KR101389384B1 - 전자기 액추에이터, 스테이지 장치 및 리소그래피 장치 - Google Patents

전자기 액추에이터, 스테이지 장치 및 리소그래피 장치 Download PDF

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Abstract

전자기 액추에이터는 자기 회로를 제공하도록 배치되고 서로에 대해 변위가능한 제 1 및 제 2 자기 부재들; 및 사용 시, 자기 회로를 통해 자속을 발생시키기 위해 전류를 수용하여, 제 1 방향으로 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 힘을 발생시키도록 구성된 코일을 포함하고, 상기 자속은 사용 시 제 1 자기 부재의 제 1 표면 및 제 2 자기 부재의 제 2 표면을 통해 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 전달되며, 상기 제 1 및 제 2 표면은 공극에 의해 분리되고, 상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 제 1 표면의 외측 치수가 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 제 2 표면의 외측 치수를 넘어 연장되도록 서로에 대해 배치된다.

Description

전자기 액추에이터, 스테이지 장치 및 리소그래피 장치{ELECTROMAGNETIC ACTUATOR, STAGE APPARATUS AND LITHOGRAPHIC APPARATUS}
본 발명은 전자기 액추에이터, 스테이지 장치 및 리소그래피 장치에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 다이의 부분, 하나의 다이, 또는 수 개의 다이를 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝"-방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
웨이퍼 또는 기판에 대해 패터닝 디바이스의 위치를 정확히 제어하기 위해, 리소그래피 장치에는 흔히, 예를 들어 패터닝 디바이스 또는 기판을 유지한 대상물 테이블을 위치시키는 1 이상의 위치설정 디바이스들이 제공된다. 이러한 위치설정 디바이스들은, 예를 들어 대상물 테이블 또는 지지체의 정확한[단행정(short stroke)] 위치설정을 위한 로렌츠 액추에이터(Lorentz actuator)들과 같은 1 이상의 선형 액추에이터들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, [1 이상의 영구 자석들 및 선택적으로 자기 요크(magnetic yoke)를 포함한] 이러한 로렌츠 액추에이터의 제 1 부재는 위치설정이 필요한 대상물 테이블 또는 지지체에 장착되는 반면, (자속을 발생시키는 코일 및 선택적으로 자기 요크를 포함한) 액추에이터의 제 2 부재가 장행정 이동자(long-stroke mover)에 장착된다. 이러한 액추에이터는, 오로지 코일에 공급되는 전류에 의존할 뿐 제 2 부재에 대한 제 1 부재의 위치에 대해서는 독립적인 힘을 제 1 및 제 2 부재 사이에 발생시키도록 구성된다. 로렌츠 액추에이터를 이용하여, 액추에이터의 특정 작동 범위 내에서 이러한 힘 특성에 가까워질 수 있다.
리소그래피 장치에서, 정확한 위치설정 및 스루풋(예를 들어, 시간당 처리될 수 있는 웨이퍼들의 개수로서 표현됨)은 동등하게 중요한 것으로 간주될 수 있다. 높은 스루풋을 얻기 위해서는, 대상물 테이블의 높은 가속 및 감속을 가능하게 하여 연속되는 노광들 사이의 여하한의 유휴 시간을 감소시키는 강력한 액추에이터들 및 모터들이 필요하다. 이 요건들을 충족시키기 위해, 알려진 로렌츠 액추에이터들은 가변 자기저항 액추에이터(variable reluctance actuator)들과 같은 다른 형태의 액추에이터들에 비해 비교적 작은 힘 밀도 또는 에너지 소실에 대한 힘(force vs. dissipation)을 갖는다는 것이 관찰된다. (1 이상의 영구 자석들 및 선택적으로 자기 요크를 포함한) 이러한 로렌츠 액추에이터의 제 1 부재는 비교적 큰 부피 및 질량을 가져서, 그 결과로 위치설정 디바이스의 선형 액추에이터에 의해 변위될 총 질량이 비교적 크다는 것이 관찰되었다. 또한, 이러한 액추에이터들은 비교적 높은 전력 요건(및 그 결과 비교적 높은 에너지 소실)을 가져서, 증폭기 요구들에 악영향을 줄 수 있다는 것이 발견된다. 로렌츠 액추에이터들에 비하면, 가변 자기저항 액추에이터가 개선된 힘 밀도를 가능하게 하는 한편, 동시에 액추에이터의 질량 및 에너지 소실 레벨을 감소(이동)시킬 것이다. 하지만, 알려진 가변 자기저항 액추에이터들은 액추에이터 힘이 가변 자기저항 액추에이터의 자기 부재(magnetic member)들의 상대 위치에 대해 의존성이 높기 때문에, 정확한 힘 제어가 어렵다는 단점을 갖는다. 또한, 알려진 가변 자기저항 액추에이터들은 비교적 큰 크로스토크(cross-talk)를 가질 수 있다는 것, 즉 알려진 바와 같은 가변 자기저항 액추에이터들이 원하는 방향으로 힘을 발생시키는 것 이외에 외란력(disturbance force)들 및/또는 토크(torque)들을 발생시킬 수 있다는 것이 관찰되었으며, 이는 이러한 액추에이터들을 이용한, 예를 들어 대상물 테이블의 정확한 위치설정을 더 얻기 힘들게 한다. 이러한 크로스토크는, 일반적으로 액추에이터의 제 1 및 제 2 부재 간의 상대 위치에 의존한다. 이러한 것으로서, 알려진 가변 자기저항 액추에이터들을 이용하면, 소정 자화 전류가 적용되는 경우에 액추에이터 응답을 예측하기가 어려울 수 있다. 이러한 것으로서, 크로스토크라 칭해지는 이러한 발생된 외란력 및/또는 토크를 보상하는 것도 어려워, 얻어질 수 있는 위치설정 정확성에 악영향을 줄 수 있다.
