移和衰减相移等掩模类型、以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，每个小反射镜可以单独倾斜以便在不同方向上反射入射的辐射束。倾斜的反射镜在被镜子矩阵反射的辐射束中赋予图案。

本文中使用的术语“投影系统”应当广义地解释为包括适合于所使用的曝光辐射或者适合于诸如浸没液体的使用或真空的使用等其他因素的任何类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁、电磁和静电光学系统、或其任何组合。本文中对术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”同义。

如此处所示，该设备是透射型的(例如，采用透射掩模)。可替代地，该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，或者采用反射掩模。

光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多个衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多个掩模台或“掩模支撑件”)的类型。在这样的“多平台”机器中，可以并行使用附加的台或支撑件，或者可以在一个或多个台或支撑件上进行预备步骤，同时使用一个或多个其他台或支撑件用于曝光。图1的示例中的两个衬底台WTa和WTb是对此的说明。本文中公开的发明可以以独立的方式使用，但是特别地，它可以在单平台或多平台设备的预曝光测量平台中提供附加功能。

光刻设备也可以是这样的类型，其中至少一部分衬底可以被具有相对较高折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投影系统PS与衬底W之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间，例如，在掩模MA与投影系统PS之间。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径。本文中使用的术语“浸没”并不表示诸如衬底等结构必须淹没在液体中，而是仅表示在曝光期间液体位于投影系统PS 与衬底W之间。

参考图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是单独的实体，例如当源是准分子激光器时。在这种情况下，源被认为不形成光刻设备的一部分，并且辐射束借助于光束传递系统BD 从源SO传递到照射器IL，光束传递系统BD包括例如合适的定向镜和/或扩束器。在其他情况下，源可以是光刻设备的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL以及光束传递系统BD(根据需要) 可以称为辐射系统。

照射器IL可以包括被配置为调节辐射束的角强度分布的调节器 AD。通常，可以调节照射器的光瞳面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(通常分别称为σ-外部和σ-内部)。另外，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。

辐射束B入射在被保持在支撑结构MT(例如，掩模台)上的图案化装置MA(例如，掩模)上，并且由图案化装置MA图案化。在穿过图案化装置MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统PS 将光束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器或电容传感器)，衬底台WTa/WTb可以准确地移动，例如以便在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(图 1中未明确示出)可以用于关于辐射束B的路径准确地定位图案化装置MA，例如，在从掩模库中进行机械取回之后，或者在扫描期间。通常，支撑结构MT的移动可以借助于形成第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现。类似地，衬底台WTa/WTb的移动可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以是固定的。图案化装置MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管所示出的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在图案化装置MA上设置有多于一个管芯的情况下，掩模对准标记M1、M2可以位于管芯之间。

所描绘的设备可以至少以扫描模式来使用，在扫描模式下，支撑结构MT和衬底台WTa/WTb被同步地扫描，同时被赋予辐射束的图案被投影到目标部分C上(即，单次动态曝光)。衬底台WTa/WTb 相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过投影系统PS的(去)放大和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的(在非扫描方向上)宽度，而扫描运动的长度决定了目标部分的(在扫描方向上)高度。

除了扫描模式之外，所描绘的设备可以以以下模式中的至少一种来使用：

1.在步进模式中，掩模台MT和衬底台WTa/WTb保持本质上静止，同时被赋予辐射束的整个图案被一次投影到目标部分C上(即，单次静态曝光)。然后，衬底台WTa/WTb在X和/或Y方向上移位，从而可以暴露不同的目标部分C。在步进模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

2.在另一模式中，支撑结构MT保持本质上静止，以保持可编程图案化装置，并且衬底台WTa/WTb被移动或扫描，同时被赋予辐射束的图案被投影到目标部分C上。在该模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在扫描期间在衬底台WTa/WTb的每次移动之后或者在连续的辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案化装置。这种操作模式可以容易地应用于利用诸如上述类型的可编程反射镜阵列的可编程图案化装置的无掩模光刻。

也可以采用上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变体。

光刻设备LA是所谓的双平台型，其具有两个衬底台WTa和WTb 以及两个站：曝光站和测量站，在曝光站和测量站之间可以更换衬底台。当一个衬底台上的一个衬底在曝光站处曝光时，另一衬底可以在测量站处被装载到另一衬底台上，从而可以执行各种准备步骤。准备步骤可以包括使用水平传感器LS映射衬底的表面并且使用对准传感器AS测量对准标记在衬底上的位置。这使得设备的生产量显著增加。如果位置传感器IF在位于测量站以及曝光站处时不能够测量衬底台的位置，则可以设置第二位置传感器以使得能够在两个站处跟踪衬底台的位置。

