KR101964535B1

KR101964535B1 - 포토리소그래피 머신의 노출 시스템을 위한 셀프-댐핑 셔터 장치

Info

Publication number: KR101964535B1
Application number: KR1020177020869A
Authority: KR
Inventors: 슈오 쉬; 한추안 지
Original assignee: 상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트(그룹) 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2019-08-07
Also published as: CN105807572A; JP6511143B2; CN105807572B; KR20170106352A; SG11201705354SA; US20170343883A1; US10133153B2; TW201627779A; TWI581073B; JP2018502329A; WO2016107543A1

Abstract

포토리소그래피 머신의 노출 시스템에서의 이용을 위한 셀프-댐핑 셔터 장치는, 셔터가 닫힐 때 노출 영역으로 광원을 잘라내기 위한 적어도 두 조각들의 셔터 블레이드들(1); 동시에 열리거나 닫히도록 셔터 블레이드들(1)을 구동하기 위한, 셔터 구동 아암(2); 셔터 구동 아암(2)을 구동하거나 제공하기 위한 자기 댐핑 제동 모터(3);를 포함하고, 자기 댐핑 제동 모터(3)는 셔터 구동 아암(2)을 통해 셔터 블레이드들(1)을 구동시키거나 제동시킨다. 포토리소그래피 머신의 노출 시스템에서 이용을 위한 셀프-댐핑 셔터 장치는 셔터 블레이드들을 닫거나 여는 것의 일관성을 증가시키고, 노출 시 셔터 장치의 빛 차광 효과를 개선하며, 셔터 블레이드들의 열림 또는 닫힘의 과정에서 안정성을 개선한다. 셔터 블레이드들이 열림 또는 닫힘의 작용을 완료할 때, 전류는 필요치 않으며, 자기 댐핑 제동 모터는 셔터 블레이드들을 열림 또는 닫힘 상태로 유지할 구 있게 하고, 전류 제어의 지속을 짧게 하며, 발열을 줄이고, 에너지를 절약한다.

Description

포토리소그래피 머신의 노출 시스템을 위한 셀프-댐핑 셔터 장치

본 발명은 포토리소그래피(photolithography) 장비의 제작, 더 구체적으로, 포토리소그래피 도구의 노출(exposure) 서브-시스템(sub-system)에서의 이용을 위한 셀프-댐핑 셔터(self-damping shutter) 장치에 관한 것이다.

포토리소그래피는 기판(substrate)의 표면(surface) 상으로 특징(features)을 구비하는 패턴(pattern)들을 인쇄하기(printing) 위한 기술이며, 일반적으로-이용되는 기판은 감-광 물질(light-sensitive material)로 표면이-코팅된(surface-coated) 유리 기판(glass substrate) 또는 반도체 웨이퍼(semiconductor wafer)이다. 포토리소그래피 과정 동안, 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지(wafer stage) 상에 배치되고 특징을 구비하는 패턴은 포토리소그래피 장비 내로 합쳐지는 노출 장치(exposure device)를 통해 그것의 표면 위로 돌출된다.

도 1을 참조하여, 포토리소그래피의 노출 서브-시스템 내에서 이용되는 종래의 댐핑-프리 셔터 장치(damping-free shutter device)는 : 열린 또는 닫힌 형상(open or closed configuration) 내로 셔터 블레이드들(shutter blades; 100)을 구동하기 위한 각각의 보이스 코일 모터들(respective voice coil motors; 200)이 제공되는 적어도 두 개의 셔터 블레이드들(100)을 포함한다. 열린 또는 닫힌 형상을 향한 셔터 블레이드들(100)의 움직임(Motions)뿐만 아니라 그것이 열리거나 닫히는 범위는 보이스 코일 모터들(200)의 무버 코일들(mover coils)을 흐르는 전류를 조정함을 통해 제어된다. 도 4a를 참조하여, 댐핑-프리 셔터 장치의 작동 동안, 보이스 코일 모터(200) 내의 무버 코일들은 먼저 순 방향 전류(forward currents)의 영향(effect) 하에서 t/2(즉, 0-t1) 동안 가속하고, 그 후 그것의 속도를 제로로 감소시킬 때까지 역 방향 전류(reverse currents)의 영향 하에서 /2(즉, 0-t1)동안 감속한다. 셔터 블레이드(100)가 열린 형상에 도달한 후에, 전류는 열린 형성 내로 그것을 유지하기 위해 더욱 제공된다. 도 4a에서, t1은 종래의 댐핌-프리 셔터 장치가 역방향 전류의 작용으로 제동되기 시작할 때의 순간(instant of time)을 나타내고, t1-t2는 종래의 댐핑-프리 셔터 장치의 한계(breaking)을 위해 요구되는 시간 간격(period of time)을 표시하며, Q는 시간당 무버 코일이 각각의 종래의 보이스 코일 모터들에 작용하는 로렌즈 힘(Lorentz force)의 의존성(dependence)을 나타내는 곡선이고, W는 시간 경과(over time)에 따른 그것의 이동(movement) 중에 각각의 셔터 블레이드(100)의 편향의 각도의 전개를 도시하는 곡선을 표시한다.