적어도 부분적으로 언급된 단점들 중 1 이상을 극복하는 전자기 액추에이터를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 자기 회로를 제공하도록 서로에 대해 변위가능한 제 1 및 제 2 자기 부재들; 사용 시, 자기 회로를 통해 자속을 발생시키기 위해 전류를 수용하여, 제 1 방향으로 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 힘을 발생시키도록 구성된 코일을 포함한 전자기 액추에이터가 제공되고, 상기 자속은 사용 시 제 1 방향에 실질적으로 평행인 제 1 자기 부재의 단부를 통해 제 1 자기 부재와 제 2 자기 부재 사이에 전달되며, 자속이 전달되는 단부의 표면적은 자속이 전달되는 제 2 자기 부재의 대향면적(facing area)보다 더 작다.
또 다른 실시예에서, 방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템; 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체; 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블; 및 기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템을 포함한 리소그래피 장치가 제공되고, 상기 장치는 지지체 또는 기판 테이블을 위치시키도록 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터를 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하도록 배치된 임프린트 리소그래피용 장치가 제공되고, 상기 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 1 이상의 액추에이터들을 더 포함한다.
또 다른 실시예에서, 서로에 대해 변위가능하고 자속을 위한 자기 회로를 제공하도록 배치되는 제 1 및 제 2 자기 부재들; 사용 시, 자기 회로를 통해 자속을 발생시키기 위해 전류를 수용하여, 제 1 방향으로 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 힘을 발생시키도록 구성된 코일 -상기 자속은 사용 시 제 1 자기 부재의 제 1 표면 및 제 2 자기 부재의 제 2 표면을 통해 제 1 및 제 2 자기 부재 사이에 전달되며, 상기 제 1 및 제 2 표면은 공극에 의해 분리됨- ; 자기 회로를 통해 추가 자속을 제공하도록 배치된 영구 자석을 포함한 전자기 액추에이터가 제공되고, 상기 추가 자속은 제 1 방향에 실질적으로 평행인 방향으로 제 2 자기 부재와 제 1 자기 부재를 분리하는 공극을 가로지르도록 배치된다.
또 다른 실시예에서, 패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 단계를 포함한 디바이스 제조 방법이 제공되고, 상기 방법은 패턴을 전사하는 단계에 앞서 본 발명의 일 실시예에 따른 1 이상의 액추에이터들을 이용하여 패터닝 디바이스 또는 기판을 위치시키는 단계를 더 포함한다.
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 종래 알려진 자기저항 타입 액추에이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 3은 종래 알려진 하이브리드 타입 액추에이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터에서 사용되는 제 1 및 제 2 자기 부재의 또 다른 구성들을 개략적으로 도시하는 도면;
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 하이브리드 전자기 액추에이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 하이브리드 전자기 액추에이터의 상이한 작동 모드들을 개략적으로 도시하는 도면;
도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 하이브리드 전자기 액추에이터를 개략적으로 도시하는 도면;
도 6d는 제 2 실시예에 따른 대상물 테이블 및 4 개의 하이브리드 액추에이터의 개략적인 평면도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 액추에이터의 자기장 시뮬레이션을 개략적으로 도시하는 도면; 및
도 8은 측정 코일을 포함한 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터의 세부적인 부분을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 여하한의 다른 적절한 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL), 및 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정 디바이스(PM)에 연결된 패터닝 디바이스 지지체 또는 마스크 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)를 포함한다. 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키기 위해, 위치설정 디바이스(PM)는 본 발명에 따른 1 이상의 액추에이터를 구비할 수 있으며, 아래에서 이러한 액추에이터들이 더 상세히 설명된다. 또한, 상기 장치는 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정 디바이스(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지체"를 포함한다. 또한, 상기 장치는 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형, 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 패터닝 디바이스 지지체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 패터닝 디바이스 지지체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입, 및 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지체"(및/또는 2 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지체")를 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블 또는 지지체가 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블 또는 지지체가 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블 또는 지지체에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는데 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광 시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하도록 구성된 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정 디바이스(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정 디바이스(PM) 및 (도 1b에 명확히 도시되지 않은) 또 다른 위치 센서는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정 디바이스(PM)의 일부분을 형성한다. 이러한 단-행정 모듈은 본 발명에 따른 1 이상의 액추에이터를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 이동은 장-행정 모듈, 및 예를 들어 본 발명에 따른 1 이상의 액추에이터를 포함한 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 상기 단-행정 모듈은 제 2 위치설정 디바이스(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 패터닝 디바이스 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다[이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다]. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 패터닝 디바이스 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여된 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광 시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체", 및 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"는 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"에 대한 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서, 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광 시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서, 패터닝 디바이스 지지체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 또는 "마스크 지지체"는 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지체"가 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 위치설정을 위해 적용될 수 있는 종래의 전자기 액추에이터(100)를 개략적으로 도시한다. 도시된 액추에이터는 예를 들어 강자성체(ferromagnetic material)를 포함한 제 1 자기 부재(110), 및 예를 들어 강자성체를 포함한 제 2 자기 부재(120)를 포함하며, 상기 자기 부재들은 점선(130)으로 개략적으로 나타낸 자기 회로를 형성하도록 배치된다. 또한, 액추에이터는 2 개의 코일(140.1 및 140.2)을 포함하며, 이는 제 2 자기 부재의 레그들(150.1 및 150.2)에 감긴다.