该设备进一步包括控制所描述的各种致动器和传感器的所有运动和测量的光刻设备控制单元LACU。控制单元LACU还包括信号处理和数据处理能力，以实现与该设备的操作相关的期望计算。在实践中，控制单元LACU将被实现为很多子单元的系统，每个子单元处理该设备内的子系统或部件的实时数据获取、处理和控制。例如，一个处理子系统可以专用于衬底定位器PW的伺服控制。单独的单元甚至可以处理粗调和精调执行器、或不同的轴。另一单元可以专用于位置传感器IF的读出。该设备的整体控制可以由中央处理单元控制，以与这些子系统处理单元通信，与操作员通信，以及与光刻制造过程中涉及的其他设备通信。

图2描绘了根据本发明的实施例的三相线性电动机1。在这个实施例中，三相线性电动机是第一定位器PM的长行程模块的一部分，但是很清楚的是，这样的电动机可以另外地或替代地用在光刻设备的其他部分中以移动和定位物体，例如被构造为保持衬底的衬底台。

电动机1包括第一线圈系统10和与第一线圈系统10相对布置的第二线圈系统20。当在整个说明书中使用“线圈系统”时，参考第一线圈系统10和第二线圈系统20两者。

磁体系统30布置在线圈系统10、20之间。磁体系统在平行于X 方向的第一主驱动方向上平行于线圈系统10、20并且相对于线圈系统10、20可移动。电动机1通过在线圈系统10、20中生成与磁体系统交互的磁场来在第一主驱动方向上生成驱动力。通过不对称地向线圈系统10、20施加电流，磁体系统还可以在平行于Z方向的非驱动方向上生成力，这可以用于防止磁体系统与线圈系统10、20中的一个碰撞和/或用于悬浮附接到磁体系统的物体。

线圈系统10、20包括多个线圈组件11、12、13、21、22、23。线圈组件11、12、13对应于第一线圈系统10，并且线圈组件21、22、 23对应于第二线圈系统20。每个线圈组件在第一主驱动方向(即，X 方向上)具有尺寸L，并且在第一主驱动方向上看到的相邻线圈组件之间具有非零的第一间隙G。

在这个实施例中，每个线圈组件11、12、13、21、22、23包括两个三相线圈TC，每个三相线圈提供三相14、15、16，如仅针对线圈组件11的上部三相线圈TC所指示的。

线圈系统10、20进一步分别包括背铁18、28，背铁实现包含线圈系统中生成的磁场的功能，并且从而最小化磁通量的泄漏，并且用作用于线圈组件的支撑元件。

在这个实施例中，磁体系统30包括具有磁体阵列的磁体组件31，其中磁体组件中的相邻磁体具有垂直于线圈组件(即，平行于非驱动方向(Z方向))的相反极性。磁体可以由均具有相同极性的一个或多个子磁体形成。在这个实施例中，磁体的尺寸使得四个磁体面对三相线圈TC。可替代地，中间磁体可以位于具有相反极性的磁体之间，中间磁体例如具有平行于驱动方向的极性，以便形成Hallbach磁体阵列。

此外，在这个实施例中，面向第一线圈系统10的第一排子磁体 32和面向第二线圈系统20的第二排子磁体一起形成与第一线圈系统和第二线圈系统交互的磁体，但是也可以设想任何其他配置。

优选地，相邻线圈组件之间的间隙G为零或接近零，表示它接近线圈组件中的线圈之间的距离，因为非零间隙G扰乱了三相线圈TC 相对于磁体的位置的周期性。这引起根据位置的非恒定生成力。其示例在图3中示出，图3描绘了当磁体系统在第一主驱动方向上具有等于每个线圈组件的第一尺寸L的J倍的第一尺寸时根据磁体系统在第一主驱动方向上的位置的针对第一主驱动方向的以牛顿/安培为单位的电动机常数Km的曲线图MC，其中J是现有技术中使用的正整数。纹波可以很容易达到±8％。

非零间隙G可能由以下事实引起：由于可制造性和可维护性，线圈组件可以仅包括有限数目的三相线圈TC，在这个实施例中为两个线圈TC。当线圈组件安装在一起以形成线圈系统时，高压设计规则 (例如，对于爬电距离和间隙)以及机械设计规则可以确定在相邻线圈组件之间需要存在非零间隙G，从而引入了纹波。

与现有技术配置相比，本发明能够通过延伸磁体组件来减少引入的纹波。在图2的实施例中，磁体组件31在第一主驱动方向上已被给予第一尺寸，该第一尺寸基本上等于每个线圈组件的第一尺寸L的 J倍加上第一间隙G的J/2倍，其中J是正整数。

