KR20090114458A - 평면 모터, 위치 결정 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

평면 모터, 위치 결정 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR20090114458A
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Abstract

평면 모터는, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자 및 고정자에 대향하는 가동자를 포함한다. 가동자는 복수의 코일을 가지며, 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 적어도 x 방향으로 이동한다. 고정자의 각각의 볼록부는, x 방향을 따른 직선 위의 적어도 2개의 위치들에서 y 방향으로 상이한 치수들을 갖는다.
평면 모터, 고정자, 가동자, 볼록부, 코일

Description

평면 모터, 위치 결정 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법{PLANAR MOTOR, POSITIONING APPARATUS, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자 및 고정자에 대향하는 가동자를 갖는 평면 모터, 평면 모터를 갖는 위치 결정 장치, 평면 모터를 갖는 노광 장치, 및 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
도 7은, 리니어 모터의 동작 원리를 도시하는 도면이다. 리니어 모터는 고정자(stator)(100)와 가동자(movable element)(200)를 포함한다. 또한, 고정자(100)는 종종 플래튼(platen)으로 지칭된다. 고정자(100)는, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부(투영부)(2)를 주기적으로 배열함으로써 형성된다. 볼록부들(2) 사이의 부분은 오목부(3)로 지칭된다. 가동자(200)는 고정자(100)에 대향한다. 가동자(200)는, 코어(202) 및 코어(202) 주위에 감긴 복수의 코일(5, 6)을 포함한다. 가동자(200)는, 가동자(200)의 복수의 코일(5, 6)을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 이동한다. 가동자(200)에는, 영구 자석들(7, 8)이 설치될 수 있다. 가동자(200)에 영구 자석들(7, 8)을 설치하는 것은, 모든 코일들(5, 6)에 대한 전류 공급이 차단되는 경우에도, 가동자(200)가 안정하게 정지하는 것을 가능하게 한다. 코어(202)는, 고정자(100)의 볼록부들(2)의 배열에 대향하는 복수의 빗살(teeth)(4)을 갖는다. 복수의 빗살(4)은, 각각이 미리 결정된 갯수의 빗살을 갖는 빗살 그룹들(11, 12, 13, 14)로 그룹화되어 있다. 고정자(100)의 볼록부(2)는, 배열 피치 τ로 배열되어 있다. 도 7의 7A, 7B, 7C 및 7D는, 고정자(100)의 주어진 볼록부(2)의 위치를 원점으로 가정하고, 가동자(200)가 원점, τ/4 위치, 2τ/4 위치 및 3τ/4 위치에 각각 배치되어 있는 상태들을 도시한다.
도 7의 7A에서, 전류는 도 7의 7A의 화살표로 표시되는 방향으로 제1 코일(5)에 공급되어, 빗살 그룹(11)을 통과하는 자속(magnetic flux)과 영구 자석(7)으로부터 나가는 자속이 최대 자속으로 합쳐진다. 이것은 가동자(200)를 좌측으로 이동시키는 힘을 생성한다. 이러한 동작에 의해, 도 7의 7A, 7B, 7C 및 7D에 도시된 바와 같이, 가동자(200)가 이동한다.
도 8은, 평면 모터의 가동자의 구성예를 도시하는 도면이다. 가동자(300)는, 예를 들어, 그것을 x 방향으로 이동시키기 위한 2개의 가동자들(200X) 및 그것을 y 방향으로 이동시키기 위한 2개의 가동자들(200Y)을 포함하는 1개의 구조체로서 형성될 수 있다. 가동자들(200X, 200Y)은, 도 7에 도시된 가동자(200)와 동등하다. 이러한 구성에 의해, 가동자(300)는 x 방향 및 y 방향으로 구동될 수 있다. 가동자(300)는, 고정자(100)로부터 그것을 부상시키기 위해 에어 분출구(air ejection nozzle)(16)를 갖는다.
도 9A 및 도 9B는, 평면 모터의 고정자를 제조하는 방법 및 고정자의 구성을 도시한다. 자성 재료들로서의 규소 강판들(silicon steel sheets)(20)을 y 방향으로 적층하여 x 방향 및 y 방향으로 연장되는 플레이트(plate)를 형성한다. 다음으로, 도 9A에 도시된 바와 같이, x 방향 및 y 방향으로 연장되는 오목부들(홈들(grooves))(3)을 형성하기 위해 플레이트 표면을 절삭하고, 이에 의해 플레이트 표면에 주기적인 정방형의 볼록부들(2)이 형성된다. 다음으로, 도 9B에 도시된 바와 같이, 오목부들(3)은 에폭시 수지(epoxy resin)(21)로 충전된다. 에폭시 수지(21)가 경화된 후에, 구조체 표면은 평탄화된다. 따라서, 고정자(100)가 제조될 수 있다.