사용 시 코일들에 에너지가 공급, 즉 전류가 제공되는 경우, 제 1 및 제 2 자기 부재 사이에 F로 나타낸 인력이 발생된다. 이러한 것으로서, 이러한 액추에이터들 중 단 하나만 이용하는 것은 일반적으로, 예를 들어 나타낸 바와 같은 Y-방향으로의 양방향 위치설정에 적절하지 않다.
앞서 설명된 바와 같은 대상물, 예를 들어 지지체 또는 기판 테이블의 양방향 위치설정을 얻기 위해서, 이러한 액추에이터들의 한 쌍을 대상물의 맞은편들에 배치할 수 있다.
대안적으로, 자기저항 타입 액추에이터에 영구 자석이 제공될 수 있으며, 이는 제 1 및 제 2 부재를 연결하는 자기 회로를 통해 추가 자속을 제공한다. 이렇게 함으로써, 양방향 힘이 발생될 수 있다. 영구 자석과 조합된 이러한 자기저항 액추에이터(이하, 하이브리드 액추에이터라고도 함)의 일 예시가 도 3에 개략적으로 도시된다. 도 3에 개략적으로 나타낸 하이브리드 액추에이터(200)는 제 1 자기 부재(210), 및 3 개의 레그를 포함하여 중간 레그에 영구 자석(260)이 제공되는 제 2 자기 부재(220)를 포함한다. 제 2 자기 부재의 외측 레그들에는, 제 1 자기 부재와 제 2 자기 부재를 연결하는 자기 회로(230)에 자속을 발생시키도록 구성된 코일들(240.1 및 240.2)이 제공된다. 나타낸 영구 자석(260)은 개략적으로 나타낸 바와 같이 자기 회로들(270.1 및 270.2)에서의 추가 자속을 제공한다. 나타낸 구성은 액추에이터의 코일들(240.1 및 240.2)에 적절히 에너지를 공급함으로써 제 1 자기 부재(210)에 대한 양방향 힘을 발생시킬 수 있게 한다.
도 2 및 도 3에 나타낸 액추에이터들의 단점은, 현저한 크로스토크가 일어날 수 있다는 것이다. 본 명세서에서, 크로스토크는 구동 방향이 아닌 방향으로 (기생) 토크 성분들 또는 힘 성분들이 발생되는 것, 또는 제 1 및 제 2 자기 부재가 구동 방향으로 서로에 대해 변위되는 경우에 이러한 토크 또는 힘 성분들이 변동되는 것을 나타내는데 사용된다. 당업자에게 인정되는 바와 같이, 이러한 크로스토크의 발생은 이러한 액추에이터들을 이용한 대상물의 정확한 위치를 방해할 수 있다. 제 1 및 제 2 자기 부재들이 통상적인 위치에 대한 작동 범위에서 서로에 대해 변위되는 경우, 이러한 변위는 크로스토크 또는 구동 방향(예를 들어, 도 2에서 Y-방향)으로 발생된 힘의 변동을 유도하지 않아야 한다. 후자에 대하여, 자기저항 타입 액추에이터 또는 하이브리드 타입 액추에이터가 항상 어느 정도 구동 방향으로 위치 의존 액추에이터 힘(position dependent actuator force)[예를 들어, 도 2에 나타낸 힘(F)]을 가질 것을 언급할 가치가 있다. 이러한 의존성이 수용될 수 있는 방식에 대한 추가적인 세부내용이 아래에서 제공된다. 개략적으로 나타낸 하이브리드 액추에이터에 대하여, 나타낸 액추에이터는 구동 방향(상기 구동 방향은 도 3에 나타낸 액추에이터에 대해 X-방향임)에 실질적으로 수직인 방향으로 제 1 및 제 2 자기 부재 사이에 편향력(bias force)이 발생된다는 점에서 또 다른 단점을 갖는다는 것이 더 언급될 수 있다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이는 영구 자석에 의해 발생된 추가 자속이 구동 방향에 수직인 방향으로 제 1 부재로부터 제 2 부재로(또는 자석의 방위에 의존하여 역으로) 가로지른다는 사실로 인한 것이다. 구체적으로, 영구 자석(260)에 의해 발생된 추가 자속은 실질적으로 Y-방향을 따라 공극(290)(도 3 참조)을 가로지른다. 또한, 당업자라면 이해하는 바와 같이 발생된 편향력은 제 2 자기 부재에 대한 제 1 자기 부재의 위치에 의존할 수도 있으며, 이러한 것으로서 앞서 언급된 크로스토크에 기여한다.
