KR102278378B1 - 모터 조립체, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

모터 조립체, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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안토니우스 프란치스코스 요하네스 데 그루트
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에이에스엠엘 네델란즈 비.브이.
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Abstract

구동 방향으로 대상물을 구동하기 위한 모터 조립체가 설명되며, 모터 조립체는: 복수의 리니어 모터들 -각각의 모터는 구동 방향으로 구동력을 발생시키도록 구성되고, 리니어 모터들 각각은: 구동력을 발생시키기 위한 제 1 전자기 조립체, 및 제 1 전자기 조립체와 상호작동하도록 구성된 제 2 전자기 조립체를 포함하며, 제 1 전자기 조립체 및 제 2 전자기 조립체는 서로 마주하고 구동 방향과 수직인 방향으로 서로 간의 갭을 정의함- ; 제 1 전자기 조립체들을 공통 부재에 연결하기 위한 제 1 인터페이스; 제 2 전자기 조립체들을 구동될 대상물에 연결하기 위한 제 2 인터페이스를 포함하고, 제 1 전자기 조립체들 및 제 2 전자기 조립체들은 구동 방향에 수직인 방향으로 쌓이며, 제 1 및 제 2 인터페이스들 중 적어도 하나는 구동 방향에 수직인 방향으로 각각의 제 1 전자기 조립체들과 제 2 전자기 조립체들 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성된다.

Description

모터 조립체, 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법
본 출원은 2016년 10월 21일에 출원된 EP 출원 16195045.6의 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에서 그 전문이 인용참조된다.
본 발명은 모터 조립체(motor assembly), 리소그래피 장치 및 디바이스를 제조하는 방법에 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. 그 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, 한 개 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. 알려진 리소그래피 장치는, 한 번에 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 또는 역-평행 방향(anti-parallel)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다. 기판에 대해 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키기 위해, 패터닝 디바이스 및 기판은 예를 들어 평면 또는 선형 전자기 모터들을 포함한 위치설정 디바이스들에 의해 변위되는 대상물 테이블들에 장착된다. 스루풋 기대들을 충족시키기 위해, 흔히 이러한 모터들의 높은 힘 밀도(force density)가 기대된다. 현재 이용가능한 전자기 모터들은 아직 기대 이하인 힘 밀도를 가질 수 있다.
알려진 전자기 모터들에 비해 개선된 힘 밀도를 갖는 모터 조립체를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 구동 방향으로 대상물을 구동하기 위한 모터 조립체가 제공되며, 모터 조립체는:
복수의 리니어 모터(linear motor)들 -각각의 모터가 구동 방향으로 구동력을 발생시키도록 구성되고, 리니어 모터들 각각은:
구동력을 발생시키기 위한 제 1 전자기 조립체, 및 제 1 전자기 조립체와 상호작동하도록 구성된 제 2 전자기 조립체를 포함하며, 제 1 전자기 조립체 및 제 2 전자기 조립체는 서로 마주하고 구동 방향과 수직인 방향으로 서로 간의 갭을 정의함- ;
제 1 전자기 조립체들을 공통 부재(common member)에 연결하기 위한 제 1 인터페이스(interface);
제 2 전자기 조립체들을 구동될 대상물에 연결하기 위한 제 2 인터페이스를 포함하고,
제 1 전자기 조립체들 및 제 2 전자기 조립체들은 구동 방향에 수직인 방향으로 쌓이며(stack), 제 1 및 제 2 인터페이스들 중 적어도 하나는 구동 방향에 수직인 방향으로 각각의 제 1 전자기 조립체들과 제 2 전자기 조립체들 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 구동 방향으로 대상물을 구동하기 위한 모터 조립체가 제공되며, 모터 조립체는:
제 1 전자기 조립체 및 제 2 전자기 조립체 -제 2 전자기 조립체는 구동 방향으로 제 1 구동력을 발생시키기 위해 제 1 전자기 조립체와 상호작동하도록 구성된 제 1 전자기 서브-조립체, 및 구동 방향으로 제 2 구동력을 발생시키기 위해 제 1 전자기 조립체와 상호작동하도록 구성된 제 2 전자기 서브-조립체를 포함하고, 제 1 전자기 서브-조립체는 제 1 전자기 조립체의 제 1 표면과 마주하여 구동 방향에 수직인 방향으로 제 1 전자기 조립체와 제 2 전자기 조립체 사이에 제 1 갭을 정의하고, 제 2 전자기 서브-조립체는 제 1 전자기 조립체의 제 2 표면과 마주하여 구동 방향에 수직인 방향으로 제 1 전자기 조립체와 제 2 전자기 조립체 사이에 제 2 갭을 정의함- ;
제 1 전자기 조립체를 공통 부재 및 구동될 대상물 중 하나에 연결하기 위한 제 1 인터페이스;
제 2 전자기 조립체를 공통 부재 및 구동될 대상물 중 다른 하나에 연결하기 위한 제 2 인터페이스를 포함하고,
제 1 전자기 조립체, 제 1 전자기 서브-조립체 및 제 2 전자기 서브-조립체는 구동 방향에 수직인 방향으로 쌓이며, 제 2 인터페이스는 구동 방향에 수직인 방향으로 제 1 및 제 2 전자기 서브-조립체들 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면,
방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템;
패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체;
기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블; 및
기판의 타겟부 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템을 포함하는 리소그래피 장치가 제공되고,
리소그래피 장치는 지지체 또는 기판 테이블을 위치시키기 위한 앞서 설명된 것들 중 어느 하나와 같은 모터 조립체를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 본 발명에 따른 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
이제 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 2a 및 도 2b는 본 기술분야에서 알려진 바와 같은 리니어 모터들의 단면도;
도 3은 본 기술분야에서 알려진 바와 같은 양측식 리니어 모터의 단면도;
도 4는 베어링을 포함한, 본 기술분야에서 알려진 바와 같은 리니어 모터의 단면도;
도 5는 본 발명에 따른 모터 조립체의 제 1 실시예의 단면도;
도 6은 본 발명에 따른 모터 조립체의 제 2 실시예의 단면도;
도 7은 본 발명에 따른 모터 조립체의 일 실시예의 자석 지지 구조체의 평면도;
도 8은 본 발명에 따른 모터 조립체의 제 3 실시예의 단면도;
도 9는 본 발명에 따른 모터 조립체의 제 4 실시예의 단면도;
도 10은 본 발명에 따른 모터 조립체의 제 5 실시예의 단면도;
도 11은 본 발명에서 적용될 수 있는 바와 같은 유연한 인터페이스 구성(flexible interface arrangement)들의 상이한 단면도; 및
도 12는 본 발명에 따른 모터 조립체의 제 6 실시예의 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 리소그래피 장치는 조명 시스템(IL), 지지 구조체(MT), 기판 테이블(WT) 및 투영 시스템(PS)을 포함한다. 조명 시스템(IL)은 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하도록 구성된다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스(MA)를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된다. 기판 테이블(WT)은 기판(W), 예를 들어 레지스트-코팅된 웨이퍼를 유지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 기판(W)을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된다. 투영 시스템(PS)은 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된다.
조명 시스템(IL)은 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.
