KR102005650B1 - 광학 시스템에서 적어도 하나의 광학 요소를 작동시키기 위한 배열체 - Google Patents

광학 시스템에서 적어도 하나의 광학 요소를 작동시키기 위한 배열체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광학 시스템, 특히 투영 노광 기기의 광학 시스템에서 요소를 작동시키기 위한 배열체에 관한 것으로, 광학 요소(101)은 조인트 강성을 갖는 적어도 하나의 조인트(102)에 의해 적어도 하나의 경사 축을 중심으로 경사 가능하고, 광학 요소(101)에 힘을 인가하기 위한 적어도 하나의 작동기(104)를 포함하며, 작동기(104)는 조인트 강성을 적어도 부분적으로 보상하는 작동기 강성을 갖는다.

Description

광학 시스템에서 적어도 하나의 광학 요소를 작동시키기 위한 배열체{ARRANGEMENT FOR ACTUATING AT LEAST ONE OPTICAL ELEMENT IN AN OPTICAL SYSTEM}
본 출원은 2012년 11월 29일자로 각각 출원된 독일 특허 출원 DE 10 2012 221 831.9 및 US 61/731,260의 우선권을 주장한다. 이들 출원의 내용은 본 명세서에 참조로 통합된다.
본 발명은 광학 시스템에서 적어도 하나의 광학 요소를 작동시키기 위한 배열체에 관한 것이다.
본 발명에 따르는 배열체는 특히 예를 들어 마이크로리소그래피 투영 노광 기기에서 면 거울(facet mirror)을 작동시키기 위해 서로 독립적으로 조절 가능한 복수의 광학 요소를 갖는 광학 시스템에 유리하게 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않고 다른 광학 시스템(예를 들어, 재료 가공용 광학 시스템), 그리고 특히 복수의 광학 요소가 각각 한정된 구조 공간에 장착되는 시스템에도 일반적으로 사용될 수 있다.
예를 들어 집적 회로 또는 LCD와 같은 미세구조화된 구성요소를 제조하기 위해 마이크로리소그래피가 사용된다. 마이크로리소그래피 공정은 조명 장치 및 투영 렌즈를 포함하는 이른바 투영 노광 기기에서 수행된다. 이 경우에, 마스크 구조를 기판의 감광 코팅 상으로 전사하기 위해, 조명 장치에 의해 조명된 마스크(= 레티클)의 이미지가 투영 렌즈에 의해 감광층(포토레지스트)으로 코팅되고 투영 렌즈의 이미지 평면에 배열되는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상에 투영된다.
EUV(극 자외선 방사, 즉 30nm 미만 특히 15nm 미만의 파장을 갖는 전자기 방사)용으로 설계된 투영 노광 기기에서, 투광 재료의 이용 가능성의 부족으로 인해, 이미징 공정에 대한 광학 요소로서 거울이 사용된다. 또한, 특히 EUV에서의 작동을 위해 설계된 마이크로리소그래피 투영 노광 기기의 조명 장치에서, 빔 안내 구성 요소로서 필드 면 거울 및 동공 면 거울 형태의 면 거울의 사용이 예를 들어 DE　10　2008　009　600　A1에 공지되었다. 그러한 면 거울은 조절의 목적을 위해 또는 특정 조명 각도 분포를 실현하기 위해 각각 플렉셔(flexure)에 의해 경사 가능하도록 설계되는 다수의 개별 거울로부터 구성된다. 이 경우, 약 두 개의(특히 서로 수직임) 경사 축 중심의 경사를 실현하려는 요구가 있다.
여기서 실제 발생하는 일 문제점은 예를 들어 면 거울의 개별 거울을 작동시키기 위해(또는 상기 요소가 비교적 가깝게 패키징된 배열체에서 다른 광학 요소를 작동시키기 위해), 먼저 좁게 경계가 결정된 구조 공간 만이 이용 가능하고 두번째로 가끔씩-예를 들어 투영 노광 기기의 작동 도중- 작동기의 열 부하가 최소화되어야 하며, 이는 작동기 설계에 대해 요구되는 도전 과제가 된다. 이는 일반적으로 사용되는 플렉셔는 개별 거울 또는 광학 요소의 작동 도중 극복해야 하는, 불가피한 지지 강성을 갖기 때문에, 더욱 적용된다.
본 발명의 목적은 비교적 소규모로 요구되는 구조 공간 및 작동기의 감소된 열 부하의 생성과 함께 작동을 가능하게 하는 광학 시스템의 적어도 하나의 광학 요소를 작동시키기 위한 배열체를 제공하는 것이다.
이 목적은 독립 청구항 1의 특징부에 따른 배열체에 의해 달성된다.