在这个实施例中，该延伸可以是至少部分地补偿纹波的单个磁体。然而，取决于磁体的尺寸和间隙G的尺寸，延伸也可以由两个或更多个磁体形成。

图4中示出了延伸的效果的示例，图4描绘了根据磁体系统30 在主驱动方向上的位置的针对第一主驱动方向的以牛顿/安培为单位的电动机常数Km2的曲线图MC2。曲线图的比例与图3的曲线图的比例相同，从而很明显的是，磁体系统的延伸导致电动机常数的波纹的显著减小。纹波可以很容易降低到±0.5％以下。

尽管图2的实施例描绘了具有三个线圈组件的线圈系统，但是很清楚的是，线圈系统可以具有任何数目的线圈组件。

尽管图2的实施例描绘了具有第一线圈系统和第二线圈系统的电动机，其中磁体系统位于第一线圈系统和第二线圈系统之间，但是包括两个线圈系统中的仅一个线圈系统的电动机也落入本发明的范围内，其中磁体系统平行地布置在线圈系统旁边。

尽管所描述的实施例是三相系统，但是本发明可以应用于任何多相线性电动机，包括但不限于两相电动机和四相电动机。

尽管已经将所描述的实施例描述为解决/减少根据驱动方向上的位置的在主驱动方向上的电动机常数的纹波的问题，但是本发明可以替代地或另外地应用于解决/减少根据驱动方向上的位置的在非驱动方向上的电动机常数的纹波的问题。

尽管图2中描述的电动机可以表明，本发明可以仅应用于线性电动机，但是本发明也可以应用于平面电动机，在平面电动机中，线圈系统和磁体系统也在垂直于X方向和Z方向两者的第二主驱动方向上延伸，第二主驱动方向可以替代地称为Y方向。

线圈组件在第二主驱动方向上具有第二尺寸，其中在第二主驱动方向上的相邻线圈组件之间存在非零第二间隙，并且其中磁体组件在第二主驱动方向上具有第二尺寸，第二尺寸基本上等于每个线圈组件的第二尺寸的K倍加上第二间隙的K/2倍，其中K是正整数，这对于第一主驱动方向上的尺寸是类似的。

根据本发明的另一方面，描述了一种可以应用于光刻设备的电磁电动机。特别地，在根据本发明的光刻设备中，第一定位装置或第二定位装置PW、PM或两者可以包括根据本发明的用于定位图案化装置或衬底的一个或多个电磁电动机。

在一个实施例中，第二定位装置PW的长行程模块包括根据本发明的平面电动机。通常，在根据本发明的光刻设备中应用的衬底需要在水平平面(进一步称为XY平面)中在X方向和Y方向两者上在相对较大的距离(例如，500mm或更大)上移位。

在图5中，示意性地示出了本领域已知的平面电动机的俯视图。平面电动机200包括磁体组件210，磁体组件210包括被配置为在X 方向和Y方向这两个方向上生成空间交变磁场的多个永磁体210.1。与由白色方块指示的磁体相比，由灰色方块指示的磁体具有相反的磁极化。交变磁场在X方向和Y方向上具有磁节距Pm。

平面电动机200进一步包括被配置为通过向线圈组件220的线圈或线圈组220.1、220.2、220.3和220.4提供适当的电流而在X方向和Y 方向两者上生成力的线圈组件220。在如图所示的实施例中，每个线圈组包括线圈三元组(triplet)，线圈在X方向和Y方向两者上具有线圈节距Pc。在如图所示的实施例中，在四个线圈组的线圈中应用的线圈节距Pc等于：

根据本发明，线圈节距或线圈跨度可以被称为沿着交变磁场的方向应用在电磁电动机中的线圈的宽度或两个线圈侧之间的距离。如等式(1)所示，它可以表示为磁节距Pm的函数，即，磁场分布的磁极的宽度。在如图所示的实施例中，线圈组220.1和220.3被配置为在第一方向(X方向)上生成力，而线圈组220.2和220.4被配置为在第二方向(Y方向)上生成力。可以看出，被应用以在第一方向(X 方向)上生成力的线圈组的尺寸基本上等于被应用以在第二方向(Y 方向)上生成力的线圈组的尺寸。这样的布置可以适用于电动机在两个方向上的力要求基本上相等的情况。

然而，通常，力要求可以是不同的。另外，可能存在限制用于对可用于线圈或线圈组的应用的区域的使用进行优化的选项的几何约束。这样，与在第二方向上施加力的线圈相比，仅缩短或伸长在第一方向上施加力的线圈可能不是合适的或现实的选项。这样，本发明引入了另一自由度，其使得能够实现平面电动机或线性电动机的线圈组件的可用占地面积的改进使用。在本发明的含义内，“占地面积”用于表示可以定位用于线圈组件的线圈的可用区域。