따라서, 개방 또는 닫힌 형상을 향하는 셔터 블레이드들(100)의 움직임뿐만 아니라 그것이 열리거나 닫히는 범위는 열린-루프 전류 제어(open-loop current control)의 영향을 받는다. 제어면(control side)은 노출 과정을 방해(interfere)할 수 있고, 열린-루프 전류 제어는 그것들의 가속과 제동 동안 셔터 블레이드들(100)의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 또한, 셔터 블레이드들(100)이 각각의 보이스 코일 모터들(200)에 의해 개별적으로 제어됨으로써, 그것들의 열리거나 닫힘 과정들 사이의 이관성은 부족하고, 셔터 블레이드(100)의 불충분한 반복성(repeatability)과 약화되는 노출 성능을 이끌어낸다.

본 발명의 목적은 포토리소그래피 도구의 노출 서브-시스템 내에서 이용을 위한 셀프-댐핑 셔터 장치를 제공하는 것이며, 이는 셔터 블레이드들 사이의 개선된 열림 또는 닫힘 일관성(consistency), 제어 면에 의해 노출 과정과의 감소된 간섭(interference) 및 강화된 노출 성능(exposure performance)을 가진다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 포토리소그래피 도구의 노출 시스템 내에서 이용하기 위한 셀프-댐핑 셔터 장치를 제공하고, 적어도 두 셔터 블레이드들, 적어도 두 셔터 블레이드들이 닫힌 형상에 있을 때 노출 영역(exposure area)을 위한 빛(light)을 차광(shade)하도록 형성됨; 셔터 작동 아암(shutter actuation arm), 열린 형상 또는 닫힌 형상으로 동시에 적어도 두 셔터 블레이드들을 구동하도록 형성됨; 및 자기 댐핑 제동 모터(magnetic damping braking motor), 셔터 작동 아암을 제동하거나 구동하도록 형성되어서 적어도 두 셔터 블레이드들은 열린 또는 닫힌 형상으로 동시에 들어감;을 포함한다.

바람직하게, 자기 댐핑 제동 모터는 스테이터(stator), 무버(mover) 및 자기 댐핑 제동 모듈(magnetic damping braking module)을 포함한다. 무버는 스테이터와 자기 댐핑 제동 모듈에 대하여 이동 가능하다. 무버는 작동 프레임(actuation frame)을 통해 셔터 작동 아암에 결합된다.

바람직하게, 스테이터는 자석(magnet), 철심 캡(iron core cap) 및 철심을 포함한다. 자석은 철심 캡과 철심 둘 모두에 결합된다.

바람직하게, 무버는 위에 무머 코일이 권취되는(wound) 코일 보빈(coil bobbin)을 포함한다. 코일 보빈은 선 대칭의(axisymmetric) 구조(structure)를 가진다. 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(first axially-magnetized damping magnet; 3-71)과 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(second axially-magnetized damping magnet; 3-72)는 코일 보빈의 수평 대칭 축(horizontal symmetric axis)의 상부 측과 하부 측 각각에 고정되게 제공되며, 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석과 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석은 그 사이에 제1 정상-자화된 댐핑 자석(first normally-magnetized damping magnet)과 제2 정상-자화된 댐핑 자석을 가진다.

바람직하게, 코일 보빈의 수평 대칭 축의 상부 측과 하부 측 상에 배열되는 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들은 같은 방향으로 자화된다. 코일 보빈의 수평 대칭 축의 상부 및 하부 측들 상에 배열되는 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들도 같은 방향으로 자화된다. 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들과 제2 축 방향으로-자화된 자석들은 반대 방향으로 자화된다.