광학 시스템에서 적어도 하나의 광학 요소를 작동시키기 위한 본 발명에 따르는 배열체이며, 광학 요소는 조인트 강성을 갖는 적어도 하나의 조인트에 의해 적어도 하나의 경사 축을 중심으로 경사 가능하고,
- 광학 요소에 힘을 작용시키기 위한 적어도 하나의 작동기를 포함하고,
- 작동기는 조인트 강성을 적어도 부분적으로 보상하는 작동기 강성을 갖는다.
본 발명은 특히 광학 요소에 작용되는 작동기 힘의 생성에 대해 경사를 위해 요구되는 조인트의 강성이 처음부터 작동기의 설계에 포함되어, 임의의 작동 위치에서 작동기가 이미 조인트 강성을 고려한 방식으로 적절한 작동기 힘을 정밀하게 제공하도록 작동기를 구성하는 개념에 기초한다.
특히, 본 발명은 결과적으로 적어도 부분적인(가능하게는 더 완전한) 보상 효과가 달성되되는 사실로 인해 "음의(negative) 강성"에 대응되는, 작동기의 적절한 힘-거리 특성에 의한, "양의(positive)" 강성을 고려한 개념을 포함한다. 이 경우, 여기서 그리고 이후 "음의 강성"을 갖는 시스템은 미리 규정된 중앙 개시 위치로부터 휘어질 때 휨이 증가함에 따라 증가하는 힘을 갖고 (개시) 위치로부터 이격되게 유도되는 시스템을 의미하는 것으로 이해된다. 이에 대응하여, "양의 강성"을 갖는 시스템은 미리 규정된 중앙 개시 위치로부터 휨이 증가함에 따라, 증가하는 힘이 상기 개시 위치의 방향으로 작용하는 시스템을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명은 예를 들어 로렌츠(Lorentz) 모터 등의 작동기의 설계에서, 전형적으로 강성 없이(그리고 예를 들어 전기 코일 전류만에 의존하는 작동기 힘을 갖는) 힘-거리 특성을 얻기 위해 노력하고 작동기 설계에서 가능한 강성을 회피하는 종래 접근법으로부터 의도적으로 벗어난다. 구체적으로, 본 발명은 작동기 설계에서 오히려 음의 강성-통상적으로 불안정성 회피에 관해 바람직하지 않음-을 갖는 힘-거리 특성을 의도적으로 선택한다. 이 경우, 작동기의 설계는 상술한 보상 효과를 달성하기 위해 작동 도중 관련되는 힘-거리 특성의 영역에 음의 강성이 존재하도록 정밀하게 결정되고, 상기 음의 강성은 전류-의존적 가변 힘 성분을 완화하기 위해 사용된다.
본 발명은 특히 조정 가능한 광학 요소(예를 들어 면 거울의 거울 요소 등)를 갖는 구성에서 관성 질량 또는 일정한 중량 힘이 대항하여 더 이상 작동기만 작용하지 않고 오히려 조인트 강성이 작동기에 의해 극복되는 비슷하게 중요한 또는 더욱 지배적인 하중을 구성하는 환경을 고려한다. 예를 들어 작동기에 의해 일정한 중량 힘을 극복하는 먼저 언급된 경우에서, 전체 이동 범위에 걸쳐 실질적으로 요구되는 최대 작동기 힘을 제공하는 것이 필요하지만, 본 발명에 따르는 적용예에서 작동기에 의해 제공되는 힘은, 목표 방식으로 고려되는 조인트 강성으로 인해, 목표 방식으로 작동기의 또는 조인트의 각각의 전류 작동 위치에 대해 이미 조정된다.
일 실시예에 따르면, 작동기 강성 및 조인트 강성은 작동기의 미리 규정된 작동 범위에 걸쳐 상호간에 반대 부호를 갖는다.
일 실시예에 따르면, 작동기 강성 및 조인트 강성은 작동기의 미리 규정된 작동 범위에 걸쳐 작동기 강성의 각각의 값의, 최대 50 퍼센트, 특히 최대 30 퍼센트, 더 특히 최대 10 퍼센트, 더욱 특히 최대 5 퍼센트, 더욱 더 특히 최대 1 퍼센트만큼 절대값으로 서로에 대해 벗어난다.