조명 시스템(IL)은 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔(B)을 수용한다. 예를 들어, 방사선 소스(SO)가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 방사선 소스(SO) 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔(B)은 예를 들어 적절한 지향 거울들 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 방사선 소스(SO)로부터 조명 시스템(IL)으로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 방사선 소스(SO)가 수은 램프인 경우, 방사선 소스(SO)는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 방사선 소스(SO) 및 조명 시스템(IL)은, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고 칭해질 수 있다.
조명 시스템(IL)은 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명 시스템(IL)의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명 시스템(IL)은 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 조명 시스템(IL)은 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔(B)을 컨디셔닝하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "방사선 빔"이라는 용어는 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔뿐만 아니라, (예를 들어, 365, 355, 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.
지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스(MA)를 유지한다. 지지 구조체(MT)는 패터닝 디바이스(MA)를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기, 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체(MT)는, 패터닝 디바이스(MA)가 예를 들어 투영 시스템(PS)에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판(W)의 타겟부(C)에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는 데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판(W)의 타겟부(C) 내의 원하는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부(C)에 생성될 디바이스 내의 특정 기능 층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스(MA)는 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 타입들, 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 빔(B)에 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 명세서에 도시된 바와 같이, 리소그래피 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 리소그래피 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 테이블들(및/또는 2 이상의 마스크 테이블들)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가적인 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다. 기판(W)을 유지하는 대신에, 적어도 하나의 센서를 유지하기 위해 추가적인 테이블이 배치될 수 있다. 적어도 하나의 센서는 투영 시스템(PS)의 속성을 측정하는 센서, 센서에 대한 패터닝 디바이스(MA) 상의 마커의 위치를 검출하는 센서, 또는 여하한의 다른 타입의 센서일 수 있다. 추가적인 테이블은, 예를 들어 투영 시스템(PS)의 일부분 또는 리소그래피 장치의 여하한의 다른 부분을 세정하는 세정 디바이스를 포함할 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판(W)의 적어도 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮일 수 있는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 패터닝 디바이스(MA)와 투영 시스템(PS) 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "침지"라는 용어는 기판(W)과 같은 구조체가 액체 내에 잠겨야 함을 의미하는 것이라기보다는, 단지 액체가 노광 시 투영 시스템(PS)과 기판(W) 사이에 놓인다는 것을 의미한다.
방사선 빔(B)은 지지 구조체(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(MA) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스(MA)에 의해 패터닝된다. 지지 구조체(MT)를 가로질렀으면, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하며, 이는 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(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 위치설정기(PM) 및 (도 1에 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(MA)를 정확히 위치시키는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조체(MT)의 이동은 장-행정 모듈(long-stroke module) 및 단-행정 모듈(short-stroke module)의 도움으로 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 장-행정 모듈은 제한된 정확성(개략 위치설정)으로 큰 범위에 걸쳐 지지 구조체(MT)의 이동을 제공하는 반면, 단-행정 모듈은 높은 정확성(미세 위치설정)으로 작은 범위에 걸쳐 장-행정 모듈에 대한 지지 구조체(MT)의 이동을 제공한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 지지 구조체(MT)는 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 리소그래피 장치는 제 1 위치설정기(PM) 또는 제 2 위치설정기(PW)의 일부로서 본 발명에 따른 모터 조립체를 포함할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 모터 조립체는 유리하게는 비교적 큰 범위에 걸친 지지 구조체(MT)의 이동을 위한 장행정 이동자(long stroke mover)로서 적용될 수 있다.
패터닝 디바이스(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1, M2) 및 기판 정렬 마크들(P1, P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 비록, 예시된 기판 정렬 마크들(P1, P2)은 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그들은 타겟부(C)들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다. 기판 정렬 마크들(P1, P2)은 타겟부(C)들 사이의 공간들 내에 위치되는 경우, 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다. 이와 유사하게, 패터닝 디바이스(MA) 상에 1보다 많은 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들(M1, M2)은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음 모드들 중 적어도 하나에서 사용될 수 있다:
제 1 모드, 스텝 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔(B)에 부여된 전체 패턴은 한 번에 타겟부(C) 상으로 투영된다[즉, 단일 정적 노광(single static exposure)]. 그 후, 기판 테이블(WT)은 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.
제 2 모드, 스캔 모드에서, 지지 구조체(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다[즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)]. 지지 구조체(MT)에 대한 기판 테이블(WT)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 타겟부(C)의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부(C)의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
제 3 모드에서, 지지 구조체(MT)는 프로그램가능한 패터닝 디바이스(MA)를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔(B)에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상으로 투영되는 동안 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스(MA)는 기판 테이블(WT)의 매 이동 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.
리소그래피 장치는 설명되는 액추에이터들 및 센서들을 제어하는 제어 유닛을 더 포함한다. 또한, 제어 유닛은 리소그래피 장치의 작동에 관련된 원하는 계산들을 구현하는 신호 처리 및 데이터 처리 능력을 포함한다. 실제로, 제어 유닛은 많은 서브-유닛들의 시스템으로서 실현될 것이다. 각각의 서브-유닛은 실시간 데이터 획득, 처리 및/또는 리소그래피 장치 내의 구성요소의 제어를 다룰 수 있다. 예를 들어, 하나의 서브-유닛이 제 2 위치설정기(PW)의 서보 제어(servo control)에 지정될 수 있다. 별도의 서브-유닛들이 단-행정 모듈 및 장-행정 모듈, 또는 상이한 축선들을 다룰 수 있다. 또 다른 서브-유닛이 위치 센서(IF)의 판독에 지정될 수 있다. 리소그래피 장치의 전체 제어는 서브-유닛들, 조작자들 및 리소그래피 제조 공정에서 수반되는 다른 장치들과 통신하는 중앙 처리 유닛에 의해 제어될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
본 발명은, 예를 들어 대상물 테이블들, 예컨대 패터닝 디바이스 또는 기판을 유지하는 대상물 테이블들을 변위시키거나 위치시키기 위해 리소그래피 장치에 적용될 수 있는 모터 조립체에 관한 것이다.
이러한 대상물 테이블들을 구동하기 위해 다양한 타입의 리니어 모터들이 적용되었다. 알려진 전자기 모터들은 통상적으로 구동 방향으로 구동력을 발생시키기 위해 제 2 전자기 조립체와 상호작동하도록 구성되는 제 1 전자기 조립체를 포함한다. 일 예시로서, 제 1 전자기 조립체는 예를 들어 영구 자석들의 어레이를 포함하는 자석 조립체 -상기 어레이는 구동 방향으로 연장됨- 일 수 있는 반면, 제 2 전자기 조립체는 예를 들어 강자성 부재(ferromagnetic member)와 같은 자기 부재에 장착되는 코일들의 어레이를 포함하는 코일 조립체일 수 있다. 이러한 구성에서, 코일 조립체의 코일들은 전형적으로 자석 조립체의 영구 자석들에 마주하도록 구성되고 배치되어, 예를 들어 예압 공기 베어링 등에 의해 코일 조립체와 자석 조립체 사이에서 (코일 조립체 또는 자석 조립체의 외표면에 평행한 평면에 수직인 방향으로의) 갭이 유지된다.