图6示意性地示出了根据本发明的电磁电动机的第一实施例。根据本发明第一实施例的电磁电动机400是平面电动机，其包括磁体组件 410和被配置为与磁体组件410协作的线圈组件420，从而在第一方向(X方向)和第二方向(Y方向)上生成力。

在如图所示的实施例中，磁体组件包括被配置为生成在第一方向上具有磁节距Pm1并且在第二方向上具有磁节距Pm2的交变磁场的多个永磁体。可以指出，为了增加空间交变磁场的磁场强度，可以使用例如Halbach配置的磁体。在这种配置中，可以使用例如具有带有平行于XY平面的分量的磁极化的永磁体。在如图所示的实施例中，第一磁节距Pm1等于第二磁节距Pm2。然而，应当注意，这不是必需的，即，第一磁节距Pm1也可以不同于第二磁节距Pm2。为了在Y方向上生成力，根据本发明的电磁电动机的线圈组件420包括第一线圈组，第一线圈组包括四个线圈三元组420.1、420.2、420.3和420.4，第一线圈组的线圈具有线圈节距Pc1。为了在X方向上生成力，根据本发明的电磁电动机的线圈组件420包括第二线圈组，第二线圈组包括具有线圈节距Pc2的两个线圈三元组420.5和420.6。

可以指出，通常，根据本发明的电磁电动机也可以以使得力在与交变磁场的方向垂直的方向上生成的方式来被控制。这样，通过适当控制提供给线圈组件420的电流，也可以生成垂直于XY平面的Z方向上的力。根据本发明的实施例，并且与图2所示的平面电动机相比，线圈节距Pc1与磁节距Pm1的比率R1不同于线圈节距Pc2与磁节距 Pm2的比率R2：

在Pm1＝Pm2的情况下，线圈节距Pc1因此将不同于线圈节距Pc2。通过这样做，根据本发明的电磁电动机应用附加的自由度，这使得能够更好地利用用于线圈组件420的可用占地面积。在所示的实施例中，在第一线圈组中(例如，在第一线圈三元组420.1中)应用的线圈节距Pc1和在第二线圈组中(例如，在线圈组420.5或420.6中)应用的线圈节距Pc2由下式给出：

因此，关于它们各自的磁节距，与第一线圈组中的线圈相比，第二线圈组的线圈更宽，即，具有更大的线圈节距。更大的线圈节距的应用使得能够以更小的电流密度生成相同的力(在假定应用基本相同的线圈高度的情况下)，从而导致功耗降低。可替代地，在应用相同的电流密度的情况下，可以获取更大的力。通过选择不同的比率R1和R2，可以以最佳方式利用线圈来填充可用的占地面积，从而满足两个方向上的力要求。

在可用的占地面积基本上被线圈组件覆盖的情况下，也可以获取电动机的更有利的热性能。通过允许选择不同比率R1和R2，可以调节所应用的线圈在第一和第二方向上的长度，使得耗散在整个占地面积上更均匀地分布。由于在第一和第二方向之间的力要求和占空比的差异，两个线圈组中的耗散可以是显著不同的。然而，选择不同的比率R1和R2针对第一和第二线圈组的线圈的尺寸设置提供了附加的自由度，使得两个线圈组中的耗散可以变得更加平衡。特别地，在一个实施例中，可以在占地面积上获取平均功率耗散的基本上均匀的分布。这可以导致线圈组件上的温度分布更均匀。

在优选实施例中，应用在电磁电动机中的线圈组被布置为三元组，其中三元组被配置为由三相电源供电。在这方面，应当指出，使用三相电源向线圈组供电的要求限制了线圈节距与磁节距之比的可用选择。

图7(a)示意性地示出了根据本发明的可以应用于电磁电动机的磁体组件520的一部分的截面图，该磁体组件的一部分包括交替极化 (由磁体中的箭头表示)并且具有磁节距Pm的4个永磁体520.1、 520.2、520.3和520.4。图7(a)进一步示意性地示出了包括三个线圈510.1、510.2和510.3的线圈组510，三个线圈510.1、510.2和510.3 具有根据等式(1)的线圈节距Pc，即，Pc等于4/3×Pm(磁体组件 520的磁节距)。因此，所描绘的布置类似于图6中的线圈组420.1、 420.2、420.3或420.4相对于磁体组件410的布局。在图7(a)中，符号522和524指示通过线圈的电流的方向。在所示的情况下，即，其中Pc等于4/3×Pm(磁节距)，线圈组件510的三个线圈510.1、 510.2和510.3可以连接到三相电源的R、S和T相。通过这样做，在使用期间，可以在磁体组件520与线圈组件510之间生成基本上恒定的力。