일 실시예에 따르면, 작동기는 적어도 하나의 자석을 갖는 회전자, 및 전류가 인가될 수 있는 코일을 포함하는 고정자를 갖는다. 이 경우, 특히 진공 밀봉을 위한 분리 층이 회전자와 고정자 사이에 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배열체는 광학 요소에 대한 평행 안내부를 갖고, 평행 안내부는 예를 들어 두 개의 판 스프링 요소로부터 구성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 평행 안내부는 회전자와 고정자 사이에 작용하는 힘을 작동기의 구동 방향에 평행한 힘 성분으로, 상기 힘 성분이 적어도 부분적으로 조인트 강성을 보상하는 방식으로, 전환하도록 설계된다. 따라서, 이 구성에서, 작동기의 음의 강성에 대한 추가 기여분을 구성하여 조인트 강성을 극복하기 위해, 회전자(또는 회전자에 구비된 자석)와 고정자(또는 이와 관련된 연철 코어) 사이에 작용하는 이론상 기생 인력 작용이 목표 방식으로 사용될 수 있고, 회전자의 이동 방향 또는 전단 방향에서 추가 힘으로 전환될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 요소는 적어도 두 개의 경사 축을 중심으로, 특히 두 개의 상호 수직 경사 축을 중심으로 경사 가능하다. 이 경우, 예를 들어 한정된 범위 까지만 이용 가능한 구조 공간의 효과적 사용 및 에너지 소멸 방해의 회피성에 관해 본 발명에 의해 달성되는 효과가 특히 유리하게 나타난다. 그러나, 본 발명은 둘 이상의 자유도로 구동되는 것에 제한되지 않고 또한 단지 하나의 자유도로 구동되는 배열체를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 광학 시스템은 복수의 광학 요소를 갖고, 상기 요소의 각각은 적어도 하나의 이러한 작동기에 각각 할당된다. 특히, 각각의 광학 요소는 서로 독립적인 두 개의 자유도를 설정하기 위해 두 개의 작동기에 할당될 수 있다. 이 경우, 상기 광학 요소는 특히 서로 독립적으로 조정될 수 있다. (특히 서로 독립적으로) 작동 가능한 복수의 광학 요소의 비교적 밀집된 배열체를 갖는 이러한 적용예에서, 본 발명은 제한된 범위까지만 이용 가능한 구조 공간의 효과적 사용 및 에너지 소멸 방해의 회피성에 관해 특히 유리하게 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광학 요소에 할당된 작동기는 적어도 두 개, 특히 적어도 세 개의 상이한 평면에 배열된다.
일 실시예에 따르면, 광학 시스템은 면 거울, 특히 필드 면 거울이다.
추가 실시예에서, 음의 강성을 생성하는 본 발명에 따르는 개념은 또한 수동 조립체에 사용될 수 있고, 수동 조립체 자체는 광학 요소에 대해 능동적으로 조정 가능한 힘을 작용하지 않지만, 생성되는 능동적으로 조정 가능한 힘에 관해 광학 요소를 더 약하게 설계하는 것을 가능하게 하기 위해 예를 들어 추가 조립체(예를 들어 음성 코일 모터)에 대해 오직 수동적으로 사용될 수 있다. 그 결과, 본 발명은 한편으로는 조인트 강성을 보상하기 위해 음의 강성의 생성 및 다른 한편으로는 광학 요소 상의 능동적으로 조정 가능한 힘의 작용이 기능적으로 서로 분리되거나 분리된 조립체에서 실현되는 배열체를 포함하도록 간주되어야 한다.
본 발명은 또한 본 발명에 따르는 배열체를 포함하는 투영 노광 기기에 관한 것이다. 투영 노광 기기는 특히 EUV에서 작동을 위해 설계될 수 있다.
본 발명의 추가 구성은 상세한 설명 및 종속 청구항으로부터 이해될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면에 도시된 예시적 실시예를 기초로 이후 더 상세히 설명된다.
도면에서,
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따르는 개념을 설명하기 위한 개략도를 도시한다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 배열체에 사용될 수 있는 구성 및 평행 안내부의 기능을 설명하기 위한 개략도를 도시한다.
도 6 내지 도 11은 본 발명의 추가 실시예를 설명하기 위한 개략도를 도시한다.
도 12는 EUV에서 작동을 위해 설계된 마이크로리소그래피 투영 노광 기기의 개략도를 도시한다.
먼저 도 1은 본 발명의 기본적인 개념을 설명하기 위한 기본 개략도를 도시한다.
도 1에 따르면, 제어 가능한 힘이 작동기에 의해 면 거울의 거울면(101)의 형태의 광학 요소에 인가될 수 있다. 거울면(101)은 조인트(102)를 통해 프레임 또는 지지 프레임(100)에 연결되고, 조인트(102)는 (국부적) 센서(105)의 위치 결정에 기초하여 회전자(103)에 의해 구동되고, 로터(103)의 선형 이동을 면 거울(101)의 회전 이동으로 변환한다. "110"은 거울 면(101)의 위치를 계측하기 위한 전역적 위치 센서를 나타낸다. Ft는 회전자(103) 상의 조인트(102)의 힘을 나타낸다. Fa는 회전자(103)를 통해 작동기(104)에 의해 거울면(101)에 작용되는 힘을 나타낸다.