이러한 리니어 모터들이 도 2a 및 도 2b에 개략적으로 도시되어 있다. 도 2a는 코일 조립체(210) 및 자석 조립체(220)를 포함하는 리니어 모터(200)의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 코일 조립체(210)는 부재(210.4), 예를 들어 강자성 부재 상에 장착되는 3 개의 코일들(210.1, 210.2 및 210.3)의 어레이를 포함한다. 자석 조립체(220)는 부재(220.2), 예를 들어 강자성 부재 상에 장착되는 교대 자화(alternatingly magnetized) 영구 자석들(220.1)의 어레이를 포함한다. 나타낸 바와 같이, 코일 조립체의 코일들(210.1, 210.2 및 210.3)은 자석 조립체의 자석들에 마주하고, 에어갭, 모터 갭 또는 갭이라 칭해지는 거리(d)만큼 분리된다. 거리(d)는 갭(d)라고 더 칭해진다. 작동 동안, 코일 조립체(210)의 코일들에 영구 자석들(220.1)에 의해 생성되는 자기장과 상호작용하는 전류가 제공되어, 힘 예를 들어 구동 방향, 예컨대 Y-방향으로의 힘을 발생시킨다. 나타낸 바와 같은 실시예에서, 코일 조립체(210)는 예를 들어 구동 방향, 즉 Y-방향으로 변위되어야 하는 대상물(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 자석 조립체(220)와 코일 조립체(210) 사이의 갭(d)을 유지하기 위해, 예압 가스 베어링과 같은 베어링(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.
대안적인 구성에서, 도 2b에 나타낸 바와 같이, 리니어 모터(250)는 예를 들어 Y-방향을 이동될 대상물에 연결될 수 있는 자석 조립체(260)를 가질 수 있는 한편, 모터(250)의 코일 조립체(270)는 예를 들어 프레임에 장착되어 정지상태로 유지되거나, 이에 가해지는 반력으로 인해 반대 방향으로 변위시키도록 구성되며, 이러한 구성은 밸런스 매스 구성(balance mass arrangement)이라고 알려져 있다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같은 이러한 모터들, 즉 단일 코일 조립체에 마주하는 단일 자석 조립체를 갖는 모터들은 전형적으로 단측식 리니어 모터들이라고 칭해진다.
이러한 모터들에 대한 상이한 개선들이 모터의 힘 밀도를 증가시키기 위해 제안되었다. 본 발명의 의미 내에서, 리니어 모터의 힘 밀도는 이동하는 모터 질량체의 킬로그램당 이용가능한 파워를 지칭하며, 이동하는 모터 질량체는 변위되어야 하는 대상물에 연결되는 모터 부분(코일 조립체 또는 자석 조립체)의 질량체를 지칭한다.
도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같은 리니어 모터들의 성능을 증가시키기 위해, 예를 들어 코일 조립체에 의해 감지되는 바와 같은 자기장을 증가시키는 것이 제안된다. 이는, 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 2 개의 자석 조립체들에 의해 코일 조립체를 둘러쌈으로써 수행될 수 있다. 도 3은 본 기술분야에서 알려진 바와 같은 리니어 모터의 라인 B-B'를 따라 취해진 XZ 단면도 및 라인 A-A'를 따라 취해진 YZ 단면도를 개략적으로 나타낸다. 모터(300)는 (구동 방향, 즉 Y-방향으로 서로 인접하여 배치된 3 개의 코일들을 포함하는) 코일 조립체(310), 및 코일 조립체(310)의 양측에 제공되는, 예를 들어 도 2a의 자석 조립체(210)와 유사한 한 쌍의 자석 조립체들(320.1 및 320.2)을 포함한다. 이렇게 함으로써, 코일 조립체(310)에 의해 감지되는 바와 같은 자기장이 증가될 수 있다. 대안적으로, 2 개의 코일 조립체들에 의해 둘러싸이는 자석 조립체가 제공될 수 있다. 이러한 모터에서, 구동 방향에 수직인 방향(도면에서 Z-방향)으로의 2 개의 갭들, 즉 코일 조립체(310)와 자석 조립체(320.1) 사이의 갭(d1) 및 코일 조립체(310)와 자석 조립체(320.2) 사이의 갭(d2)이 식별될 수 있다. 나타낸 바와 같은 실시예에서, 자석 조립체들(320.1, 320.2)은 자석 조립체들(320.1, 320.2)을 이격된 채로 유지하도록 구성되는 부재(330) 상에 장착되어, 갭들(d1 및 d2)이 코일 조립체(310)와 자석 조립체들(320.1, 320.2) 사이에서 실현되도록 한다. 또한, 부재(330)는 Y-방향으로 자석들의 위치들을 동기화하고 위치들을 실질적으로 일정하게 유지하는 역할을 한다. 이러한 모터들은 양측식 리니어 모터들 또는 U-채널 모터들이라고도 할 수 있다.
이러한 모터의 힘 밀도는 도 2a 및 2b에 나타낸 바와 같은 디자인에 비해 개선되지만, 얻을 수 있는 개선이 여전히 다소 제한된다.
얻을 수 있는 개선이 다소 제한되는 이유들 중 하나는, 단측식 리니어 모터들과 비교하여, 이러한 양측식 리니어 모터의 두 갭들, 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같은 갭들(d1, d2)을 원하는 한계들 내에서 유지하는 것이 불가능하지는 않더라도 어려울 수 있다는 것이다. 이러한 관점에서, 리니어 모터의 힘 밀도는 자석 조립체와 코일 조립체 사이의 갭(d)에 의해 강하게 영향을 받는다는 것에 주목할 수 있다. 특히, 모터의 힘 밀도와 관련하여, 코일 조립체와 자석 조립체 사이의 갭(d)을 가능한 한 작게 유지하는 것이 유리하다.
당업자라면, 단측식 리니어 모터에서의 자석 조립체와 코일 조립체 사이의 갭(d)은 예압 베어링에 의해 정확히 제어되고 비교적 작은 값으로 유지될 수 있음을 이해할 것이다. 도 4는 이러한 베어링을 포함하는 단측식 리니어 모터(400)의, 구동 방향에 수직인 평면에서의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 4는 코일 조립체(410) 및 자석 조립체(420)를 개략적으로 나타낸다. 코일 조립체(410)는 강자성 부재(410.2)에 장착된 코일(410.1)을 포함하는 반면, 자석 조립체(420)는 부재(420.2), 예를 들어 강자성 부재에 장착된 영구 자석(420.1)을 포함한다. 또한, 도 4는 코일 조립체 및 자석 조립체를 Z-방향으로, 즉 구동 방향에 수직으로 이격된 채로 유지하도록 구성되는 베어링(430)을 개략적으로 나타내며, 이에 의해 코일 조립체(410)의 코일(410.1)과 자석 조립체(420)의 자석(420.1) 사이의 갭(d)을 생성한다. 이러한 베어링(430)은, 예를 들어 영구 자석(420.1)과 강자성 부재(410.2) 사이의 인력에 의해 예압(pre-load)되는, 예를 들어 예압 공기 베어링일 수 있다. 이렇게 함으로써, Z-방향에서 비교적 높은 강성도, 예를 들어 1e8 내지 1e9 N/m를 갖고 비교적 작은 에어갭 또는 갭(d)의 적용을 가능하게 하는 베어링이 생성될 수 있다. 특히, 이러한 예압 베어링들을 사용하여, 예를 들어 0.5 mm 이하의 갭(d)이 실현될 수 있다.