图7(b)示意性地示出了根据本发明的可以应用于电磁电动机的磁体组件620的一部分的截面图，该磁体组件的一部分包括交替极化 (由磁体中的箭头表示)并且具有磁节距Pm的5个永磁体620.1、 620.2、620.3、620.4和620.5。图7(b)进一步示意性地示出了包括三个线圈610.1、610.2和610.3的线圈组610，三个线圈610.1、610.2 和610.3的线圈节距Pc等于磁体组件620的磁节距Pm的5/3倍。这样，所描绘的布置类似于图6中的线圈组420.5或420.6相对于磁体组件410的布局。在这种布置中，线圈组610的三个线圈仍然可以由三相电源供电，假如通过第二线圈610.2的电流的方向被反转，如符号622、624所示。这可以例如通过反转第二线圈610.2的缠绕方向或通过使线圈围绕与图的平面垂直的轴线旋转180度来实现。

在图7(c)中示意性地示出了应用适合于借助于三相电源来供电的不同线圈节距的又一种方式。图7(c)示意性地示出了包括10个交替极化磁体的磁体组件720的一部分，这些磁体被配置为与包括6 个线圈的线圈组件710协作，每个线圈具有等于5/3×Pm(磁体组件 720的磁体的磁节距)的线圈节距Pc。在所示的布置中，线圈以两个相邻线圈成对地被分组，每对两个相邻线圈(例如，线圈710.1和710.2)由三相电源的同一相(R、S或T相)供电。这对线圈具有节距Pw，称为绕组节距，等于：

通过这样做，不需要反转通过由第二相(即，所指示的S相)供电的线圈的电流的方向。

关于如图7(c)所示的实施例，值得注意的是，属于同一相的成对的线圈不需要由同一电源供电。这样，在一个实施例中，如图所示的线圈组件710可以例如由两个三相电源供电，一个三相电源例如对每个指示的R、S和T相的最左侧线圈供电，另一三相电源例如对每个指示的R、S和T相的最右侧线圈供电。在这样的布置中，可以在属于相同相的线圈(诸如线圈710.1和710.2)中施加幅度或相位角不同的不同电流。

图6和图7(a)至图7(c)示出了根据本发明第一实施例的例如可以应用于电磁电动机中的不同线圈组的不同线圈节距的应用。在该第一实施例中，在电磁电动机的不同驱动方向上应用不同的线圈节距、或者线圈节距与磁节距的不同比率。

然而，值得指出的是，除了在不同的驱动方向上应用不同的线圈节距，在使用每个驱动方向的多个线圈组的情况下，应用这些多个线圈组中的不同线圈节距也可以是有利的，从而进一步增加填充可用占地面积的灵活性。作为一个示例，参考图3，用于在Y方向上生成力的四个线圈三元组420.1、420.2、420.3和420.4不需要具有相同的线圈节距 Pc1。而是，线圈三元组420.1、420.2、420.3和420.4可以例如被分组为具有不同线圈节距的线圈组。作为一个示例，线圈三元组420.1 和420.4可以被认为是一个线圈组，其中对于该线圈组应用节距Pc1，而线圈三元组420.2和420.3可以被认为是另一线圈组，其中应用不同于Pc1的第三线圈节距。在一个实施例中，第三线圈节距可以例如被选择为等于Pc2。然而，第三线圈节距也可以不同于Pc2。