바람직하게, 자기 댐핑 제동 모듈들은 서로 대칭(symmetry)인 상부 절반과 하부 절반을 가지고, 반대로 자화되는 제1 댐핑 자석(first damping magnet)과 제2 댐핑 자석(second damping magnet)을 포함한다. 제1 댐핑 자석은 제1 댐핑 리프 스프링(first damping leaf spring)을 통해 철심에 고정되게 연결된다. 제2 댐핑 자석은 제2 댐핑 리프 스프링(second damping leaf spring)을 통해 자기 댐핑 제동 모터 상에 배치되는 고정된 프레임에 고정되게 연결된다.

바람직하게, 셔터 작동 아암은 제2 단부와 적어도 두 셔터 블레이드들에 힌지 결합되는 제1 단부를 가지는 대칭 대칭 네-막대 연결 메커니즘(bar linkage mechanism)이며, 이는 작동 프레임에 힌지 결합된 제1 단부와 대칭이고, 작동 프레임은 자기 댐핑 제동 모터에 연결된다.

바람직하게, 적어도 두 셔터 블레이드들은 수문 타입(sluice type)이다.

바람직하게, 적어도 두 셔터 블레이드들은 굳어진(hardened) 알루미늄 또는 세라믹 시트들(sheets)로 제작된다.

바람직하게, 적어도 두 셔터 블레이드들은 반사성 물질(reflective material)로 표면이-코팅된다.

이전과 비교하여, 본 발명에 따른 셀프-댐핑 셔터 장치는 셔터 작동 아암을 구동하는 자기 댐핑 제동 모터와 셔터 작동 아암을 합쳐서 셔터 블레이드들은 동시에 열리거나 닫힌다. 이는 셔터 블레이드들 사이의 개선된 열림과 닫힘 일관성, 좋은 노출 반복성 및 더 나은 노광(exposure light)의 차광을 초래한다. 또한, 셔터 블레이드들의 열림 또는 닫힘 과정은 열린-루프 전류 제어에 영향을 받지 않고, 제어 면에 의한 부정적인 영향(adverse impact)으로부터 셔터 블레이드들의 움직임들을 무효화하며(immunizing) 셔터 블레이드들의 열림 또는 닫힘 과정의 안정성을 강화한다. 또한, 일단 셔터 블레이드들이 완전하게 열리거나 닫힌 형상에 도달되면, 자기 댐핑 제동 모터는 더 이상 전류 공급을 필요로 하지 않는 셔터 작동 아암에 의해 그 형상을 유지할 수 있다. 이는 전류 제어를 위해 필요한 시간간격을 단축시키고, 발열(dissipated heat)을 줄이며, 에너지를 절약한다. 또한, 자기 댐핑 제동 모듈은 그것 스스로 셔터 블레이드들의 열림 또는 닫힘을 제동하고, 시간 낭비(consumption)를 줄이며, 셔터 블레이드들의 움직임들을 안정시키고, 높은 속도로 이동하는 무버의 빠른 제동과 좋은 비-선형 댐핑의 능력 러버 댐핑 막대들(rubber damping rods)가 필요 없으며, 및 따라서 셔터 블레이드들의 제동을 개선한다.

도 1은 종래의 셔터 장치의 구조적인 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 특정 실시예에 따른 열린 형상에서의 셔터 블레이드들의 구조적인 개략도이다.
도 2a는 본 발명의 특정 실시예에 따른 닫힌 형상에서의 셔터 블레이드들의 구조적인 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 특정 실시예에 따른 자기 댐핑-제동 모터의 구조적인 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 특정 실시예에 따른 샐프-댐핑 셔터 장치 내의 열린 셔터 플레이드들의 구조적인 개략도이다.
도 3c는 본 발명의 특정 실시예에 따른 셀프-댐핑 셔터 장치 내의 닫힌 셔터 블레이드들의 구조적인 개략도이다.
도 4a는 그것의 이동 중에 시간에 따라 종래의 셔터 블레이드들의 굴절의 각도의 전개를 도시하는 다이어그램이다.
도 4b는 그것의 이동 중에 시간에 따라 본 발명의 특정 실시예에 따른 셔터 블레이드들의 편향의 각도의 전개를 도시하는 다이어그램이다.
종래 기술을 도시하는 도면들에서, 100은 셔터 블레이드들을 나타내고; 200은 보이스 코일 모터를 나타낸다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세하게 아래에서 기술될 것이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하여, 포토리소그래피 도구의 노출 서브-시스템 내에서 이용을 위한 셀프-댐핑 셔터 장치는 : 적어도 두 개의 셔터 블레이드들(1), 이는 그것들이 닫힌 형상일 때 노출 영역으로 제한된(bound) 빛을 차광하도록 형성됨; 셔터 작동 아암(2), 이는 동기화 방식으로(synchronized manner) 열린 형상과 닫힌 형상으로 셔터 블레이드들(1)을 구동하도록 구성됨; 자기 댐핑 제동 모터(3), 이는 셔터 작동 아암(2)을 구동하고 제동하도록 형성됨;을 포함한다. 자기 댐핑 제동 모터(3)는 셔터 작동 아암(20을 통해 셔터 블레이드들(1)을 구동시키고 제동시킨다. 비록 두 개의 셔터 플레이트들(1)이 도 2a 및 도 2b에서 묘사되었지만, 당업자들은 세 개 네 개 또는 그 이상의 셔터 블레이드들(1)도 이용될 수 있으면 그것들이 닫힌 형상일 때 노출 영역에 제한된 빛을 차광할 수 있는 것을 이해할 것이다.