예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같은 양측식 리니어 모터의 경우, 코일 조립체와 코일 조립체 양측의 자석 조립체들 사이의 갭들(d1, d2)의 크기는 자석 조립체들이 서로로부터 분리되는 거리, 및 이에 따라 자석 조립체들이 서로에 대해 장착되는 방식에 의존한다. 이와 관련하여, 자석 조립체들을 장착함에 있어서 기계적 공차들 및 이용가능한 정확성들로 인해, 갭들(d1 및 d2)은 전형적으로 단측식 리니어 모터에 적용될 수 있는 갭(d)보다 클 것으로 제시된다. d1 및 d2에 대한 전형적인 값들은, 예를 들어 1 내지 1.5 mm의 범위 내에 있을 수 있다.
리니어 모터들의 힘 밀도를 더 개선하기 위해, 본 발명은 대상물 테이블과 같은 대상물을 구동하기 위한 구동력들을 생성하기 위해 복수의 코일 조립체들과 각각 상호작동하도록 구성되는 복수의 자석 조립체들을 포함하는 모터 조립체를 제공하고, 이에 의해 상호작동하는 자석 조립체들과 코일 조립체들 사이의 갭들이 더 정확하게 제어될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 모터 조립체는 구동 방향으로 힘을 발생시키도록 상호작동하는 복수의 제 1 및 제 2 전자기 조립체들의 스택 구성인 것으로 간주될 수 있다. 이러한 구성에서, 각각의 제 1 전자기 조립체 및 상호작동하는 제 2 전자기 조립체 쌍은 구동 방향에 수직인 방향으로 조립체들 사이의 갭을 갖는 모터 조립체의 리니어 모터로 간주될 수 있다. 본 발명에 따르면, 각각의 제 1 전자기 조립체 및 상호작동하는 제 2 전자기 조립체 쌍 사이의 갭을 유지하기 위한 베어링이 제공된다. 본 발명의 의미 내에서, 전자기 조립체에 대한 언급은, 예를 들어 영구 자석들의 어레이를 포함하는 자석 조립체 또는, 예를 들어 코일들의 어레이를 포함하는 코일 조립체를 지칭할 수 있다는 것을 유의한다. 본 발명에 따르면, 제 1 전자기 조립체들은 구동되어야 하는 대상물에 제 1 전자기 조립체들을 연결하도록 구성되는 제 1 인터페이스에 연결되는 한편, 제 2 전자기 조립체들은 공통 부재, 예를 들어 프레임 또는 베이스 또는 밸런스 매스 구성부에 제 2 조립체들을 연결하도록 구성되는 제 2 인터페이스에 연결된다.
본 발명에 따르면, 제 1 및 제 2 인터페이스들 중 적어도 하나는 구동 방향에 수직인 방향으로 각각의 제 1 전자기 조립체들 및 제 2 전자기 조립체들 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성된다. 제 1 인터페이스(530)는 제 1 전자기 조립체들 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 제 2 인터페이스(540)는 제 2 전자기 조립체들 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 결과로서, 각 쌍의 상호작동하는 전자기 조립체들 사이에 배치되는 갭들은 더 쉽게 유지될 수 있고 독립적으로 제어될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 조립체의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 모터 조립체(500)는 제 1 코일 조립체(522)와 상호작동하도록 구성되고 배치되는 제 1 자석 조립체(512)를 포함하는 제 1 리니어 모터를 포함한다. 또한, 조립체(500)는 제 2 코일 조립체(524)와 상호작동하도록 구성되고 배치되는 제 2 자석 조립체(514)를 포함하는 제 2 리니어 모터를 포함한다. 나타낸 바와 같은 실시예에서, 자석 조립체들(512, 514)은 각각 도면의 평면에 수직인 방향으로 서로 인접하여 배치되고 각각의 부재들(512.2 및 514.2)에 장착되는 영구 자석들의 어레이(512.1, 514.1)를 포함한다. 나타낸 바와 같은 실시예에서, 코일 조립체들(522, 524)은 각각 도면의 평면에 수직인 방향으로 서로 인접하여 배치되고 각각의 부재들(522.2 및 524.2), 예를 들어 강자성 부재에 장착되는 코일들의 어레이(522.1, 524.1)를 포함한다. 모터 조립체(500)는 자석 조립체들(512, 514)을 대상물(550), 예를 들어 도면의 평면에 수직인 구동 방향으로 구동되어야 하는 대상물 테이블에 연결하도록 구성되는 제 1 인터페이스(530)를 더 포함한다. 또한, 모터 조립체(500)는 나타낸 바와 같은 실시예에서 코일 조립체들(522, 524)을 단단히 커플링하도록 구성되는 제 2 인터페이스(540)를 더 포함한다. 이러한 인터페이스(540)는 프레임 또는 다른 고정 구조체에 더 커플링될 수 있거나, 밸런스 매스에 커플링될 수 있다.
나타낸 실시예에서, 인터페이스(530)는 구동 방향에 수직인 방향, 특히 Z-방향으로 코일 조립체들(522, 524)의 서로에 대한 변위를 가능하게 하도록 구성된다. 더 구체적으로, 나타낸 실시예에서, 인터페이스(530)는 자석 조립체들을 대상물(550)에 연결하기 위한 리프 스프링들(530.1 및 530.2)을 포함한다. 도 5에 개략적으로 나타낸 모터 조립체의 실시예는 제 1 자석 조립체(512) 및 제 1 코일 조립체(522)를 이격되게 유지하도록 구성되고 배치되는 제 1 베어링(562), 및 제 2 자석 조립체(514) 및 제 2 코일 조립체(524)를 이격되게 유지하도록 구성되고 배치되는 제 2 베어링(564)을 더 포함한다. 이러한 베어링들은, 예를 들어 예압 공기 베어링 등일 수 있다. 이 베어링들에 의해, 자석 조립체들(512, 514) 및 상호작동하는 코일 조립체들(522, 524) 사이의 갭들(d1 및 d2)이 작동 동안 유지될 수 있다.