组合具有不同线圈节距的线圈组在线性电动机中也是有利的。因此，在第二实施例中，本发明提供了一种电磁电动机，其具有被配置为生成在第一方向上具有节距Pm的交变磁场的磁体组件和被配置为与磁体组件协作以在第一方向上生成第一力并且包括多个线圈的线圈组件，其中多个线圈被布置为第一组线圈和第二组线圈，第一组线圈的线圈节距Pc1不同于第二线圈组的线圈节距Pc2。图8示意性地示出了这样的电动机的截面视图。图8示意性地示出了根据本发明的电磁电动机的磁体组件820的一部分，磁体组件820包括多个交替极化的永磁体，诸如磁体820.1和820.2(极化方向由磁体中的箭头所示)。电磁电动机进一步包括线圈组件810，线圈组件810包括第一线圈组 812和第二线圈组814。在所示的实施例中，第一线圈组包括三个线圈，每个线圈具有线圈节距Pc1，第二线圈组也包括三个线圈，每个线圈具有线圈节距Pc2。在使用期间，线圈组件810可以被配置为与磁体组件820协作以生成力，例如，沿着Y方向，即，与由磁体组件 820生成交变磁场所沿的方向相同的方向。通常，第一线圈组812可以包括一个或多个线圈三元组，称为第一线圈三元组，并且例如，第二线圈组814也可以包括一个或多个线圈三元组，称为第二线圈三元组。在如图所示的实施例中，相应的第一线圈组812和第二线圈组814 的线圈节距Pc1和Pc2满足等式(3)的条件。由于每个线圈组具有一个线圈三元组，如图所示的线圈组件810跨越9个磁体，即，磁节距Pm的9倍，即，交变磁场的相邻的北极和南极之间的距离。进一步可以指出，第二线圈组814的中间线圈具有反转的缠绕方向，类似于图7(b)的线圈组610。在这样的实施例中，第一线圈组的线圈三元组和第二线圈组的线圈三元组可以被配置为由共同的三相电源供电，其中被配置为由三相电源的相同相供电的第一线圈三元组和第二线圈三元组的线圈可以串联连接。在如图所示的实施例中，线圈812.1 和线圈814.1可以串联连接，线圈812.2和线圈814.2可以串联连接，并且线圈812.3和线圈814.3可以串联连接。在这样的实施例中，可能优选的是在第一线圈组和第二线圈组中应用相同的导体尺寸。特别地，第一线圈组的线圈的绕组的截面可以被选择为基本上等于第二线圈组的线圈的绕组的截面。通过这样做，当线圈三元组的线圈如上所述串联连接时，电流密度可以在两个线圈组中保持基本上相等。这样，可以在线圈组件中获取基本上均匀的耗散。在一个实施例中，第一线圈组的线圈的绕组的高度H被选择为基本上等于第二线圈组的线圈的绕组的高度。通过这样做，线圈组件的后表面(即，由不面向磁体的线圈表面形成的表面(由虚线850表示))可以是基本上平坦的，以使得能够针对两个线圈组应用共同的冷却布置。

关于如图8所示的实施例，可以指出，通过组合具有不同线圈节距的线圈组，可以获取增加的灵活性或设计自由度。如所示，如图所示的线圈组件的总宽度跨越9个磁体。当组合具有相同线圈节距的线圈组时，不能获取这样的宽度。因此，对于给定的磁节距，应用具有不同线圈节距的线圈组以生成力的根据本发明的电磁电动机关于线圈组件的总宽度具有更高的设计自由度。在一个实施例中，可以通过将Pc2选择为Pc1<Pc2<2×Pc1来实现这种增加的设计自由度。

根据本发明的电磁电动机可以有利地在根据本发明的平台设备中实现。在一个实施例中，本发明提供了一种平台设备，其被配置为定位物体，例如在光刻设备中应用的图案化装置或衬底。这样的平台设备包括用于保持待定位的物体的载物台和用于移位载物台的根据本发明的一个或多个电磁电动机。

在根据本发明的平台设备的一个实施例中，所应用的电磁电动机的线圈组件安装到载物台。可替代地，所应用的电磁电动机的磁体组件可以安装到载物台。

在一个实施例中，平台设备可以进一步包括控制单元，诸如微控制器、微处理器、计算机等，用于控制提供给电磁电动机的功率，特别是提供给电磁电动机的线圈组件的电流。在这样的实施例中，控制单元可以被配置为例如在控制单元的输入端子处接收位置设定点 (即，表示载物台的期望位置)作为输入信号，并且生成适当的控制信号，例如，在控制单元的输出端子处被输出，以用于控制通过线圈组件的线圈的电流。在这样的实施例中，平台设备也可以有利地设置有位置测量系统，这样的位置测量系统例如向控制单元的输入端子提供表示载物台相对于参考系的位置的位置信号。例如，这样的位置测量系统的示例可以包括基于干涉仪的测量系统或基于编码器的测量系统。

在一个实施例中，根据本发明的电磁电动机的磁体组件安装到磁性构件，例如铁磁构件，以便增加磁场强度。

应当注意，在本上下文中的术语“连续”或“连续地”表示，在各个步骤之间不发生目标部分的其他曝光或照射。但是，不排除在各个步骤之间执行其他操作，诸如测量步骤、校准步骤、定位步骤等。