도 2a, 도 2b 및 도 3a를 참조하여, 자기 댐핑 제동 모터(3)는 스테이터(301), 무버(302) 및 자기 댐핑 제동 모듈(303)을 포함한다. 무버(302)는 스테이터(301)와 자기 댐핑 제동 모듈(303)에 대하여 이동 가능하다. 무버(302)는 작동 프레임(4)을 통해 셔터 작동 아암(2)에 연결된다. 무버(302)는 작동 프레임(4)을 구동하여서 차례로 이동하는 작동 프레임(4)은 동기화되는 및 제동되는 방식으로 열리거나 닫힌 형상을 향해 셔터 블레이드들(1)을 이동하게 하여 셔터 작동 아암(2)을 구동시킨다.

도 2a, 도 2b 및 도 3a를 참조하여, 스테이터(301)는 철심 캡(3-3)에, 일 단부로, 연결되고, 철심(3-4)에, 다른 단부로, 연결되는 자석(3-2)을 포함한다.

자석(3-2)은 전체적으로 문자"E"처럼 보이도록 철심(3-4)과 조립된(assembled)다.

도 2a, 도 2b 및 도3a를 참조하여, 무버(302)는 위로 무버 코일(3-6)이 권취되는 코일 보빈(3-5)을 포함한다. 코일 보빈(3-5)은 선대칭 구조이다. 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-71)과 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72)은 제1 정상-자화된 댐핑 자석(3-81)과 제2 정상-자화된 댐핑 자석(3-82)가 배치되는 곳 사이에, 코일 보빈(3-5)의 수평 대칭 축의 상부 측과 하부 측 각각 상에 고정되게 제공된다.

코일 보빈(3-5)의 수평 대칭 축의 반대 면들(opposing sides) 상에 배열되는 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들(3-71)은 동일 방향으로 자화된다. 유사하게, 코일 보빈(3-5)의 수평 대칭 축의 반대 면들 상의 제2 자화된 댐핑 자석들(3-72)도 같은 방향으로 자화된다. 또한, 수평 대칭 축의 각 측면 상에서, 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-71)의 자화 방향(magnetization direction)은 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72)의 것과 반대이다.

도 2a 및 도 3c를 참조하여, 무버(302)의 초기 대기 위치는 셔터 블레이드(1)의 닫힌 형상에 대응한다. 이러한 위치에서, 제1 정상-자화된 댐핑 자석들(3-81), 철심(3-4), 자석(3-2) 및 철심 캡(3-3)은 무버(302) 상에 자기력(magnetic force)을 가하고 정지상태인 두 완전한 제1 자기 회로(complete first magnetic circuits; M)를 형성한다. 또한, 무버(302)는 셔터 작동 아암(2)을 통해 셔터 블레이드들(1)을 끌어당겨(pulls)서 셔터 블레이드들(1)은 닫힌 형상으로 유지된다.

도 2b 및 도 3b를 참조하여, 무버(302)의 이동의 종점(end point)은 셔터 블레이드들(1)의 열린 형상에 대응한다. 전류가 무버 코일(3-6) 내로 도입될 때, 로렌즈 힘은 스테이터(301)에 대하여 축 방향으로 이동하는 무버(302)를 구동시키도록 그것으로부터 생성된다. 그 결과, 셔터 블레이드들(1)은 셔터 작동 아암(2)의 도움으로 열린다. 제2 정상-자화된 댐핑 자석들(3-82)이 철심 캡(303) 위의 위치들을 향할 시, 제2 정상-자화된 댐핑 자석들(3-82), 철심(3-4), 자석(3-2) 및 철심 캡(3-3)은 무버(302) 상에 포획력(capture force)을 가하는 두 개의 완전한 제2 자석 회로(complete second magnetic circuits; N)를 형성하여서 무버(302)는 점진적으로 제동된다. 제동 과정은 아래에서 상세히 기술된다.