도 3에 개략적으로 나타낸 바와 같은 양측식 리니어 모터와 비교하여, 도 5에 개략적으로 나타낸 바와 같은 모터 조립체(500)는 코일 조립체들(522, 524)이 서로 이격되어 장착되는 거리에 관계없이, 자석 조립체들과 상호작동하는 코일 조립체들 사이의 갭들(d1, d2)이 제어되고 비교적 작게 유지될 수 있도록 한다. Z-방향으로 자석 조립체들(512 및 514)의 서로에 대한 변위를 가능하게 하는 인터페이스(530)의 유연성으로 인해, 자석 조립체들(512, 514)은 각각의 코일 조립체들(522, 524)의 Z-위치를 독립적으로 '따를' 수 있게 되고, 이에 따라 자석 조립체들(512, 514)과 상호작동하는 코일 조립체들(522, 524) 사이의 정확하고 작은 갭(d1, d2)을 유지할 수 있다. 다르게 표현하면, Z-방향으로의 코일 조립체들(522, 524) 사이의 거리가 Y-방향(Y-방향은 XZ-평면에 수직임)을 따라 변동하는 경우, 갭들(d1 및 d2)은 Z-방향으로의 자석 조립체들(512, 514)의 변위 또는 변위가능성으로 인해 여전히 유지될 수 있다. 따라서, Z-방향으로의 코일 조립체들 사이의 거리의 Y-방향을 따르는 변동이 자석 조립체들(512, 514) 사이의 갭(d3)의 변동만을 유도할 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 모터 조립체(600)의 더 상세한 단면도를 개략적으로 나타낸다. 도 6은 제 1 코일 조립체(622)와 상호작동하도록 구성되고 배치되는 제 1 자석 조립체(612)를 포함하는 제 1 리니어 모터를 갖는 모터 조립체(600)를 개략적으로 도시한다. 또한, 조립체(600)는 제 2 코일 조립체(624)와 상호작동하도록 구성되고 배치되는 제 2 자석 조립체(614)를 포함하는 제 2 리니어 모터를 포함한다. 나타낸 실시예에서, 자석 조립체들(612, 614)은 각각 도면의 평면에 수직인 방향으로 서로 인접하여 배치되고 각각의 부재들(612.2 및 614.2)에 장착되는 영구 자석들의 어레이(612.1, 614.1)를 포함한다. 나타낸 실시예에서, 부재들(612.2 및 614.2)은 내부에 보강 리브(reinforcement rib)들을 갖는 개방된 박스 구조체를 갖는 경량 구조체이다(예를 들어, 이후 참조). 도 6의 단면도는, 예를 들어 개방된 박스 구조체 부재들(612.2 및 614.2)의 저부들(B), 구조체들의 측벽들(S) 및 일부 보강 리브들(R)을 나타낸다. 이러한 개방된 박스 구조체(612.2, 614.2)는, 예를 들어 알루미늄 부분, 예를 들어 알루미늄 5083으로부터의 밀링(milling)에 의해 기계가공될 수 있다. 이 재료는 비교적 낮은 밀도, 비교적 높은 피로 강도 및 우수한 기계가공 속성을 갖는다. 나타낸 실시예에서, 자석 어레이들(612.1, 614.1)은 구조체들(612.2, 614.2)의 저부들(B)에 부분적으로 박힌다. 나타낸 실시예에서, 코일 조립체들(622, 624)은 각각 도면의 평면에 수직인 방향으로 서로 인접하여 배치되는 코일들의 어레이(622.1, 624.1)를 포함한다. 나타낸 실시예에서, 코일 어레이들(622.1, 624.1)은 코일 조립체들(622, 624)의 부재들(622.4 및 624.4)에 장착되는 코일 유닛들(622.3, 624.3)에 각각 장착되어, 상기 부재들(622.4 및 624.4)이 밸런스 매스로서 작용할 수 있다. 나타낸 실시예에서, 코일 조립체들(622, 624)에는 작동 동안 자석 어레이들의 자석들 및 코일 어레이들의 코일들에 의해 생성되는 자기장을 안내하기 위한 강자성 부재들(백-아이언이라고도 함)(622.2, 624.2)이 더 제공된다. 또한, 모터 조립체(600)는 자석 조립체들(612, 614)을 대상물(650), 예를 들어 도면의 평면에 수직인 구동 방향으로 구동되어야 하는 대상물 테이블에 연결하도록 구성되는 제 1 인터페이스(630)를 포함한다. 또한, 모터 조립체(600)는 나타낸 실시예에서 코일 조립체들(622, 624)을 단단히 커플링하도록 구성되는 제 2 인터페이스(640)를 포함한다. 이러한 인터페이스(640)는 프레임 또는 다른 고정 구조체에 더 커플링될 수 있거나, 이는 밸런스 매스에 커플링될 수 있거나, 또는 이는 밸런스 매스 또는 그 일부분을 구성할 수 있다. Y-방향으로, 즉 도면의 평면에 수직으로 코일 조립체들에 대한 인터페이스(630) 및 자석 조립체들의 변위를 가능하게 하기 위해, 인터페이스에 어퍼처(aperture: 640.1)가 제공되며, 어퍼처는 Y-방향으로 연장된다.
나타낸 실시예에서, 인터페이스(630)는 구동 방향에 수직인 방향, 특히 Z-방향으로 코일 조립체들(622, 624)의 서로에 대한 변위를 가능하게 하도록 구성된다. 더 구체적으로, 나타낸 실시예에서, 인터페이스(630)는 자석 조립체들을 대상물(650)에 연결하기 위한 리프 스프링들(630.1 및 630.2)을 포함한다. 나타낸 바와 같은 구성에서, 리프 스프링들(630.1 및 630.2)은 Z-방향으로 대상물(650)과 자석 조립체들(612, 614) 사이에 유연한 연결을 제공하는 한편, X-방향 및 도면의 XZ-평면에 수직인 구동 방향, 즉 Y-방향으로는 실질적으로 단단한 연결을 제공한다. 바람직한 실시예에서, 리프 스프링들(630.1 및 630.2)은 점선으로 표시된 바와 같이 자석 어레이들(612.1, 614.1)의 힘의 중심(CoF)을 통하는 평면에 제공된다. 나타낸 실시예에서, 개방된 박스 구조체 부재(612.2)의 저부(B)도 리프 스프링(630.1)과 동일 평면에 있다. 도 6에 개략적으로 나타낸 모터 조립체의 실시예는 제 1 자석 조립체(612) 및 제 1 코일 조립체(622)를 이격되게 유지하도록 구성되고 배치되는 제 1 베어링(662), 및 제 2 자석 조립체(614) 및 제 2 코일 조립체(624)를 이격되게 유지하도록 구성되고 배치되는 제 2 베어링(664)을 더 포함한다. 이러한 베어링들은, 예를 들어 예압 공기 베어링 등일 수 있다. 베어링들은, 예를 들어 공기와 같은 가스가 공급되는 다공성 베어링 패드(porous bearing pad)들을 포함할 수 있다. 나타낸 실시예에서, 자석 조립체들(612, 614)의 자석 어레이들과 코일 조립체들의 각각의 백-아이언들(622.2, 624.2) 사이에 인력이 발생할 것이다. 이러한 인력은 베어링들(662, 664)에 대한 예압으로서 작용할 수 있다.
도 7은 도 6의 구조체(614.2)의 평면도(즉, XY-평면에서의 도면)를 개략적으로 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 구조체는 측벽들(S) 및 보강 리브들(R)을 갖는 개방된 박스 구조체를 갖는다. 점선(710)은 도 6의 자석 조립체(614)를 얻기 위해, 구조체에 장착되는 자석 어레이(614.1)의 위치를 개략적으로 나타낸다. 또한, 도 7은 구조체(614.2)에 연결되는 리프 스프링(630.2)을 나타낸다. 일 실시예에서, 리프 스프링(630.2) 및 구조체(614.2)는, 예를 들어 알루미늄 재료 조각에서 시작하는 단일 조각으로서 기계가공될 수 있다.