도 2의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따르는 이극성 모터 형태의 작동기(104)의 실시예를 개략적으로 도시한다. 이 경우, 선형 이동을 실행하며 그 외부 영역에서 규정된 기하 형상에 장착되는 자석(106, 107, 108)이 구비된 회전자(103)는 연철 코어(111)와 나란히 도시되며, 그 주위에 전류가 인가될 수 있는 코일(112)이 권선된다. 코일(112) 및 연철 코어(111)는 회전자(103)와 함께 형성되는 모터의 고정자(109)를 형성한다. 이 경우, 코일(112)(도 2의 (b)에는 생략됨)에 전류를 인가함으로써 정자기장(도 2의 (b)에 도시됨)은 목표 방식으로 영향 받고, 생성된 힘은 전기 코일 전류에 2차식으로 의존한다. 작동기(104)에 의해 전체적으로 생성된 초기 힘은 전기 코일 전류에 의해 가변적으로 조정가능한 힘 성분 및 코일(112)에 대한 자석(106 내지 108)의 상대 위치로부터(즉, 회전자(103) 및 고정자(109)의 상대 위치로부터) 발생된 "수동"(즉, 자석(106 내지 108)의 소정의 위치에 대해 더 이상 가변적이지 않음) 힘 성분의 합계로서 발생된다.
도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 배열체에 대한 힘-거리 특성은 이른바 음성 코일 작동기 또는 하이브리드 모터의 것과 이론상 상이하다. 이 경우, 도 3의 (a)의 저부 도표는 음성 코일 작동기의 힘-거리 특성의 예시적 프로파일을 나타내고, 여기서 그리고 이후 z 좌표는 작동기의 구동 방향에서의 거리 좌표를 나타낸다. (도 3의 (b)에서 중간 도표와 같이) 도 3의 (a)에서 중간 도표는 각각의 경우 작동기 및 조인트를 포함하는 전체 시스템에 대해 발생되는 힘-거리 특성을 도시하고, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에서 각 상부 도표는 조인트 또는 스프링 요소(102)의 힘-거리 특성 및 발생된 양의 강성을 나타낸다.
도 3의 (a)(저부 도표)에 따르는 음성 코일 작동기의 힘-거리 특성은 일정 프로파일을 나타내지만, 도 2의 (a) 및 (b)로부터 본 발명에 따르는 구성에 대해 작동기 힘은 전기 코일 전류에만 의존하며, 전기 코일 전류가 없는 경우에도 자석(106 내지 108)의 배열체로 인해, 코일(112)에 의해 둘러싸인 철 코어(111)에 대해 회전자(103) 또는 그 위에 위치된 자석(106 내지 108)의 위치에 의존하는 힘 작용은 이미 발생한다.
이 상황은 목표 방식으로 작동기의 힘-거리 특성 또는 강성을 설계하기 위해 특히 자석(106 내지 108)에 대한 배열체의 기하 형상의 목표 선정에 의해, 도 2의 (a) 및 (b)로부터의 구성에서 본 발명에 따라 설명된다. 작동기(104)의 관점으로부터, 도 3의 (b)의 상부 도표에 도시된 바와 같이 조인트(102)의 힘-거리 특성에서 인가된 힘은 그 부분에 대한 작동기(104)가 추가 힘을 사용하여 대향되어야 하는 반력을 구성한다. 도 3의 (b)에 지시된 바와 같이, 자석(106 내지 108)의 적절한 배열체에 의하여 그리고 작동기(104)의 합성 음의 강성(도 3의 (b)의 저부 도표)에 의하여 본 발명에 따르면, 양의 조인트 강성은, 작동기(104)가 힘-거리 특성에 관해 그리고 전체 시스템에 대해 대향 방향으로 조인트(102)에 대해 정밀하게 힘 증가를 나타내도록, 효과적으로 부분적으로 또는 더욱 완전하게 보상하며, 시스템 강성은 더 이상 존재하지 않는다(도 3의 (b)에서 중간 도표).
즉, 작동기(104)는, 회전자(103) 또는 조인트(102)의 전체 이동 범위에 걸쳐 또는 임의의 작동 위치에서, 상기 작동기가 조인트 강성으로부터 발생된 (반력)힘에 대해 대향하는 작동기 힘을 정밀하게 인가하고, 한편으로는 조인트 강성으로 인해 다른 한편으로는 작동기 강성으로 인해 힘들이 상호간에 서로 상쇄하도록, 이상적으로 정밀하게 설계된다. 따라서, 어느 정도까지, 본 발명의 경우, 코일(112)에 대한 전류의 인가에 의해 발생될 수 있는 능동적으로 제어 가능한 힘과는 독립적으로, 처음부터 작동기(104)로의 임의의 힘 성분(즉, 한편으로는 회전자(103)에 구비된 자석(106 내지 108)과 다른 한편으로는 회전자(109)와 관련된 연철 코어(111) 사이의 상호 작용에 의해 발생된 "수동" 힘 성분)은, 이를 통해 전류가 유동하는 코일(112)에 의해 인가되는 궁극적으로 정지된 힘 성분이 대응하여 낮도록, 즉 코일(112)의 대응 "활성화"에 의해 도 3의 (b)의 중간 도표에서 도면에 수직으로 작동기(104) 및 조인트(102)를 포함한 전체 시스템에 대해 발생되는 수평 힘-거리 특성을 이동시키기 위해 작동기(104)는 궁극적으로 단지 작동 힘을 인가하거나 비교적 부차적인 부정확한 위치 설정을 보정하기 때문에, 전류에 의해 능동적으로 제어 가능한 힘 성분은 감소될 수 있고 작동기(104) 상의 부하는 대응하여 경감될 수 있도록 적절하게 설계된다.