코일 보빈(3-5)은 철심(3-4)과 자석(3-2)의 외측에 배치된다.

도 2a, 도 2b 및 도 3a를 참조하여, 자기 댐핑 제동 모듈(303)은 서로 대칭인 하부 절반과 상부 절반을 가지고, 반대로 자화되는 제1 댐핑 자석(3-101)과 제2 댐핑 자석(3-102)을 포함한다. 제1 댐핑 자석(3-101)은 제1 댐핑 리프 스프링(3-111)을 통해 철심(4)에 고정되게 연결되고, 제2 댐핑 자석(3-102)은 제2 댐핑 리프 스프링(3-112)을 통해 자기 댐핑 제동 모터(3) 상에 배치되는 고정된 프레임(3-9)에 고정되게 연결된다.

도 2a 및 도 2b를 참고하여, 셔터 작동 아암(2)은 셔터 플레이드들(1)에 힌지 결합되는 일 단부와 작동 프레임(4)에 그것에 대칭되게 힌지 결합되는 다른 단부를 가지는 네-막대 연결 메커니즘이다. 작동 프레임(4)은 자기 댐핑 제동 모터(3)에 연결된다.

네-막대 연결 메커니즘의 이용은 단일 자기 댐핑 제동 모터(3)를 구비하는 두 셔터 블레이드들의 동기화 작용(synchronized actuation)을 가능하게 하고 두 셔터 블레이드들(1) 사이의 이동 일관성(movement consistency)을 강화하며 노출 반복성(exposure repeatability)을 증가시킨다.

셔터 블레이드들(1)은 자기 댐핑 제동 모터(3)를 통해 두 셔터 블레이드들(1)의 동기화 작용을 용이하게 하기 위한 수문 타입이다.

셔터 작동 아암(2)의 도움을 구비하는 단일 자기 댐핑 제동 모터(3)를 구비하는 두 셔터 블레이드들(1) 모두의 작용은 이러한 두 셔터 블레이드들(1), 특히 수문-타입 셔터 블레이드들(1), 사이의 열림 및 닫힘 일관성을 개선하면서, 좋은 노출 반복성을 달성하고 셔터 장치에 의한 노광의 차광을 강화한다.

셔터 블레이드들(1)은 굳어진 알루미늄 또는 세라믹 시트들로 제작되고 300° C의 최대 작동 온도(maximum operating temperature)를 견딜 수 있다.

셔터 블레이드들(1)은 반사성 물질로 표면이-코팅된다. 셔터 블레이드들(1)의 닫힌 형상에서, 반사성 물질은 노광 광원(exposure light source)으로부터 입사 광(incident light)의 대부분을 반사시킬 수 있다. 그 결과, 셔터 블레이드들(1)의 열 흡수(heat absorbance)는 감소되고, 이는 셔터 블레이드들(1)의 정상 작동에 도움이 된다.

도 2a, 도 2b 및 도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 셔터 블레이드들(1)이 닫힌 형상일 때, 무버(302)는 초기 위치에 있고, 제1 정상-자화된 댐핑 자석들(3-81), 철심(3-4), 자석(3-2) 및 철심 캡(3-3)은 무버(302) 상에 자기력을 가하고 정지 상태를 유지하는 주 완전한 제1 자기 회로(M)를 형성하고, 무버(302)가 셔터 작동 아암(2)을 통해 셔터 블레이드들(1)을 끌어당겨서 셔터 블레이드들(1)은 닫힌 형성으로 유지된다. 이러한 점에서, 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-71)과 제1 댐핑 자석(3-101) 사이에는 반발력(repulsive force)이 발생하여서, 제1 댐핑 리프 스프링(3-111)은 압축되어 탄성 포텐셜 에너지(elastic potential energy)를 저장한다. 반발력이, 제1 자기 회로(M) 에 의해 그곳에 가해지는 자기력보다 적기 때문에, 무버(302) 상의 일정한 압박 효과(certain urging effect)를 가지지만, 무버(302)는 정지 상태로 남는다.