또한, 도 7은 베어링(664)으로의 가스 공급을 수용하기 위한 구조체(614.2) 내의 4 개의 어퍼처들(720)을 개략적으로 나타낸다. 4 개의 베어링 패드들의 사용 때문에, 나타낸 실시예에서, 주행면(running surface: 624.6)(도 6 참조) 상의 베어링(664)의 위치설정은 과잉 결정(overdetermine)된다. 이를 완화하거나 극복하기 위해, Y-축 또는 X-축 또는 둘 모두에 대해 비교적 낮은 비틀림 강성으로 구조체(614.2)를 디자인하는 것이 유리할 수 있다. 개방된 박스 구조체는 특히 Y-축 및 X-축에 대한 비교적 낮은 비틀림 강성을 제공하는 데 적합할 수 있다. 대안적으로, 상기 축에 대해 비교적 높은 굽힘 강성을 갖는 것으로서 구조체를 디자인하는 것이 바람직할 수 있다.
도 5 및 도 6에 이미 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 조립체의 구성은 상호작동하는 코일 조립체들과 자석 조립체들 사이의 갭들의 독립적인 제어를 가능하게 한다.
도 5 및 도 6에서, 이 독립적인 제어는 구동 방향에 수직인 방향, 즉 도 5 및 도 6의 Z-방향으로의 서로에 대한 자석 조립체들의 유연한 장착에 의해 실현되며, 구동 방향은 도면의 평면에 수직인 Y-방향이다.
다음 도면들은 상호작동하는 코일 조립체들과 자석 조립체들 사이의 갭들의 동일한 독립적인 제어를 가능하게 하는 몇몇 대안적인 구성들을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 모터 조립체(800)를 개략적으로 나타낸다. 나타낸 실시예에서, 모터 조립체는 자석 조립체(812)의 2 개의 자석 어레이들(812.1, 812.3)을 포함하며, 자석 어레이들은 자석 조립체의 공통 구조체(812.2) 상에 장착되고, 자석 조립체는 인터페이스(830), 예를 들어 단단한 연결부에 의해 대상물(850), 예를 들어 구동될 대상물 또는 프레임 또는 밸런스 매스에 장착된다. 모터 조립체(800)는 각각 코일 어레이(822.1, 824.1)를 포함하는 2 개의 코일 조립체들(822, 824)을 더 포함하며, 코일 어레이들은 코일 어레이들(822, 824)의 각 부재(822.2, 824.2)에 장착된다. 나타낸 실시예에서, 코일 조립체들(822, 824)은 한 쌍의 리프 스프링들(840)을 포함하는 인터페이스에 의해 대상물(860)에 장착된다. 리프 스프링들은 Z-방향으로 서로에 대한 코일 조립체들(822, 824)의 변위를 가능하게 한다. 또한, 도 8은 코일 조립체들(822 및 824)과 각각의 상호작동하는 자석 어레이들(812.1, 812.3) 사이의 갭들(d1 및 d2)을 유지하기 위한 베어링들(862 및 864)을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 모터 조립체의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타낸다. 나타낸 실시예에서, 모터 조립체(900)는 2 개의 코일 조립체들(922, 924)과 상호작동하도록 구성된 2 개의 자석 조립체들(912, 914)을 포함한다. 나타낸 바와 같은 단면도에서, 자석 조립체들(912, 914) 및 코일 조립체들(922, 924)은 Z-방향으로 번갈아 배치된다. 나타낸 실시예에서, 코일 조립체들(922, 924)은 인터페이스(940), 예를 들어 실질적으로 단단한 연결부에 의해 대상물(950)에 장착된다. 자석 조립체들(912, 914)은 자석 조립체들(912, 914)이 서로에 대해 나타낸 Z-방향으로 변위할 수 있게 하는 인터페이스(930)에 의해 대상물(960)에 연결된다. 나타낸 실시예에서, 자석 조립체들(912, 914)은 리프 스프링들(930.1, 930.2)에 의해 대상물(960)에 연결된다. 결과로서, 베어링들(962 및 964)은 코일 조립체들(922 및 924)과 각각의 상호작동하는 자석 어레이들(912, 914) 사이의 갭들(d1 및 d2)을 원하는 값에 유지할 수 있다. 나타낸 실시예에서, 대상물(950)은 예를 들어 구동될 대상물 또는 프레임 또는 밸런스 매스 중 하나일 수 있는 반면, 대상물(960)은 구동될 대상물 또는 프레임 또는 밸런스 매스 중 다른 것일 수 있다.
도 5 내지 도 9에 나타낸 실시예들에서, 코일 조립체들 또는 자석 조립체들(일반적으로, 제 1 전자기 조립체들 또는 제 2 전자기 조립체들)을 연결하는 인터페이스들 중 하나는 구동 방향에 수직인 방향으로 각각의 코일 조립체들 또는 자석 조립체들 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성된다.
도 10은 두 인터페이스들이 부착된 전자기 조립체들의 이러한 상대 변위를 가능하게 하는 일 실시예를 개략적으로 나타낸다. 나타낸 실시예에서, 모터 조립체(1000)는 2 개의 코일 조립체들(1022, 1024)과 상호작동하도록 구성되는 2 개의 자석 조립체들(1012, 1014)을 포함한다. 나타낸 바와 같은 단면도에서, 자석 조립체들(1012, 1014) 및 코일 조립체들(1022, 1024)은 Z-방향으로 번갈아 배치된다. 나타낸 실시예에서, 코일 조립체들(1022, 1024)은 인터페이스(1040)에 의해 대상물(1050)에 장착된다. 예를 들어, 인터페이스(1040)는 코일 조립체(1024)와 대상물(1050) 사이의 실질적으로 단단한 연결부(1040.1) 및 Z-방향으로 유연한, 코일 조립체(1022)와 대상물(1050) 사이의 유연한 연결부(1040.2)를 제공한다. 유연한 연결부(1040.2)는, 예를 들어 코일 조립체(1022)가 코일 조립체(1024)에 대해 Z-방향으로 변위할 수 있게 하도록 구성되는 리프 스프링일 수 있다. 자석 조립체들(1012, 1014)은 자석 조립체들이 서로에 대해 나타낸 Z-방향으로 변위할 수 있게 하는 인터페이스(1030)에 의해 대상물(1060)에 연결된다. 나타낸 실시예에서, 자석 조립체들(1012, 1014)은 각각 실질적으로 단단한 연결부(1030.1) 및 리프 스프링(1030.2)에 의해 대상물(1060)에 연결된다. 결과로서, 베어링들(1062 및 1064)은 코일 조립체들(1022 및 1024)과 각각의 상호작동하는 자석 어레이들(1012 및 1014) 사이의 갭들(d1 및 d2)을 원하는 값으로 유지할 수 있다. 나타낸 실시예에서, 대상물(1050)은 예를 들어 구동될 대상물 또는 프레임 또는 밸런스 매스 중 하나일 수 있는 반면, 대상물(1060)은 구동될 대상물 또는 프레임 또는 밸런스 매스 중 다른 하나일 수 있다.