본 발명에 따르면, 조인트(102) 또는 스프링 요소의 양의 강성을 고려하여(도 3의 (b)의 상부 도표 참조), 작동기(104)의 음의 강성(도 3의 (b)의 저부 도표 참조)은 사실상 이상적으로 정밀하게 선택되어, 도 3의 (b)의 중간 도표에 따르면, 양쪽 강성은 상호간에 서로에 대해 보상하고, 코일(112)에 대한 전류의 인가에 따라 궁극적으로 가변적인 힘 성분이 상당히 작게 되도록 치수가 형성될 수 있기 때문에 그 결과 작동기(104) 상의 부하는 크게 경감된다. 코일(112)에서 전류 크기 감소는 차례로 적은 방열을 발생시킨다. 예를 들어, 단순한 수치 예에서, 도 3의 (b)의 상부 도표에서 조인트(102)를 통해 최대로 인가되는 작동기의 (초기) 힘은 6 뉴턴(N)이고 그 일부인 5 뉴턴이 상술한 작동기(104)의 음의 강성에 의해 제공되는 경우, 남아있는 전부는 코일(112)에 전류를 인가함으로써 생성되어야 하는 1 뉴턴의 부분이다. 코일(112)에 의해 인가되는 힘의 절감은 전적으로 큰 효과를 갖고, 따라서 요구되는 동력은 요구되는 힘의 제곱에 따라 상승하기 때문에 더 유리하다.
따라서, 다시 도 2의 (a)를 참조하면, 작동기(104)는 코일(112)에 대한 전류의 인가 없이-따라서 고정자(109)와 회전자(103) 사이의 상대 위치에만 기초하여-힘은 조인트 강성(102)에 의해 생성된 반력에 대해 반대로 작용한다. 이 경우, 도 2의 (a)에 도시된 위치는 불안정 위치에 대응하고, 도 2의 (b)에 도시된 위치는 고정자(109)의 안정 위치 또는 회전자(103)나 그 위에 배열된 자석(106 내지 108)에 관해 관련된 연철 코어(111)의 안정 위치에 대응한다. 그 결과, 도 2의 (a)의 (초기) 위치는 도시된 좌표 시스템에 관해 양의 z 방향으로 고정자(109)가 이동하는 불안정 위치로서 실시된다.
본 발명에 따르는 구성에서, 작동기(104)의 수동 부분의 본 발명에 따르는 설계로 인해(회전자(103)에 구비된 자석(106 내지 108) 형태), 코일(112)에 대한 전류의 인가에 의해 능동적으로 가변적인 작동기(104)의 부분은 바람직하게는 오직 강성-보상된 시스템(또는 매우 낮은 강성을 갖는 시스템)을 "조우하고", 또한 인가되는 가변 작동기 힘은 단지 매우 적다. 그 결과, 광학 요소를 작동시키기 위해, 작동기(104)는 단지 대응하는 관성 질량을 구동시키면 되고, 더 이상 강성을 조우하거나 적어도 단지 비교적 적은 강성을 조우한다. 그 결과, 따라서 코일(112)에 인가를 위해 요구되는 전류 및 이에 따라 또한 전류와 관련된 열 방출 및 폐열이 감소된다.
본 발명에 따르는 구성으로 인해, 예를 들어, 도 3의 (b)의 상부 도표에서 힘-거리 특성의 대응하는 지점 주위의 힘-거리 특성의 우측 부분(즉, 최대 힘(F) 또는 최대 거리(z))에서, 예를 들어 최대 힘까지 전체 (양 및 음의) 힘 범위에 대한 요구(이는 매우 제한된 구조 공간에 관해 그리고 바람직하지 않은 열 부하에 관해 모두 불리할 수 있음)가 없고, 오히려 힘-거리 특성 주위에 제공되는 힘 값의 비교적 좁은 범위는 이미 충분하다.
도 4 및 도 5를 참조하여 이후 설명되는 바와 같이, 배열체는 회전자(103)에 대해 안내부, 특히 평행 안내부(420)를 가질 수 있다. 상기 평행 안내부(420)는 예를 들어 두 개의 판 스프링(421, 422)에 의해 실현될 수 있다. 그 결과, 이론상 연철 코어(111)와 회전자(103)에 제공된 자석(106 내지 108) 사이에서 작용하는 기생 (수직) 인력(Fattr)은 안내부에 의해 회전자(103)의 이동 방향 또는 전단 방향(도시된 좌표 시스템에서 z방향에 대응함)에서 추가 힘으로 전환되는 상기 인력(Fattr)으로 인해 목표 방식으로 사용될 수 있다. 이 경우, 작동기(104)의 설계에 의존하여, 인력(Fattr)(도시된 좌표 시스템에서 x방향으로 작용)은 전형적으로 z 방향으로 작용하는 전단력의 배수(예를 들어, 10배)에 도달한다.