무버 코일(3-6) 내로 전류의 적용 시, 로렌즈 힘은 스테이터(301)에 대하여 축 방향으로 이동하도록 무버(302)를 구동시키는 그것으로부터 생성된다. 그 결과, 무버(302)는 철심(3-4)으로부터 점진적으로 멀어지고, 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-71)와 제1 댐핑 자석(3-101) 사이의 거리는 점진적으로 증가한다. 이는 자기 에너지의 방출(release)분만 아니라 반발력의 감소를 초래한다. 또한, 제1 댐핑 리프 스프링(3-111)은 점진적으로 감압되고, 탄성 포텐셜 에너지를 방출한다. 방출된 자기 에너지와 탄성 포텐셜 에너지는 함께 축 방향으로 가속하도록 무버(302)에 동력을 두며, 이는 두 셔터 블레이드들(1)이 동시에 열린 형상을 향해 점진적으로 이동하도록, 셔터 작동 아암(2)을 통해, 차례로 구동한다.

무버(302)가, 중간 위치에서 로렌즈 힘에 의해 가속될 때, 도 4b를 참고하여, 순간 t1에서, 무버 코일(3-6)은 쇼트되고(short-circuited)나 단선(disconnected)되도록 제어되고, 그 자신의 역 방향 홀딩 전류(reverse holding current)로부터 생성되는 댐핑 힘에 영향을 받거나 어떠한 힘에도 영향을 받지 않는다. 그 결과, 무버(302)는 제동 및 감속되기 시작한다.

제2 정상-자화된 댐핑 자석(3-82)이 철심 캡(3-3) 위에 위치되는 위치로 무버(302)가 감속할 시, 제2 정상-자화된 댐핑 자석(3-82), 철심(3-4), 자석(3-2), 및 철심 캡(3-3)은 무버(302) 상에 자기력을 가하는 두 개의 완전한 제2 자기 회로(N)를 형성하고, 무버(302)가 축 방향 이동을 계속하게 한다. 이러한 축 방향 이동 진행(proceeding)에서, 제2 정상-자화된 댐핑 자석(3-82)은 자석(3-2)으로부터 점진적으로 멀어지고 제2 자기 회로(N)에 의해 무버(302)에 가해지는 자기력은 감소한다.

무버(302)가 축 방향으로 더 이동함에 따라, 자기력은 제2 댐핑 자석(3-102)과 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72) 사이에 생성되고 제2 댐핑 자석(3-102)이 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72)에 도달함에 따라 증가한다. 이러한 자기력은 무버(302) 상에서 제동 효과를 가지고 댐핑 제동력(damping braking force)으로 지칭될 수 있다. 댐핑 제동력은 무버(302) 상의 제2 자기 회로(N)에 의해 가해지는 자기력을 점진적으로 중화(neutralizes)시킨다. 그 결과, 무버(302)의 약간의 진동(vibration) 후에 무버(302)의 에너지의 일부는 후에 방출되는 열로 쇼트된 무브 코일(3-6)을 통해 신속히 전환되고, 그것의 다른 일부는 제2 댐칭 자석(3-102)과 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72) 사이에서 자기 에너지로 전환되며, 여전히 그것의 다른 부분은 제2 댐핑 리프 스프링(3-112)의 탄성 포텐셜 에너지로 전환된다. 댐핑 제동력의 작용 하에서, 무버(302)는, 셔터 작동 아암(2)의 도움으로, 완전하게 열린 형상으로 동시에 셔터 블레이드들(1)을, 점진적으로 정지 및 구동시킨다. 이와 같이, 자기 댐핑 제동 모터에 의한 셔터 작동 아암(2)의 제동은 달성된다. 제2 댐핑 자석(3-102)과 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72) 사이의 자기 에너지와 제2 댐핑 리프 스프링(3-112)의 탄성 포텐셜 에너지는 셔터 들레이드들(1)을 열린 형상으로 유지되도록 할 수 있으며 셔터 블레이드들(1)의 닫힘을 초기화하기 위한 에너지원으로써 제공할 수 있다.