상호작동하는 자석 조립체들과 코일 조립체들 사이의 (구동 방향에 수직인 방향으로의) 갭들의 정확하고 독립적인 제어를 가능하게 하기 위해, 본 발명에 따른 모터 조립체는 코일 조립체들 또는 자석 조립체들 사이에, 이들이 구동 방향에 수직인 방향으로 서로에 대해 변위할 수 있게 하는 1 이상의 인터페이스를 제공한다. 도 11은 이러한 인터페이스의 다양한 실시예들을 개략적으로 나타낸다. 도 11a는 2 개의 리프 스프링들(1150)에 의해 2 개의 자석 조립체들(1110 및 1120)을 대상물(1140)에 연결하는 인터페이스(1130)를 개략적으로 나타내고, 리프 스프링들은 Z-방향으로 유연한 연결을 제공하여, 자석 조립체들(1110 및 1120)이 Z-방향으로 서로에 대해 변위할 수 있게 한다. 또한, 리프 스프링들(1150)은 구동 방향, 즉 도면의 XZ-평면에 수직인 Y-방향으로 실질적으로 단단하다, 즉 비교적 높은 강성도를 갖는다. 도 11b는 자석 조립체들(1110, 1120)이 자석 조립체(1120)를 대상물(1140)에 연결하는 리프 스프링(1130.1) 및 자석 조립체(1110)를 자석 조립체(1120)에 연결하는 유연한 연결부(1130.2), 예를 들어 스프링-타입 연결부를 포함하는 인터페이스(1130)에 의해 대상물(1140)에 장착되는 대안적인 구성을 나타낸다. Y-방향으로의 자석 조립체들(1110 및 1120)의 적절한 상대 위치를 유지하기 위해, 리프 스프링(1130.1) 및 유연한 연결부(1130.2)는 둘 다 구동 방향, 즉 Y-방향으로 실질적으로 강성이어야 한다. 도 11c는 자석 조립체들(1110 및 1120)이 유연한 연결부들(1130.1, 1130.2), 예를 들어 스프링-타입 연결부에 의해 인터페이스(1130)의 실질적으로 강성인 부재(1130.3)에 연결되는 또 다른 대안예를 개략적으로 나타내며, 유연한 연결부들은 Z-방향으로 부재(1130.3)에 대한 자석 조립체들의 변위를 가능하게 하고, 이에 따라 자석 조립체들이 Z-방향으로 서로에 대해 변위할 수 있게 한다. Y-방향으로 자석 조립체들(1110 및 1120)의 적절한 상대 위치를 유지하기 위해, 유연한 연결부들(1130.1, 1130.2)은 구동 방향, 즉 Y-방향으로 실질적으로 강성이어야 한다. 또한, 도 11의 구성(a)과 관련하여, 추가적인 스프링들이 조립체들(1110, 1120) 사이에 배치되어, 예를 들어 베어링을 예압하는 Z-방향으로의 예압력(pre-load force)이 제공될 수 있다는 것에 더 주목할 수 있다.
구동 방향에 수직인 방향으로 서로에 대해 변위하도록 적용되는 바와 같이 코일 조립체들을 가능하게 하도록 동일한 구성들이 적용될 수 있다는 것을 유의한다. 또한, 전자기 조립체들 중 하나가 단단히 연결되는 도 10에 나타낸 바와 같은 인터페이스 구성들도 적용될 수 있다.
나타낸 모터 조립체들은 각각 2 개의 각각의 자석 조립체들과 상호작동하는 2 개의 코일 조립체들을 포함한다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 조립체는 2보다 많은 코일 조립체들 및 상호작동하는 자석 조립체들이 구비될 수도 있다.
본 발명에서, 리니어 모터의 상호작동하는 코일 조립체들과 자석 조립체들 사이의, 흔히 에어갭이라 하는 갭들의 정확한 제어가 가능해진다. 본 발명에 따른 모터 조립체의 자석 조립체들 또는 코일 조립체들 또는 둘 모두는 구동 방향에 수직인 방향으로 쌓인다. 지금까지 나타낸 실시예들에서, 조립체들은 XY-평면에 평행한 평면들에 배치되며, 즉 조립체들의 코일들 또는 자석들은 XY-평면에서 연장되고, 조립체들은 상기 XY-평면에 수직인 방향으로 쌓인다. 본 발명의 의미 내에서, 소정 방향으로 쌓이는 조립체들의 구성은 조립체들이 오버랩, 즉 상기 방향 예를 들어 Z-방향으로 서로의 위에 배치된다는 것을 의미한다. 또한, 상호작동하는 코일 조립체들과 자석 조립체들 사이에 존재하는 갭들은 조립체들이 쌓이는 방향과 동일한 방향으로 고려된다. 따라서, 조립체들의 자석들 및 코일들이 실질적으로 XY-평면에서 연장되는 경우, 앞선 설명에서 언급되는 갭들은 Z-방향으로, 즉 XY-평면에 수직으로 연장되는 갭들이다.
지금까지 나타낸 실시예들에서, 모터 조립체는 동일한 수의 코일 조립체들 및 자석 조립체들을 갖는다. 하지만, 본 발명 내에서, 코일 조립체들과 자석 조립체들 사이의 갭들의 독립적인 제어를 가능하게 하는 이점을 여전히 제공하면서, 상이한 수의 코일 조립체들 및 자석 조립체들을 갖는 모터 조립체들이 실현가능하다는 것을 유의할 수 있다. 이러한 모터 조립체의 일 예시는, 예를 들어 도 8에 나타낸 실시예로부터 도출될 수 있다. 도 8의 실시예에서, 자석 어레이들(812.1 및 812.3)은 동일한 구조체(812.2)에 장착된다. 나타낸 구성에 대한 대안예로서, 단일 자석 어레이가 적용될 수 있고, 단일 자석 어레이는 2 개의 코일 어레이들과 상호작동한다. 이러한 실시예가 도 12에 개략적으로 도시되어 있다.