尽管在本文中可以具体参考光刻设备在IC的制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员将理解，在这样的替代应用的上下文中，本文中的术语“晶片”或“管芯”的任何使用可以分别被认为与更一般的术语“衬底”或“目标部分”同义。本文中提到的衬底可以在曝光之前或之后在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并且显影曝光的抗蚀剂的工具)、计量工具和/或检查工具进行处理。在适用的情况下，本文中的公开内容可以应用于这样的和其他的衬底处理工具。此外，衬底可以被处理多于一次，例如以便形成多层IC，使得本文中使用的术语衬底也可以指代已经包含多个已处理层的衬底。

尽管上面已经具体参考了本发明的实施例在光学光刻的上下文中的使用，但是应当理解，本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且在上下文允许的情况下，不仅限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的形貌限定了在衬底上产生的图案。可以将图案化装置的形貌压入提供给衬底的抗蚀剂层中，然后通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来固化抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将图案化装置移出抗蚀剂，在其中留下图案。

本文中使用的术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有作为或大约为365、248、193、157 或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，波长在5至20nm 范围内)、以及诸如离子束或电子束的粒子束。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学部件中的任何一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。

虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以不同于所描述的方式来实践。例如，本发明可以采用包含描述上述方法的一个或多个机器可读指令序列的计算机程序的形式、或者其中存储有这样的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。

以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员很清楚的是，在不脱离下面陈述的权利要求的范围的情况下，可以对所描述的本发明进行修改。

Claims

1.一种电磁电动机，包括：

磁体组件，被配置为生成在第一方向上具有磁节距的交变磁场；以及

多个线圈组件，每个线圈组件包括多个线圈，所述多个线圈被配置为与所述磁体组件协作以在所述第一方向上生成第一力，所述多个线圈以第一组线圈和第二组线圈布置，其中所述第一组线圈在所述第一方向上的第一线圈节距不同于所述第二组线圈在所述第一方向上的第二线圈节距，

其中每个线圈组件在所述第一方向上具有第一尺寸，并且在所述第一方向上的相邻线圈组件之间存在非零第一间隙，并且

其中所述磁体组件在所述第一方向上具有第一尺寸，所述磁体组件的第一尺寸等于每个线圈组件的第一尺寸的J倍加上所述第一间隙的J/2倍，其中J是正整数。

2.根据权利要求1所述的电磁电动机，其中所述第一组线圈中的线圈以被配置为被第一三相电源供电的一个或多个第一线圈三元组布置。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的电磁电动机，其中所述第二组线圈中的线圈以被配置为被第二三相电源供电的一个或多个第二线圈三元组布置。

4.根据权利要求1所述的电磁电动机，其中所述第一组线圈中的线圈以一个或多个第一线圈三元组布置，所述第二组线圈中的线圈以一个或多个第二线圈三元组布置，所述一个或多个第一线圈三元组和所述一个或多个第二线圈三元组被配置为由三相电源供电，其中被配置为被所述三相电源的相同相供电的所述一个或多个第一线圈三元组和所述一个或多个第二线圈三元组的线圈串联连接。

5.根据权利要求4所述的电磁电动机，其中所述一个或多个第一线圈三元组的线圈的绕组的截面等于所述一个或多个第二线圈三元组的线圈的绕组的截面。

6.根据权利要求4所述的电磁电动机，其中所述一个或多个第一线圈三元组的线圈的绕组的高度等于所述一个或多个第二线圈三元组的线圈的绕组的高度。

7.根据权利要求1、2、4至6中任一项所述的电磁电动机，其中所述磁体组件包括被配置为生成在所述第一方向上具有所述磁节距的所述交变磁场的多个永磁体。

8.根据权利要求1、2、4至6中任一项所述的电磁电动机，其中：

Pc1<Pc2<2Pc1，

其中：

Pc1＝所述第一线圈节距；

Pc2＝所述第二线圈节距。

9.根据权利要求1、2、4至6中任一项所述的电磁电动机，其中：

其中：

Pc1＝所述第一线圈节距；

Pc2＝所述第二线圈节距；

Pm＝所述磁节距。

10.一种电磁电动机，包括：

磁体组件，被配置为生成二维交变磁场，所述二维交变磁场在第一方向上具有第一磁节距并且在第二方向上具有第二磁节距；以及

多个线圈组件，每个线圈组件被配置为与所述磁体组件协作以在所述第一方向上生成第一力并且在所述第二方向上生成第二力，其中所述线圈组件包括第一线圈组和第二线圈组，所述第一线圈组包括用于生成所述第一力的多个第一线圈，所述第二线圈组包括用于生成所述第二力的多个第二线圈，其中所述第一线圈组中在所述第一方向上的第一线圈节距与所述第一磁节距的比率R1不同于所述第二线圈组中在所述第二方向上的第二线圈节距与所述第二磁节距的比率R2，