언급된 단점들 중 1 이상을 완화하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 감소된 크로스토크를 제공하는 전자기 액추에이터에서 제공된다.
이러한 액추에이터의 일 실시예가 도 4에 개략적으로 도시된다.
도 4에 개략적으로 나타낸 전자기 액추에이터(300)는 제 1 자기 부재(310) 및 제 2 자기 부재(320)를 갖는, 도 2에 나타낸 액추에이터와 유사한 자기저항 타입 액추에이터이며, 제 2 자기 부재에 두 개의 코일(340.1 및 340.2)이 감겨 있어 사용 시 점선(330)으로 개략적으로 나타낸 자기 회로를 통해 자속을 발생시킨다. 또한, 회로를 통해 자속을 발생시키는데 단일 코일이 적절할 수 있다는 것을 유의한다. 자속으로 인해, 나타낸 도면에서 Y-방향인 제 1 방향(구동 방향이라고도 함)으로 작용하는 제 1 및 제 2 자기 부재 사이에 작동하는 힘(F)이 발생될 수 있다. 사용 시, 자속은 제 1 자기 부재(310)의 제 1 표면(312) 및 제 2 자기 부재(320)의 제 2 표면(322)을 통해 제 1 및 제 2 자기 부재 사이에서 전달되며, 상기 제 1 및 제 2 표면은 공극(390)에 의해 분리된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 표면(312) 및 제 2 표면(322)은 제 1 표면의 외측 치수(outer dimension)가 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향으로 제 2 표면의 외측 치수를 넘어 연장되도록 서로에 대해 배치된다. 도 4를 참조하면, 제 2 방향은 예를 들어 X-방향에 대응할 수 있으며, 이 경우 알 수 있는 바와 같이 제 1 표면의 외측 치수(L1)가 제 2 표면의 외측 치수(L2)를 넘어 연장된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 방향은 동등하게 Z-방향에 대응할 수 있으며, 이 경우(도 4의 우측에 나타냄) 제 1 표면(312)의 외측 치수(L3)가 제 2 표면(322)의 외측 치수(L4)를 넘어 연장된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 외측 치수는 사용 시 한 자기 부재로부터 다른 자기 부재로의 자속 전달에 기여하는 표면 또는 표면들의 전체 외측 길이 또는 치수를 나타내는데 사용된다. 이러한 것으로서, 도 4에 나타낸 실시예에서 외측 치수(L2)는 X-방향으로의 제 2 자기 부재의 외측 치수에 대응하는 반면, 알 수 있는 바와 같이 X-방향으로의 표면들(322)의 더해진 길이는 더 작다. 도 5에서, 제 1 표면(412)을 갖는 제 1 자기 부재(410) 및 제 2 표면(422)을 갖는 제 2 자기 부재(420)를 갖는 액추에이터 구성들의 몇몇 추가 예시들이 도시되며, 제 1 표면의 외측 치수(L5)는 제 2 표면의 외측 치수(L6)를 넘어 연장된다. 명료함을 위해, 제 1 또는 제 2 자기 부재에 장착될 수 있는 1 이상의 에너지 공급 코일들은 도시되지 않는다.
일 실시예에서, 제 2 자기 부재는 C-코어 또는 E-코어를 포함한다.
도 6a에서, 전자기 액추에이터(500)의 일 실시예(하이브리드 타입 액추에이터)가 개략적으로 도시된다. 도 3에 나타낸 하이브리드 타입 액추에이터와 유사하게, 나타낸 액추에이터는 공극(590)을 통해 제 1 및 제 2 자기 부재를 커플링하는 자기 회로(530)를 형성하는 제 1 및 제 2 자기 부재(510, 520)를 포함한다. 나타낸 실시예에서, 제 1 자기 부재(510)는 제 1 부분(510.1) 및 제 2 부분(510.2)을 포함하며, 제 2 자기 부재(520)는 제 1 자기 부재의 부분들 사이에 배치된다. 또한, 액추에이터는 추가 자속(570.1 및 570.2)을 제공하도록 배치된 영구 자석(560)을 포함한다. 도 3에 나타낸 액추에이터 구성과 대조적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 액추에이터의 영구 자석(560)은 추가 자속이 제 1 방향(나타낸 구성에서 X-방향인 구동 방향)에 실질적으로 평행한 방향으로 제 2 자기 부재와 제 1 자기 부재를 분리시킨 공극(590)을 가로지르도록 배치된다. 이렇게 함으로써, 편향력을 발생시키는 단점이 상당히 완화될 수 있다. 제 1 표면의 외측 치수(L7)가 제 1 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향(나타낸 구성에서 Y-방향)으로 제 2 표면의 외측 치수(L8)를 넘어 연장되도록 제 1 자기 부재(510)의 제 1 표면(512) 및 제 2 자기 부재(520)의 제 2 표면(522)이 서로에 대해 배치된다고 정함으로써, 도 3에 나타낸 액추에이터의 크로스토크의 추가 개선이 얻어질 수 있다. 도 3의 구성과 유사하게, 도 6a의 하이브리드 액추에이터는 액추에이터의 코일들(540) 중 1 이상에 적절히 에너지 공급함으로써 양방향 작동을 가능하게 한다.