도 5를 참조하면, 다음의 관계가 여기에 적용된다.
Figure 112017072096310-pat00001
및
Figure 112017072096310-pat00002
이 경우, lguid 는 작동기의 구동 방향에 수직(즉, 도 5에서 x방향)인 판 스프링(421, 422)의 길이를 나타낸다. 식(2)에 따라 발생하는 z 방향의 추가 힘 기여분(Fmov+)은, 특히 본 발명의 전형적인 적용예(예를 들어 면 거울의 작동 등)에서 밀리미터 범위의 비교적 작은 휨에 대해, 또한 작동기(104)의 음의 강성을 발생시키고 따라서 조인트 강성을 극복하는 기능을 한다.
도 6은 추가 실시예를 설명하기 위한 것으로, 도 1과 비교하여 유사하거나 실질적으로 기능적으로 동일한 구성요소는 "500"만큼 증가된 참조 번호에 의해 표시된다. 도 6에 따르면, 단지 하나의 작동기가 아닌 두 개의 작동기(604, 614)가 두 개의 구동축을 통해 또는 두 개의 자유도로 광학 요소(다시 거울 면(601)의 형태)를 작동시키기 위해 제공된다. 이 경우, 본 발명에 의해 달성되는 구조 공간의 효과적 사용 및 에너지 소멸 또는 열 부하 방해의 최소화는 거울 면 중 각각의 개별 거울 면에 대해 두 개의 작동기를 실현하는 것이 면 거울의 광학 요소의 밀집된 배열체로 인해 더 힘들기 때문에 더욱 효과를 갖는다.
도 7은 상술한 방식으로 구현되는 평행 안내부, 연철 코어(611) 상에 각각 위치된 코일(612), 연철 코어(611)와 자석(606 내지 608) 사이(즉 고정자(609)와 회전자(603) 사이)의 밀봉부(미도시) 및 예를 들어 물 등의 냉각 액체가 이를 통해 유동하는 냉각 채널(641)이 구비된 히트 싱크(640)를 갖는 예시적 전체 구조의 개략적 도면을 도시한다. 이 밀봉부는 특히 진공 분위기에서 오염을 회피하기 위한 기능을 한다.
도 8을 참조하여, 작동되는 광학 구성요소들 또는 거울 요소들 사이의 거리를 추가로 고려하는 본 발명의 실시예의 설명이 이후 제공되고, 상기 거리는, 전형적으로, 예를 들어 면 거울 등의 상호간에 독립적으로 조정 가능한 복수의 광학 요소 및 작동기에 대해 발생된 구조 공간 제한부를 갖는 광학 시스템에서는 좁다.
이 경우, 배열체의 작동기는 서로의 위에 놓인 다른 평면에 배열되고, 즉 작동기의 적층된 배열체가 선택된다. 이 구성은 광학 요소 상의 개별 작동기 각각에 의해 작용된 힘(도 8에서 "801", "802" 및 "803"으로 지시됨)이 회전자 상에 각각 제공된 자석과 관련 작동기의 관련된 고정자의 각각의 연철 코어 사이의 중첩도에 의존하여 선형이라는 고려 사항에 기초한다. 도 8로부터 직접 알 수 있는 바와 같이, 상술한 작동기의 적층 배열체로 인해, 구동 방향에 수직(즉, 도 8에서 x-y 평면)인 큰 폭이 작동기 중 각각의 개별 작동기에 대해 이용 가능하고, 상술한 중첩도 및 이에 따른 작동기 힘은 단일 공통 평면에서 모든 작동기의 배열체와 비교하여 증가된다. 이 경우, 도 8에 지시된 바와 같이, 개별 평면(810 내지 830)에 대한 각각의 경우 발생하는 경사 레버(821 내지 823)는 상이한 길이를 갖는다. 도 8은 단지 세 개의 상이한 평면(810 내지 830)에서의 작동기의 배열체의 예를 도시하지만, 단 두개 또는 네 개 이상의 평면에서의 배열체가 또한 추가 실시예에서 선택될 수 있다.
도 9 내지 도 11은 단지 회전자 및 고정자의 가능한 기하 형상에 관해 본 발명의 예시적 다른 실시예를 도시한다.
이와 관련하여, 먼저 도 9의 (a) 및 (b)에 따르면, 연철 코어(911) 및 각각의 고정자(921)(코일은 분배되어 고정자 위에 위치됨)는 두 개의 폴 림(pole limb)(911a, 911b)을 갖는 U형 형상("U-코어", 도 9의 (a)) 및 세 개의 폴 림(921a, 921b, 921c)을 갖는 E형 형상("E-코어", 도 9의 (b))을 가질 수 있다. 여기서 회전자는 "903" 및 "913"으로 각각 지시되어 표시된다.