도 4b를 참조하여, t1은 본 발명의 자기 댐핑되는 셔터 장치가 쇼트를 통해 정지할 때의 순간을 표시하고, t1-t3는 자기 댐핑된 셔터 디바이스의 한계를 위해 요구되는 시간 간격을 표시하며, P는 시간 당(on time) 무버(302) 상에 작용하는 자기 댐핑 힘의 의존성을 보여주는 곡선을 표현하고, Z는 시간에 따른 그것의 이동 중 셔터 블레이드들(1)의 편향의 각도의 전개를 도시하는 곡선을 표시한다. 본 발명의 자기 댐핑된 셔터 블레이드들(1)에서, 셔터 블레이드들(1)이 닫힌 형상으로부터 완전히 열린 형상으로 바뀌는 과정 중에, 셔터 블레이드들(1)의 각 위치가 그것들의 열림과 닫힘 동안 무버 코일(3-6)로부터 로렌즈 힘과 제1 자기 회로(M)와 제2 자기 회로(N)에 의해 가해지는 자기 댐핑 힘의 조합에 의존된다. 작동 중, 전류는 먼저 최대 속도로 가속하는 무버(302)를 구동하도록 적용되고 그 후 무버(302)가 그것의 이동이 종점에 도달할 때의 순간으로 차단된다. 따라서, 자기 댐핑 제동 모터(3)는 무버(302)를 감속시키는 역 전류를 요구함 없이 무버(302)의 제동을 달성할 수 있다. 종래의 댐핑-프리 셔터 블레이드와 비교하여, 이는 이론상으로 동일한 가속과 구동력 상태에서 무버(302)의 이동 시간을 20% 저감하게 한다. 커브들 W와 Z 사이의 비교로부터, 셔터 블레이드들(1)의 열리거나 닫히는 속도가 그것들이 순간(t2) 초기에 완전히 열린 형상을 만들고 그 후 그 형상을 유지하기 때문에 본 발명에 따라 증가되는 것은 발견될 수 있다. 대조적으로, 종래 장치의 곡선Z에 따르면, 셔터 블레이드들은 순간(t3)에서 완전히 열린다. 따라서, 자기 댐핑 제동 모터(3)는 셔터 블레이드들(1)의 열리거나 닫히는 속도를 증가시킨다. 또한, 셔터 블레이드들(1)의 열리거나 닫히는 과정은 열린-루프 전류 제어에 영향을 받지 않는다. 이는 제어 면에 의한 악 영향으로부터 셔터 블레이드들(1)의 움직임을 무효화하고 셔터 블레이드(1)의 열리거나 닫히는 과정의 안정성을 향상시킨다. 또한, 자기 댐핑 제동 모듈(303)은 그것 스스로 셔터 블레이드들(1)의 열림 또는 닫힘을 제동하고, 이는 시간 낭비를 줄이고, 셔터 블레이드들의 적절한 움직임, 이동 중 적절한 위치로 제한을 하게하며, 고무 댐필 로드들이 필요 없고 높은 속도로 이동하는 무버(302)의 좋은 비-선형 댐핑과 빠른 브레이킹을 가능하게 한다. 또한, 일단 셔터 블레이드들(1)이 완전히 열리거나 닫힌 형상에 도달하면, 자기 댐핑 제동 모터(3)는 더 이상 전류 공급이 필요 없이 그 형상으로 그것들을 유지할 수 있다. 이는 전류 제어를 위해 요구되는 시간 간격을 줄이고 발열을 저감하며, 에너지를 절약하고, 셔터 블레이드들(1)의 움직임 상의 악 영향을 완화하며 셔터 블레이드들(1)의 제동을 강화한다.

다양한 변형과 변경들은 그것의 사상 및 범위로부터 벗어남 없이 당업자들에 의해 본 발명으로 이루어질 수 있다. 따라서, 첨부된 청구범위들과 그것의 동등물들의 범위 내에 들어간다면 본 발명이 이러한 변형과 변경도 포함하는 것은 의도된다.

1 : 셔터 블레이드
2 : 셔터 작동 아암
3 : 자기 댐핑-제동 모터
301 : 스테이터
302 : 무버
303 : 자기 댐핑 제동 모듈
3-2 : 자석
3-3 : 철심 캡
3-4 : 철심
3-5 : 코일 보빈
3-6 : 무버 코일
3-71 : 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석
3-72 : 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석
3-81 : 제1 정상-자화된 댐핑 자석
3-82 : 제2 정상-자화된 댐핑 자석
3-9 : 고정된 프레임
3-101 : 제1 댐핑 자석
3-102 : 제2 댐핑 자석
3-111 : 제1 댐핑 리프 스프링
3-112 : 제2 댐핑 리프 스프링
4 : 작동 프레임
M : 제1 자기 회로
N : 제2 자리 회로