도 12는 구동 방향, 즉 도면의 XZ-평면에 수직인 Y-방향으로 대상물을 구동하기 위한 모터 조립체의 일 실시예의 단면도를 개략적으로 나타낸다. 모터 조립체(1200)는 제 1 전자기 조립체(1210) 및 제 2 전자기 조립체(1220)를 포함한다. 제 2 전자기 조립체(1220)는 구동 방향으로 제 1 구동력을 발생시키기 위해 제 1 전자기 조립체(1210)와 상호작동하도록 구성되는 제 1 전자기 서브-조립체(1222)를 포함한다. 제 2 전자기 서브-조립체(1224)는 구동 방향으로 제 2 구동력을 발생시키기 위해 제 1 전자기 조립체(1210)와 상호작동하도록 구성된다. 나타낸 실시예에서, 제 1 전자기 조립체(1210)는 구동 방향, 즉 Y-방향으로 배치되는 영구 자석들의 어레이(1210.1)를 포함한다. 자석 어레이는 자석 어레이(1210.1)를 유지하기 위한 자석 지지 구조체(1210.2), 예를 들어 비-자성(non-magnetic) 구조체에 장착된다. 제 2 전자기 조립체의 제 1 및 제 2 서브-조립체들(1222 및 1224)은 각각 각각의 백-아이언(1222.2, 1224.2)에 장착된 각각의 코일 어레이(1222.1, 1224.1)를 포함한다. 나타낸 실시예에서, 제 1 전자기 서브-조립체(1222), 특히 서브-조립체(1222)의 코일 어레이는 제 1 전자기 조립체(1210)의 제 1 표면(1210.3)과 마주하여, 구동 방향에 수직인 방향, 즉 Z-방향으로의 제 1 전자기 조립체(1210)와 제 2 전자기 조립체(1220) 사이의 제 1 갭(d1)을 정의한다. 또한, 제 2 전자기 서브-조립체(1224), 특히 서브-조립체(1224)의 코일 어레이(1224.1)는 제 1 전자기 조립체(1210)의 제 2 표면(1210.4)과 마주하여, 구동 방향에 수직인 방향으로의 제 1 전자기 조립체(1210)와 제 2 전자기 조립체(1220) 사이의 제 2 갭(d2)을 정의한다. 또한, 모터 조립체(1200)에 제 1 전자기 조립체(1210)와 서브-조립체들(1222, 1224) 사이의 갭들(d1 및 d2)을 유지하기 위한 베어링들(1250)이 제공된다. 나타낸 구성은 제 1 인터페이스(1230) 및 제 2 인터페이스(1240)를 더 포함한다. 제 1 인터페이스(1230)는 제 1 전자기 조립체(1210)를 대상물(1260), 즉 공통 부재 또는 구동될 대상물 중 하나에 연결하기 위한 것이다. 제 2 인터페이스(1240)는 제 2 전자기 조립체(1220)를 대상물(1270), 즉 공통 부재 또는 구동될 대상물 중 다른 하나에 연결하기 위한 것이다. 나타낸 실시예에서, 제 2 인터페이스는 단단한 부재들(1240.1) 및 유연한 연결부들(1240.2)을 포함한다. 유연한 연결부들(1240.2)은 구동 방향에 수직인 방향으로 제 1 및 제 2 전자기 서브-조립체 사이의 상대 변위를 가능하게 하는 방식으로 서브-조립체들을 단단한 부재들(1240.1)에 연결한다. 나타낸 실시예에서, 코일 조립체들(1222, 1224)은 자석 조립체(1210)를 공유하는 것으로 간주될 수 있다. 당업자가 이해하는 바와 같이, 2 개의 자석 조립체들이 코일 조립체를 공유하는 대안적인 실시예가 고안될 수도 있다.
나타낸 실시예들에서, 자석 조립체들은 Y-방향으로 공간적 교번 자기장을 생성하도록 구성되는 영구 자석들의 어레이를 포함한다. 이러한 자기장 분포는, 예를 들어 도 2a에 나타낸 바와 같이 자석들의 어레이(220.1)에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 대안적인 어레이들은 할바흐(Hallbach) 어레이들도 포함할 수 있다.
나타낸 실시예들에서, 코일 조립체들은 예를 들어 구동 방향으로 인접하여 배치되는 코일들의 어레이들, 예를 들어 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같은 어레이들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 코일 어레이들의 코일들은 Y-방향으로 부분적으로 오버랩될 수 있거나, 강자성 요크의 강자성 치열 주위에 감길 수 있다.
나타낸 모터 조립체들의 실시예들은 대상물의 선형 변위를 가능하게 하는 모터 조립체들에 초점을 맞추지만, 동일한 원리들이 회전 모터 조립체 또는 평면 모터에도 적용될 수 있다는 것으로 여겨진다.
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, 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 기판(W)은 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 기재내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하기 위하여 기판(W)이 한 번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에서 사용되는 기판(W)이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함하는 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(MA) 내의 토포그래피는 기판 상에 생성되는 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트 층으로 가압될 수 있으며, 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 디바이스(MA)는 레지스트가 경화된 후에 레지스트로부터 이동되어 그 안에 패턴을 남긴다.
이상, 본 발명의 특정 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 앞서 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스를 포함한 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면 아래에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.

Claims (13)

  1. 구동 방향으로 대상물을 구동하기 위한 모터 조립체(motor assembly)에 있어서,
    제 1 전자기 조립체 및 제 2 전자기 조립체 -상기 제 2 전자기 조립체는 상기 구동 방향으로 제 1 구동력을 발생시키기 위해 상기 제 1 전자기 조립체와 상호작동하도록 구성된 제 1 전자기 서브-조립체, 및 상기 구동 방향으로 제 2 구동력을 발생시키기 위해 상기 제 1 전자기 조립체와 상호작동하도록 구성된 제 2 전자기 서브-조립체를 포함하고, 상기 제 1 전자기 서브-조립체는 상기 제 1 전자기 조립체의 제 1 표면과 마주하여 상기 구동 방향에 수직인 방향으로 상기 제 1 전자기 조립체와 상기 제 2 전자기 조립체 사이의 제 1 갭을 정의하고, 상기 제 2 전자기 서브-조립체는 상기 제 1 전자기 조립체의 제 2 표면과 마주하여 상기 구동 방향에 수직인 방향으로 상기 제 1 전자기 조립체와 상기 제 2 전자기 조립체 사이의 제 2 갭을 정의함- ;
    상기 제 1 전자기 조립체를 공통 부재(common member) 및 구동될 대상물 중 하나에 연결하기 위한 제 1 인터페이스(interface); 및
    상기 제 2 전자기 조립체를 상기 공통 부재 및 상기 구동될 대상물 중 다른 하나에 연결하기 위한 제 2 인터페이스
    를 포함하고,
    상기 제 1 전자기 조립체, 상기 제 1 전자기 서브-조립체 및 상기 제 2 전자기 서브-조립체는 상기 구동 방향에 수직인 방향으로 쌓이며(stack), 상기 제 2 인터페이스는 상기 구동 방향에 수직인 방향으로 상기 제 1 및 제 2 전자기 서브-조립체 사이의 상대 변위를 가능하게 하도록 구성되는 수동 디바이스를 포함하는, 모터 조립체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    작동 동안 상기 제 1 및 제 2 갭을 유지하기 위한 베어링 조립체를 포함하는 모터 조립체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전자기 조립체는 1 이상의 리프 스프링에 의해 상기 공통 부재에 연결되는 모터 조립체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전자기 조립체는 1 이상의 리프 스프링에 의해 상기 대상물에 연결되는 모터 조립체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전자기 조립체는 코일 조립체를 포함하고, 상기 제 2 전자기 조립체는 자석 조립체를 포함하는 모터 조립체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 코일 조립체는 상기 구동 방향으로 서로 인접하여 배치되는 코일들의 어레이를 포함하는 모터 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 자석 조립체는 상기 구동 방향으로 공간적으로 변동하는 자기장을 생성하도록 구성되는 영구 자석들의 어레이를 포함하는 모터 조립체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 자석 조립체는 상기 영구 자석들의 어레이가 장착되는 자석 지지 구조체를 포함하는 모터 조립체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자석 지지 구조체는 개방된 박스 구조체(open box structure)를 갖는 모터 조립체.
  10. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 컨디셔닝(condition)하도록 구성되는 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 상기 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지체;
    기판을 유지하도록 구성되는 기판 테이블; 및
    상기 기판의 타겟부 상으로 상기 패터닝된 방사선 빔을 투영하도록 구성되는 투영 시스템
    을 포함하고,
    상기 리소그래피 장치는 상기 지지체 또는 상기 기판 테이블을 위치시키기 위한 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 모터 조립체를 더 포함하는 리소그래피 장치.
  11. 제 10 항에 따른 리소그래피 장치를 사용하여 기판 상으로 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
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