일반적으로, 리소그래피 장치 내의 대상물 테이블과 같은 대상물의 정확한 위치설정을 제공하기 위해, 작동 코일들을 포함한 액추에이터 부분은 대상물에 장착되지 않는 방식으로 대상물에 액추에이터를 장착하는 것이 바람직하다. 도 6a의 실시예의 경우, 이에 따라 제 1 자기 부재(510.1 및 510.2 부분들을 포함함)가 위치설정을 필요로 하는 대상물에 장착될 수 있다. 이러한 구성에서는, 이에 따라 두 자기 부분들(510.1 및 510.2)이 대상물과 함께 이동할 것이며, 이에 따라 액추에이터는 (대상물과 조합된) 이 부분들도 가속시키거나 감속시키도록 치수화되어야 한다. 하지만, 본 발명은 변위될 대상물에 대한 액추에이터의 특정 장착에 제한되지 않는다는 것을 유의한다. 이러한 것으로서, 도 6a에 나타낸 액추에이터의 제 2 자기 부재(또는 도 6c에 나타낸 액추에이터의 제 1 자기 부재)이 동등하게 변위될 대상물에 장착될 수 있다. 또한, 이러한 구성에서 액추에이터에 의해 대상물에 힘이 가해지는 위치는 필요한 힘의 방향에 따라 변할 수 있다.
이는 도 6b에 예시되며, 도 6a에 나타낸 하이브리드 액추에이터의 2 가지 작동 모드를 나타낸다. 도 6b의 상부에 나타낸 제 1 작동 모드에서, 코일들(540)의 에너지 공급은 에너지 공급된 코일들 및 영구 자석(560)에 의해 발생된 결과적인 자속(575)이 실질적으로 제 2 자기 부재(520)를 제 1 부분(510.1)과만 연결하도록 이루어져, 인력(F)이 제 2 자기 부재(520)와 제 1 부분(510.1) 사이에 가해지게 한다. 도 6b의 하부에 나타낸 제 2 작동 모드에서, 코일들(540)의 에너지 공급은 에너지 공급된 코일들 및 영구 자석(560)에 의해 발생된 결과적인 자속(575)이 실질적으로 제 2 자기 부재(520)를 제 2 부분(510.2)과만 연결하도록 이루어져, 인력(F)이 제 2 자기 부재(520)와 제 2 부분(510.2) 사이에 가해지게 한다. 제 1 및 제 2 부분들(510.1 및 510.2)을 위치될 대상물에 장착함으로써, 이에 따라 대상물에 가해진 힘이 상이한 위치들(즉, 제 1 및 제 2 부분 각각이 대상물에 장착되는 계면들)에서 대상물에 적용될 수 있다.
도 6c에서, 본 발명에 따른 하이브리드 타입 액추에이터의 제 2 실시예가 개략적으로 도시된다. 이 실시예에서, 제 1 자기 부재의 제 1 또는 제 2 부분에 결과적인 자속을 지향하는데 사용되는 작동 코일들(540)은 제 2 자기 부재에 장착되는 대신에 제 1 자기 부재의 제 1 및 제 2 부분에 장착된다. 나타낸 실시예에서, 액추에이터는 제 1 부분(510.1) 및 제 2 부분(510.2)을 포함한 제 1 자기 부재(이는, 예를 들어 나타낸 바와 같이 C-코어 또는 E-코어일 수 있음), 및 제 1 자기 부재의 제 1 부분과 제 2 부분 사이에 제공된 제 2 자기 부재(520)를 포함하며, 이에 따라 (도 6a의 액추에이터에서와 유사한 방식으로) 공극(590)을 통해 제 2 자기 부재와 제 1 자기 부재를 자기적으로 커플링하는 자기 회로를 형성한다. 또한, 액추에이터는 도 6a의 구성과 유사하게 추가 자속(570.1 및 570.2)을 제공하도록 배치된 영구 자석(560)을 포함한다. 동등하게, 도 6c에 나타낸 하이브리드 액추에이터의 영구 자석(560)은 추가 자속이 제 1 방향(나타낸 구성에서 X-방향인 구동 방향)에 실질적으로 평행한 방향으로 제 2 자기 부재와 제 1 자기 부재를 분리시킨 공극(590)을 가로지르도록 배치된다. 이렇게 함으로써, 편향력을 발생시키는 단점이 상당히 완화될 수 있다. 도 6c의 구성에서는, 도 6a에서 제 2 자기 부재(520)에 배치되는 코일들과 비교하면, 작동 코일들(540)이 제 1 자기 부재의 제 1 및 제 2 부분(510.1 및 510.2)에 제공된다. 알 수 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 부분(510.1 및 510.2) 각각에는 제 1 및 제 2 자기 부재를 커플링하는 자속을 제어하는 한 쌍의 코일들이 제공된다. 동일한 기능을 얻기 위해, (한 쌍의 코일들 대신) 단일 코일이 적용될 수도 있다는 것을 유의한다. 도 3 또는 도 6a의 구성들과 유사하게, 도 6c의 하이브리드 액추에이터는 이에 따라 액추에이터의 코일들(540)에 적절히 에너지 공급함으로써 양방향 작동을 가능하게 한다. 도 6c의 구성에서는 코일들이 제 1 자기 부재에 장착되기 때문에, 위치될 대상물에 제 2 자기 부재(520)를 장착하는 것이 유리할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c에 나타낸 하이브리드 타입 액추에이터들에 대하여, 다음 이점들이 강조될 수 있다:
- 일 실시예에서, 실질적으로 전체 자속이 이동 방향(또는 힘 방향), 즉 제 1 방향으로 제 1 자기 부분과 제 2 자기 부분 사이의 공극(또는 공극들)을 가로지르므로, 다른 방향들로 일어나는 기생 힘(parasitic force)들을 완화하거나 회피한다.