도 10의 (a) 내지 (c)는 각각의 작동기에 제공된 자석 또는 자석들의 배열체 또는 기하 형상에 관해 상이한 구성을 도시한다. 이 경우, 도 2 이하를 참조하여 설명된 예시적 실시예에 기본적인 기하 형상은 도 10의 (c)에 따르는 이른바 이극성 작동기에 대응하고, 이극성 작동기에서, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 구성된 안내부(도 10의 (c)에는 미도시)에 의해 적절하게 그리고 선택적으로 추가적으로 지지되는 경우, 자석(107, 108)은 회전자(103)의 외측에 배열되고 본 발명에 따르는 "음의 강성"의 개념은 고정자의 연철 코어(111)에 관해 상기 자석(107, 108)의 상대적인 배열체에 의해 주로 실현된다.
이에 비해, 도 10의 (a)를 참조하여 연철 코어(931)에 추가로 자석을 생략한 이른바 자기 저항 작동기로서, 또는 도 10의 (b)를 참조하여 자석(947)이 연철 코어(941)에 통합되는 이른바 하이브리드 작동기로서의 구성의 경우, 본 발명에 따르는 "음의 강성"은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이 구성된 안내부에 의해서만 가능하다.
도 11의 (a) 및 도 11의 (e)는 본 발명에 따라 작동기의 고정자와 회전자 상의 코일과 자석의 개수 및/또는 배열체에 관해 서로 상이한 다른 구성을 도시하고, 본 발명에 따라 각각 바람직한 음의 강성을 설정 또는 달성하기 위해 상이한 힘-거리 특성이 이 변형예에 의해 실현될 수 있다. 코일 및/또는 자석의 개수 및 배열체의 대응하는 선택에 의해, 예를 들어 힘-거리 특성의 바람직한(예를 들어 사인 곡선) 프로파일 또는 구동 방향에서의 힘 성분과 이에 수직인 방향에서의 힘 성분("수직 힘") 사이의 바람직한 비를 목표 방식으로 설정할 수 있다.
구체적으로, 도 11의 (a)는 하나의 코일(51) 및 두 개의 자석(55, 56)을 포함하는 실시예를 도시하고, 도 11의 (b)는 두 개의 코일(61, 62) 및 두 개의 자석(65, 66)을 포함하는 실시예를 도시하고, 도 11의 (c)는 세 개의 코일(71, 72, 73) 및 두 개의 자석(75, 76)을 포함하는 실시예를 도시하고, 도 11의 (d)는 하나의 코일(81) 및 다수의 자석(85)을 포함하는 실시예를 도시하고, 도 11의 (e)는 하나의 코일(91) 및 이른바 할바흐(Halbach) 어레이(즉, 각각의 경우 자화 방향이 어레이의 길이방향 축 방향에서 90도 만큼 경사지는 영구 자석으로 구성되는 구성)의 형태의 자석 배열체(95)를 포함하는 실시예를 도시한다.
도 12는 EUV에서의 작동을 위해 설계되는 그리고 본 발명이 실현될 수 있는 마이크로리소그래피 투영 노광 기기의 구성을 단지 개략적으로 도시한다.
도 12에 예시된 마이크로리소그래피 투영 노광 장치(1)는 조명 장치(2) 및 투영 렌즈(3)를 포함하며, 여기서 조명 장치는 투영 렌즈(3)의 물체 평면(OP)을 조명한다. 플라즈마 방사원(4)에 의해 생성된 EUV 조명 광이 집광기 거울(5)을 통해 중간 초점면(IMI) 상으로 이동하고, 거기서부터, 상술된 실시예에 따라 작동을 위한 배열체로 구성될 수 있는, 필드 면 거울(6)을 통해 동공 면 거울(7) 상으로 이동한다. 동공 면 거울(7)로부터, 조명 광은 거울(8 내지 10)을 포함하는 전달 광학 유닛을 통해 이미지 형성될 구조체를 갖춘 마스크(레티클)가 배열되는 물체 평면(OP) 내로 이동한다. 마스크 구조체는 투영 렌즈(3)에 의해 투영 렌즈(3)의 이미지 평면(IP) 내에 위치되는 기판(웨이퍼)의 감광 코팅에 전사된다.
본 발명이 특정 실시예에 기초하여 기술되었지만, 예를 들어 개별 실시예의 특징의 조합 및/또는 교환에 의해 많은 변형 및 대안적인 실시예가 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백하다. 따라서, 그러한 변형 및 대안적인 실시예가 본 발명에 의해 부수적으로 포함되고, 본 발명의 범위가 첨부된 특허청구범위 및 그 등가물의 의미 내로만 제한되는 것은 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 당연하다.