Claims

포토리소그래피 도구의 노출 시스템 내의 이용을 위한 셀프-댐핑 셔터 장치에 있어서,
적어도 두 셔터 플레이드들(1);
셔터 작동 아암(2); 및
자기 댐핑 제동 모터(3);
를 포함하고,
상기 적어도 두 셔터 블레이드들이 닫힌 형상일 때 상기 적어도 두 셔터 블레이드들은 노출 영역을 위한 빛을 차광하도록 형성되고,
상기 셔터 작동 아암(2)은 상기 닫힌 형상 또는 열린 형상으로 동시에 상기 적어도 두 셔터 블레이드들(1)을 구동하도록 형성되며,
상기 자기 댐핑 제동 모터(3)는 상기 셔터 작동 아암(2)을 구동하고 제공하도록 형성되어서 상기 적어도 두 셔터 블레이드들(1)은 상기 열린 형상 또는 상기 닫힌 형상으로 동시에 들어가고,
상기 자기 댐핑 제동 모터(3)는 스테이터(301), 무버(302) 및 자기 댐핑 제동 모듈(303)을 포함하고, 상기 무버(302)는 상기 스테이터(301)와 상기 자기 댐핑 제동 모듈(303)에 대하여 이동 가능하며, 상기 무버(302)는 작동 프레임(4)을 통해 상기 셔터 작동 아암(2)에 결합되고,
상기 무버(302)는 위에 무버 코일(3-6)이 권취되는 코일 보빈(3-5)을 포함하고, 상기 코일 보빈(3-5)은 선대칭 구조를 가지며, 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-71)과 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72)는 상기 코일 보빈(3-5)의 수평 대칭 축의 상부 측 및 하부 측 각각 상에 고정되게 제공되고, 상기 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-71)과 상기 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석(3-72)은 그 사이에 배치되는 제1 정상-자화된 댐핑 자석(3-81)과 제2 정상-자화된 댐핑 자석(3-82)을 가지는, 셀프-댐핑 셔터 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 스테이터(301)는 자석(3-2), 철심 캡(3-3) 및 철심(3-4)을 포함하고, 상기 자석은 상기 철심 캡(3-3) 및 상기 철심(3-4)과 결합되는, 셀프 댐핑 셔터 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 코일 보빈(3-5)의 수평 대칭 축의 상부 및 하부 측들 상에 배열되는 상기 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들(3-71)은 동일 방향으로 자화되고, 상기 코일 보빈(3-5)의 수평 대칭 축의 상부 및 하부 측들 상에 배열된 상기 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들(3-72)은 동일 방향으로 자화되며; 상기 제1 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들(3-71)과 상기 제2 축 방향으로-자화된 댐핑 자석들(3-72)은 반대 방향으로 자화되는, 셀프-댐핑 셔터 장치.
제 3항에 있어서,
상기 자기 댐핑 제동 모듈(303)은 서로 대칭인 상부 절반과 하부 절반을 가지고 반대로 자화된 제1 댐핑 자석(3-101)과 제2 댐핑 자성(3-102)를 포함하며, 상기 제1 댐핑 자석(3-101)은 제1 댐핑 리프 스프링을 통해 상기 철심(3-4)에 고정되게 연결되고, 상기 제2 댐핑 자석(3-102)은 제2 댐핑 리프 스프링(3-112)을 통해 상기 자기 댐핑 제동 모터(3) 상에 배치되는 고정된 프레임(3-9)에 고정되게 연결되는, 셀프-댐핑 셔터 장치.
제 1항에 있어서,
상기 작동 아암(2)은 상기 적어도 두 셔터 블레이드들(1)에 힌지 결합되는 제1 단부와 작동 프레임(4)에 힌지 결합되는, 제1 단부와 대칭인, 제2 단부를 가지는 대칭 네-막대 연결 메커니즘이며, 상기 작동 프레임(4)은 상기 자기 댐핑 제동 모터(3)에 연결되는, 셀프-댐핑 셔터 장치.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 두 셔터 블레이드들(1)은 수문 타입인, 셀프-댐핑 셔터 장치.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 두 셔터 블레이드들(1)은 굳어진 알루미늄 또는 세라믹 시트들로 제작되는, 셀프-댐핑 셔터 장치.
제 1항에 있어서,
상기 적어도 두 셔터 블레이드들(1)은 반사성 물질로 표면이-코팅된, 셀프-댐핑 셔터 장치.