- 영구 자석(들)에 의해 발생된 자속은 코일들에 의해 발생된 자속과 일치하는 병렬 회로로 간주될 수 있으므로, 두 자속 기여가 공극을 가로지르는 경우 더해진다.
- 일 실시예에서, 코일들에 의해 보이는 자속 경로는 실질적으로 일정한 자기 저항을 가져, 실질적으로 일정한 코일들의 자체 인덕턴스(self inductance)를 초래하고(즉, 실질적으로 제 2 자기 부분에 대한 제 1 자기 부분의 위치에 독립적임), 이는 실질적으로 일정한 이득을 가능하게 하기 때문에 코일들에 전력 공급하는 증폭기의 제어 루프에 유리하다.
일반적으로, 이 제 2 자기 부재(520)의 무게는 도 6a에 나타낸 액추에이터의 제 1 및 제 2 부분들(510.1 및 510.2)의 조합된 무게보다 더 작을 것이므로, 대상물 테이블과 같은 대상물에 원하는 가속 또는 감속을 제공하는데 필요한 액추에이터 힘들을 감소시킨다.
또한, 위치될 대상물에 제 2 자기 부재(520)를 장착함으로써, 이에 따라 대상물에 인가된 힘이 동일한 위치(즉, 제 2 자기 부재가 대상물에 장착되는 계면)에서 대상물에 적용될 수 있으므로, 대상물 테이블 또는 대상물 테이블 위치의 변형 또는 왜곡을 회피하고, 이는 도 6d에 예시된다.
도 6d에서, 도 6c에 나타낸 바와 같은 타입의 4 개의 액추에이터(910)와 조합된 대상물 테이블(900)의 평면도가 개략적으로 도시된다. 명료함을 위해, 액추에이터들의 제 1 자기 부재들 및 제 2 자기 부재들의 외형선만을 도시하며, 코일들 및 영구 자석들은 도시하지 않는다는 것을 유의한다. 액추에이터들 각각에 대해, 제 2 자기 부재에 의해 대상물 테이블에 가해지는 액추에이터 힘(F)과 함께, 제 1 자기 부재와 제 2 자기 부재를 커플링하는 결과적인 자속(920)이 개략적으로 도시된다. 알 수 있는 바와 같이, 발생된 힘(F)의 방향에 관계없이 실질적으로 동일한 위치, 즉 제 2 자기 부재가 대상물 테이블에 연결되는 곳에서 대상물 테이블에 힘이 제공되거나 가해진다. 일 실시예에서(도시되지 않음), 대응하는 축선들을 구동하기 위해 복수의 액추에이터들이 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터에서, 제 1 방향, 즉 구동 방향으로 제 1 표면(예를 들어, 표면 322 또는 522)으로의 제 2 표면(예를 들어, 표면 312 또는 512)의 투영도(projection)는, 액추에이터의 작동 범위 내의 제 2 자기 부재에 대한 제 1 자기 부재의 각 위치에서, 제 1 표면 영역의 외측 윤곽 내에 유지된다. 이러한 것으로서, 상기 실시예에서 제 1 및 제 2 자기 부재의 치수화는 액추에이터의 작동 범위 내의 각각의 작동 지점에 대해 제 1 자기 부재의 제 1 표면의 외측 치수(예를 들어, L1, L3, L7)가 제 2 방향으로 제 2 표면의 외측 치수(예를 들어, 각각 L2, L4, L8)를 넘어 연장되도록 이루어진다. 액추에이터의 작동 범위는, 예를 들어 공칭 작용점(nominal working point) 주위의 부피(Δx×Δy×Δz)에 의해 설명될 수 있다. 액추에이터의 작동 범위 내의 각 작동 지점에 대해, 제 1 자기 부재의 제 1 표면의 외측 치수가 제 2 방향으로 제 2 표면의 외측 치수를 넘어 연장되도록 제 1 및 제 2 자기 부재의 치수화가 이루어질 것을 보장함으로써, 크로스토크의 완화가 실현될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 제 1 자기 부재의 제 1 표면의 외측 치수는 제 1 및 제 2 방향에 실질적으로 수직인 제 3 방향으로 제 2 표면의 외측 치수를 넘어 연장된다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 2 자기 부재의 치수화는 제 1 표면이 두 부재들 사이의 공극의 공칭값과 같거나 이보다 긴 길이만큼 제 2 표면을 넘어 연장되도록 이루어진다. 이러한 것으로서, 제 2 표면이 n×m의 외측 영역을 갖는다고 가정하면, 이에 따라 제 1 표면은 적어도 (n+δ)×(m+δ)의 외측 영역을 가질 수 있으며, δ는 제 1 및 제 2 자기 부재 사이의 공칭 공극 길이이다. 전자기 액추에이터가 비교적 작은 작동 범위 내에 적용되는 경우, 예를 들어 Δx,Δy,Δz < δ, 크로스토크의 현저한 감소가 관찰될 수 있다. 구동 방향에 실질적으로 수직인 방향으로의 작동 범위가 비교적 큰 경우, 제 1 표면의 외측 영역을 훨씬 더 증가시켜야 할 수 있다.