11.根据权利要求10所述的电磁电动机，其中：

Pm1＝Pm2＝Pm，

其中：

Pm1＝所述第一磁节距；

Pm2＝所述第二磁节距；

Pm＝磁节距。

12.根据权利要求11所述的电磁电动机，其中：

其中：

Pc1＝所述第一线圈节距；

Pc2＝所述第二线圈节距。

13.根据权利要求10、11或12所述的电磁电动机，其中所述第一线圈组的所述多个第一线圈以被配置为被第一三相电源供电的一个或多个第一线圈三元组布置。

14.根据权利要求10、11或12所述的电磁电动机，其中所述第二线圈组的所述多个第二线圈以被配置为被第二三相电源供电的一个或多个第二线圈三元组布置。

15.一种被配置为定位物体的平台设备，所述平台设备包括：

载物台，被配置为保持所述物体；以及

一个或多个根据前述权利要求中任一项所述的电磁电动机，所述一个或多个电磁电动机被配置为移位所述载物台。

16.一种光刻设备，包括：

照射系统，被配置为调节辐射束；

支撑件，被构造为支撑图案化装置，所述图案化装置能够在所述辐射束的截面中向所述辐射束赋予图案以形成图案化辐射束；

衬底台，被构造为保持衬底；以及

投影系统，被配置为将所述图案化辐射束投影到所述衬底的目标部分上，

其中所述设备进一步包括用于定位所述支撑件或所述衬底台的根据权利要求15所述的平台设备。

17.一种器件制造方法，包括将图案从图案化装置转移到衬底上，其中将所述图案转移包括：使用根据权利要求15所述的平台设备定位所述图案化装置或所述衬底。

18.一种多相电动机，包括：

-线圈系统；

-磁体系统，在第一主驱动方向上平行于所述线圈系统并且相对于所述线圈系统可移动；

其中所述线圈系统被配置为生成磁场，所述磁场与所述磁体系统交互以引起所述第一主驱动方向上的驱动力将所述磁体系统相对于所述线圈系统移动，

其中所述线圈系统包括多个线圈组件，其中每个线圈组件在所述第一主驱动方向上具有第一尺寸，并且其中在所述第一主驱动方向上看到的相邻线圈组件之间存在非零第一间隙，

其中所述磁体系统包括具有磁体阵列的磁体组件，其中所述磁体组件中的相邻磁体具有相反极性，

并且其中所述磁体组件在所述第一主驱动方向上具有第一尺寸，所述第一尺寸等于每个线圈组件的第一尺寸的J倍加上所述第一间隙的J/2倍，其中J是正整数。

19.根据权利要求18所述的电动机，进一步包括与所述线圈系统相对布置的另一线圈系统，其中所述磁体系统以对称配置布置在所述线圈系统和所述另一线圈系统之间。

20.根据权利要求18所述的电动机，其中所述电动机是三相电动机。

21.根据权利要求18所述的电动机，其中每个线圈组件包括至少一个多相线圈。

22.根据权利要求21所述的电动机，其中每个线圈组件包括一个或多个三相线圈。

23.根据权利要求18所述的电动机，其中所述电动机是线性电动机。

24.根据权利要求18所述的电动机，其中所述磁体系统在垂直于所述第一主驱动方向的第二主驱动方向上平行于所述线圈系统并且相对于所述线圈系统可移动，其中每个线圈组件在所述第二主驱动方向上具有第二尺寸，其中在所述第二主驱动方向上的相邻线圈组件之间存在非零第二间隙，

并且其中所述磁体组件在所述第二主驱动方向上具有第二尺寸，所述第二尺寸等于每个线圈组件的第二尺寸的K倍加上所述第二间隙的K/2倍，其中K是正整数。

25.一种光刻设备，包括根据权利要求18所述的多相电动机。

26.根据权利要求25所述的光刻设备，进一步包括：

-照射系统，被配置为调节辐射束；

-支撑件，被构造为支撑图案化装置，所述图案化装置能够在所述辐射束的截面中向所述辐射束赋予图案以形成图案化辐射束；

-衬底台，被构造为保持衬底，所述衬底具有以平行于轴的一列或多列布置的多个目标部分；

-投影系统，被配置为将所述图案化辐射束投影到所述衬底的目标部分上；以及

-定位器，用以定位所述衬底台或所述支撑件，其中所述定位器包括根据权利要求18所述的电动机。

27.根据权利要求26所述的光刻设备，其中所述定位器包括用于粗略定位的长行程模块和用于精细定位的短行程模块，并且其中所述长行程模块包括根据权利要求1所述的电动机。

28.一种器件制造方法，其中使用根据权利要求18所述的多相电动机。