규소 강판들(20)은, 가동자(300)가 이동할 때 발생하는 임의의 와전류 손실(eddy-current loss)을 감소시키기 위해 적층된다는 것에 유의한다. 도 9A에 도시된 구성예에서, 가동자가 규소 강판들로(x 방향으로) 이동하는 경우에만 임의의 와전류 손실을 감소시킬 수 있다. 따라서, 규소 강판들은, 통상적으로 평면 모터가 큰 추력(thrust)을 필요로 하는 방향으로 배향된다.
도 10은, 평면 모터의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다. 가동자(300)는, 공기에 의해 고정자(100) 위로, 예를 들어, 약 20㎛ 만큼 부상한 상태에서, 전술된 구동 원리에 따라 x 방향 및 y 방향으로 이동한다.
종래의 평면 모터는, 각각의 볼록부가 가동자의 이동 방향 및 그것에 직교하는 방향에 평행한 변들에 의해 정의되는 직사각형의 형상을 갖는 고정자를 갖는다. 가동자의 이동 방향에서의 볼록부들의 배열 피치를 τ라고 하고, 이동 방향에서의 각각의 볼록부의 치수를 D라고 하면, D/τ = O.5이다(일본 특허공개공보 제2005- 261063호의 도 4 및 도 5를 참조). 볼록부들의 이러한 배열에서는, 높은 추력을 취득하는 것이 곤란하다고 생각된다.
본 발명은, 본 발명의 발명자에 의해 인식된 전술된 문제점을 고려하여 이루어진 것이며, 예를 들어, 평면 모터의 추력을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자 및 상기 고정자에 대향하는 가동자를 포함하고, 상기 가동자는 복수의 코일을 포함하고 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 적어도 제1 방향으로 이동하며, 각각의 볼록부는, 상기 제1 방향을 따른 직선 위의 적어도 2개의 위치들에서 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 상이한 치수들을 갖는, 평면 모터가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 물체를 위치 결정하는 위치 결정 장치이며, 위치 결정 장치의 구동부로서 제1 양태에 정의된 평면 모터를 포함하는, 위치 결정 장치가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 원판의 패턴을 기판에 전사하는 노광 장치이며, 상기 기판을 위치 결정하도록 구성되는 위치 결정 장치, 상기 기판에 원판의 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 광학계, 및 상기 위치 결정 장치의 구동부로서 제1 양태에 정의된 평면 모터를 포함하는, 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 제3 양태에 정의된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하고 상기 기판을 현상하는 단계들을 포함하는, 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제5 양태에 따르면, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자, 및 상기 고정자에 대향하고 복수의 코일 및 복수의 빗살을 갖는 가동자를 포함하고, 상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 발생하는 자속을 사용하여, 적어도 제1 방향으로 이동하고, 상기 가동자의 상기 제1 방향으로의 이동에 의해 빗살들과 볼록부들이 서로에 대하여 이동함에 따라, 자속이 상기 복수의 볼록부가 상기 빗살들과 오버랩되는 부분을 통과하는 영역의 면적인, 자속 통과 면적의 공간 미분은 점차적으로 증가하고 감소하는, 평면 모터가 제공된다.
본 발명의 제6 양태에 따르면, 오목부 및 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부를 포함하는 고정자, 및 상기 고정자에 대향하고 복수의 코일을 갖는 가동자를 포함하고, 상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 이동하고, 볼록부들 각각은, 4개의 코너들이 서로 인접하고 4개의 변들이 상기 오목부와 인접하는 사각형이고, 상기 가동자는, 볼록부들 각각의 대각선들 위로 연장되는 축들 중 적어도 하나의 축을 따르는 방향으로 이동하는, 평면 모터가 제공된다.
본 발명의 제7 양태에 따르면, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자, 및 상기 고정자에 대향하고 복수의 코일을 갖는 가동자를 포함하고, 상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 이동하고, 볼록부들 각각은 4개의 코너들을 포함하는 형상을 가지고, 상기 볼록부들은, 주어진 볼록부의 단부와 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 단부 사이의 간격이, 상기 주어진 볼록부의 중심과 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 중심 사이의 간격의 반보다 작게 되도록 배열되는, 평면 모터가 제공된다.