일 실시예에서, 액추에이터(도 4 및 도 5의 자기저항 타입 액추에이터, 또는 도 6a 또는 도 6c의 하이브리드 타입 액추에이터)는 회전 대칭이며, 이때 대칭축은 구동 축선, 즉 구동 방향에 평행한 축선에 실질적으로 평행하다. 이러한 구성이 도 7에 개략적으로 도시되고, 700이 대칭축을 나타낸다. 도 7에서, 영구 자석(660) 및 제 1 자기 부재(610.1 및 610.2) 및 제 2 자기 부재(620)를 통하는 자속의 시뮬레이션이 더 도시된다. 제 1 및 제 2 자기 부재 사이에 발생된 전자기력은 액추에이터의 코일들(640) 중 하나에 전류를 공급함으로써 제어될 수 있다. 이러한 회전 대칭 디자인에서는, 적층 재료(laminated material)를 이용하는 대신에 소결 자기 재료(sintered magnetic material)를 이용하는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 적층 재료가 회전 대칭 디자인에 쉽게 적용되지 않기 때문이다.
일 실시예에서, 액추에이터들 중 1 이상은 대상물을 위치시키는 스테이지 장치에 적용되며, 상기 스테이지 장치는 대상물을 장착하도록 구성된 테이블을 포함한다. 이러한 실시예에서, 1 이상의 액추에이터들의 제 1 자기 부재들은 테이블에 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터들의 전기기계 특성들에 대해, 다음 측면들이 주목될 가치가 있다:
- 본 발명의 일 실시예에 따른 두 액추에이터 타입들은 높은 힘-대-질량 비를 제공하며, 특히 제 1 자기 부재의 질량에 대해 제공되고, 이 부재는 일반적으로 변위되는 대상물에 장착되는 반면, 바람직하게는 제 2 자기 부재에 에너지 공급 코일들이 장착된다.
- 자기저항 타입 액추에이터는 낮은 신호대잡음 비를 제공하는 것으로 더 특성화되며, 액추에이터의 코일 또는 코일들에 전류가 공급되지 않는 경우에는 0의 강성도(zero stiffness)를 제공한다.
- 하이브리드 타입 액추에이터는 언급된 바와 같이, 단일 전력 증폭기에 의해 액추에이터를 제어할 수 있게 하는 양방향 힘을 제공한다.
- 언급될 가치가 있는 추가 이점들은 낮은 이력현상(low hysteresis) 및 실질적으로 일정한 인덕턴스이다. 후자가 특히 유리한데, 이는 액추에이터가 이에 따라 코일들에 공급하는 전력 증폭기에 의해 실질적으로 일정한 부하로서 인지되기 때문이다. 하이브리드 액추에이터는 실질적으로 선형인, 전류에 대한 힘 특성을 갖는 것으로 더 특성화된다.
리소그래피 장치 내의 패터닝 디바이스 또는 기판과 같은 대상물의 훨씬 더 정확한 힘 제어(및 이에 따른 위치 제어)를 가능하게 하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액추에이터에 자기 회로를 통하는 자속을 나타내는 측정 신호를 발생시키는 측정 코일이 더 제공될 수 있으며, 이때 측정 코일은 자기 회로를 통하는 자속을 실질적으로 둘러싸도록 배치된다. 이에 관하여, 미국 가출원 일련번호 제 61/362,887호가 언급되며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
이러한 구성에서, 액추에이터는 측정 신호를 수신하고 출력 단자에서 측정 신호에 기초한 제어 신호를 제공하여, 액추에이터의 코일의 전류 진폭을 제어하거나 또 다른 액추에이터의 코일의 전류 진폭을 제어하도록 배치된 제어 유닛을 더 포함할 수 있다.
미국 가출원 일련번호 제 61/362,887호에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 측정 코일은 바람직하게는 적어도 부분적으로 제 1 자기 부재와 제 2 자기 부재를 분리하는 공극에 배치된다. 도 8에서, 도 6a의 액추에이터의 세부적인 부분이 도시되며, 이는 측정 코일(800)의 가능한 위치를 더 나타낸다. 나타낸 구성에서, 측정 코일(800)은 자기 부재(520)에 부분적으로 감기고 상기 부재에 장착된 코일일 수 있다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 적용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 적용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 메트롤로지 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 적용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 레지스트가 경화되는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있다. 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 248, 193, 157 또는 126 nm, 또는 그 정도의 파장을 갖는) 자외(UV) 방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV) 방사선을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용하는 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 형태의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합으로 언급될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있다는 것을 알 것이다.