Claims (19)

  1. 제1 및 제2 조인트를 포함하는 복수의 조인트, 제1 및 제2 광학 요소를 포함하는 복수의 광학 요소, 및 제1 및 제2 작동기를 포함하는 복수의 작동기를 포함하는 배열체이며,
    상기 제1 광학 요소는 상기 제1 조인트에 의해 제1 경사 축을 중심으로 경사 가능하고,
    상기 제2 광학 요소는 상기 제2 조인트에 의해 제2 경사 축을 중심으로 경사 가능하고,
    상기 제1 작동기는 제1 방향을 따라 상기 제1 광학 요소 상에 제1 힘을 작용시키도록 구성되고,
    상기 제2 작동기는 상기 제1 방향과 평행한 제2 방향을 따라 상기 제2 광학 요소 상에 제2 힘을 작용시키도록 구성되고,
    상기 제2 광학 요소는 상기 제2 방향과 수직한 제1 평면에 존재하고,
    상기 제2 작동기는 상기 제2 방향과 수직한 제2 평면에 존재하고,
    상기 제1 작동기의 전부는 상기 제1 및 제2 평면 사이에 존재하고,
    제3 평면은 상기 제2 방향과 평행하고, 및
    상기 제3 평면은 상기 제1 및 제2 작동기와 교차하는, 배열체.
  2. 제1항에 있어서,
    상이한 광학 요소에 할당된 작동기는 적어도 3개의 상이한 평면에 배열되는, 배열체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 요소에 할당된 상기 작동기는 적어도 4개의 상이한 평면에 배열되는, 배열체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광학 요소는 공통 평면에서 서로에 대해 인접한, 배열체.
  5. 제1항에 있어서,
    인접한 광학 요소에 할당된 작동기는 서로에 대해 부분적으로 중첩되는, 배열체.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 광학 요소에 있어서, 상기 광학 요소는, 상기 광학 요소에 할당된 작동기보다 작은 영역을 차지하는, 배열체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학 요소는 서로 독립적으로 조절 가능한, 배열체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학 요소는 적어도 두 개의 경사 축을 중심으로 경사 가능한, 배열체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학 요소는 두 개의 상호 수직인 경사 축을 중심으로 경사 가능한, 배열체.
  10. 제1항에 있어서,
    복수의 경사 레버를 추가로 포함하고, 각각의 광학 요소는 상기 광학 요소에 배열된 적어도 하나의 경사 레버를 갖고, 상이한 광학 요소에 할당된 경사 레버는 상이한 길이를 갖는, 배열체.
  11. 제1항에 있어서,
    각각의 작동기는,
    자석을 포함하는 회전자와, 및
    상기 작동기의 사용 중에 전류가 인가될 수 있는 코일을 포함하는 고정자를 포함하는, 배열체.
  12. 제11항에 있어서,
    각각의 작동기에 있어서,
    상기 고정자는 연철 코어를 포함하고, 및
    상기 자석과 상기 연철 코어 사이의 중첩도는 모든 작동기가 단일 공통 평면에 존재하는 배열과 비교하여 큰, 배열체.
  13. 제1항에 있어서,
    각각의 작동기에 있어서, 개별 작동기에 의해 개별 광학 요소에 가해지는 힘은 모든 작동기가 단일 공통 평면에 존재하는 배열과 비교하여 크도록 구성되는, 배열체.
  14. 제1항에 있어서,
    각각의 광학 요소에 있어서, 상기 광학 요소에 대응하는 조인트는 조인트 강성을 가지고, 각각의 광학 요소에 대응하는 작동기는 상기 조인트 강성을 적어도 부분적으로 보상하는 작동기 강성을 갖는, 배열체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소는 면 거울인, 배열체.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광학 요소는 마이크로리소그래피 광학 시스템인, 배열체.
  17. 제1항의 배열체를 포함하는 투영 노광 기기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 투영 노광 기기는 30nm 미만의 작동 파장을 갖는 광에서 작동하도록 설계되는, 투영 노광 기기.
  19. 제1 및 제2 조인트, 제1 및 제2 광학 요소, 및 제1 및 제2 작동기를 포함하는 배열체이며,
    상기 제1 광학 요소는 상기 제1 조인트에 의해 제1 경사 축을 중심으로 경사 가능하고,
    상기 제2 광학 요소는 상기 제2 조인트에 의해 제2 경사 축을 중심으로 경사 가능하고,
    상기 제1 작동기는 제1 방향을 따라 상기 제1 광학 요소 상에 제1 힘을 작용시키도록 구성되고,
    상기 제2 작동기는 상기 제1 방향과 평행한 제2 방향을 따라 상기 제2 광학 요소 상에 제2 힘을 작용시키도록 구성되고,
    상기 제2 방향과 수직하고 상기 제2 작동기와 교차하는 각각의 평면은 상기 제1 작동기와 교차하지 않는, 배열체.
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