Claims (15)

  1. 전자기 액추에이터에 있어서:
    자기 회로를 제공하도록 배치되고 서로에 대해 변위가능한 제 1 및 제 2 자기 부재(magnetic member)들; 및
    사용 시, 상기 자기 회로를 통해 자속을 발생시키기 위해 전류를 수용하여, 제 1 방향으로 상기 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 인력을 발생시키도록 구성된 코일을 포함하고,
    상기 자속은 사용 시 상기 제 1 자기 부재의 제 1 표면 및 상기 제 2 자기 부재의 제 2 표면을 통해 상기 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 전달되며, 상기 제 1 및 제 2 표면은 공극(airgap)에 의해 분리되고,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 제 1 표면의 외측 치수(outer dimension)가 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 상기 제 2 표면의 외측 치수를 넘어 연장되도록 서로에 대해 배치되며, 사용 시 상기 제 1 방향으로 상기 제 1 표면으로의 상기 제 2 표면의 투영도(projection)가 상기 액추에이터의 작동 범위 내의 상기 제 2 자기 부재에 대한 상기 제 1 자기 부재의 각 위치에서 상기 제 1 표면의 외측 윤곽 내에 유지되는 전자기 액추에이터.
  2. 전자기 액추에이터에 있어서:
    자기 회로를 제공하도록 배치되고 서로에 대해 변위가능한 제 1 및 제 2 자기 부재들;
    사용 시, 상기 자기 회로를 통해 자속을 발생시키기 위해 전류를 수용하여, 제 1 방향으로 상기 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 인력을 발생시키도록 구성된 코일 -상기 자속은 사용 시 상기 제 1 자기 부재의 제 1 표면 및 상기 제 2 자기 부재의 제 2 표면을 통해 상기 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이에 전달되며, 상기 제 1 및 제 2 표면은 공극에 의해 분리됨- ; 및
    상기 자기 회로를 통해 추가 자속을 제공하도록 배치된 영구 자석을 포함하고, 상기 추가 자속은 상기 제 1 방향에 평행인 방향으로 상기 제 2 자기 부재와 상기 제 1 자기 부재를 분리하는 상기 공극을 가로지르도록 배치되는 전자기 액추에이터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 제 2 자기 부재의 레그(leg)에 감기는 전자기 액추에이터.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 n×m의 외측 넓이(area)를 갖고, 상기 제 1 표면은 적어도 (n+δ)×(m+δ)의 외측 넓이를 가지며, δ는 상기 제 1 및 제 2 자기 부재들 사이의 공칭 공극 길이인 전자기 액추에이터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기 회로를 통해 추가 자속을 제공하도록 배치된 영구 자석을 더 포함하는 전자기 액추에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 영구 자석은 상기 제 2 자기 부재의 일부분인 전자기 액추에이터.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 추가 자속은 상기 제 1 방향에 평행인 방향으로 상기 제 2 자기 부재와 상기 제 1 자기 부재를 분리하는 상기 공극을 가로지르도록 배치되는 전자기 액추에이터.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 부재는 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 2 자기 부재는 상기 제 1 및 제 2 부분 사이에 배치되는 전자기 액추에이터.
  9. 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 제 1 방향에 평행인 축선을 중심으로 회전 대칭인 전자기 액추에이터.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 및 상기 제 2 표면은 상기 제 1 표면의 외측 치수가 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향에 수직인 제 3 방향으로 상기 제 2 표면의 외측 치수를 넘어 연장되도록 서로에 대해 배치되는 전자기 액추에이터.
  11. 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 자기 회로를 통하는 상기 자속을 나타내는 측정 신호를 발생시키도록 구성된 측정 코일을 더 포함하고, 상기 측정 코일은 상기 자기 회로를 통하는 상기 자속을 둘러싸도록 배치되는 전자기 액추에이터.
  12. 대상물을 위치시키도록 구성된 스테이지 장치에 있어서:
    상기 대상물을 유지하도록 구성된 테이블; 및
    상기 테이블을 위치시키는 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 따른 1 이상의 액추에이터들을 포함하며,
    상기 1 이상의 액추에이터들의 제 1 자기 부재들은 상기 테이블에 장착되는 스테이지 장치.
  13. 리소그래피 장치에 있어서:
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
    상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    상기 지지체 또는 상기 기판 테이블을 위치시키도록 구성된 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 따른 액추에이터를 포함하는 리소그래피 장치.
  14. 임프린트 리소그래피용 장치에 있어서,
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
    패터닝 디바이스로부터 상기 기판 상으로 패턴을 임프린트하도록 구성된 패터닝 디바이스;
    상기 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성된 지지체; 및
    상기 지지체 또는 상기 기판 테이블을 위치시키도록 구성된 1 이상의 액추에이터를 포함하고,
    상기 1 이상의 액추에이터는 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 따른 액추에이터인 임프린트 리소그래피용 장치.
  15. 디바이스 제조 방법에 있어서:
    패터닝 디바이스로부터 기판 상으로 패턴을 전사하는 단계; 및
    상기 패턴을 전사하는 단계에 앞서 제 1 항, 제 2 항, 제 5 항 또는 제 6 항에 따른 1 이상의 액추에이터들을 이용하여 상기 패터닝 디바이스 또는 상기 기판을 위치시키는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
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