본 발명의 제8 양태에 따르면, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자, 및 상기 고정자에 대향하고 복수의 코일을 갖는 가동자를 포함하고, 상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 적어도 제1 방향으로 이동하고, 볼록부들 각각은 8개의 코너들을 포함하는 형상을 가지며, 상기 볼록부들은, 주어진 볼록부의 단부와 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 단부 사이의 간격이, 상기 주어진 볼록부의 중심과 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 중심 사이의 간격의 반보다 작게 되도록 배열되는, 평면 모터가 제공된다.
본 발명의 추가의 특징들은 첨부된 도면들을 참조하는 이하의 예시적인 실시예들의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1A는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고정자의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 1B는, 비교예에 따른 고정자의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2A는, 도 1A에 도시된 고정자의 볼록부들을 통과하는 자속을 설명하기 위한 도면이다.
도 2B는, 도 1B에 도시된 고정자의 볼록부들을 통과하는 자속을 설명하기 위 한 도면이다.
도 3은, 빗살 듀티와 연관된 설명도이다.
도 4A는, 제1 변형예에 따른 고정자의 볼록부들을 도시하는 도면이다.
도 4B는, 제2 변형예에 따른 고정자의 볼록부들을 도시하는 도면이다.
도 4C는, 제3 변형예에 따른 고정자의 볼록부들을 도시하는 도면이다.
도 4D는, 제4 변형예에 따른 고정자의 볼록부들을 도시하는 도면이다.
도 5는, 도 4B에 도시된 볼록부들을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 도 1A에 도시된 고정자를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은, 리니어 모터의 동작 원리를 도시하는 도면이다.
도 8은, 평면 모터의 가동자의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 9A 및 도 9B는, 평면 모터의 고정자를 제조하는 방법 및 고정자의 구성을 도시하는 도면들이다.
도 10은, 평면 모터의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 모터의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치 결정 장치 및 노광 장치의 구성들을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13은, 반도체 디바이스를 제조하는 프로세스의 전체적인 시퀀스를 도시하는 흐름도이다.
도 14는, 웨이퍼 프로세스의 상세한 시퀀스를 도시하는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 11은, 평면 모터의 개략적인 구성을 도시하는 사시도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면 모터는, 고정자(400) 및 고정자(400)에 대향하는 가동자(300)를 포함한다. 가동자(300)는 복수의 코일을 갖는다. 가동자(300)는, 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 적어도 하나의 방향으로 이동할 수 있다. 전형적으로, 가동자(300)는 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 x 방향 및/또는 y 방향으로 이동한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 가동자(300)는, 예를 들어, 그것을 x 방향으로 이동시키기 위한 2개의 가동자들(200X) 및 그것을 y 방향으로 이동시키기 위한 2개의 가동자들(200Y)을 포함하는 1개의 구조체로서 형성될 수 있다. 가동자(300)는, 고정자(100)로부터 그것을 부상시키기 위해 에어 분출구(16)를 갖는다.
도 1A는, 고정자(400)의 구성예를 도시하는 도면이다. 고정자(400)는, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부(32)를 배열함으로써 형성된다. 고정자(400)의 볼록부들(32) 사이의 부분은, 오목부(33)이다. 각각의 볼록부(32)는, x 방향(제1 방향)을 따른 직선 LX 위의 적어도 2개의 위치들 P1 및 P2에서, x 방향(제1 방향)에 직교하는 y 방향(제2 방향)으로 상이한 치수들 Y1 및 Y2를 갖는다. 또한, 각각의 볼록부(32)는, y 방향(제2 방향)을 따른 직선 LY 위의 적어도 2개의 위치들 P3 및 P4에서, y 방향(제2 방향)에 직교하는 x 방향(제1 방향)으로 상이한 치수들 X1 및 X2를 갖는다.
도 1A에 도시된 예시에서, 복수의 볼록부(32)는 체커보드 패턴(checkerboard pattern)으로 배열되어 있다. 또한, 도 1A에 도시된 예시에서, 각각의 볼록부(32)는, x 방향(제1 방향) 및 y 방향(제2 방향) 중 어디에도 평행하지 않은 변들을 포함하는 윤곽(contour)을 갖는다.
또한, 도 1A에 도시된 예시에서, x 방향(제1 방향)에서의 복수의 볼록부(32)의 배열 피치를 τ라고 하고, x 방향(제1 방향)에서의 각각의 코어(32)의 최대 치수를 D라고 하면, D/τ = 1이며, 이것은 D/τ > O.5를 만족한다. 각각의 코어(32)는, 예를 들어, D/τ > O.9, D/τ > 0.8, D/τ > O.7, 또는 D/τ > 0.6을 만족할 수 있다.
도 1B는, 비교예에 따른 고정자의 구성을 도시하는 도면이다. 도 1B에 도시된 비교예에서, 각각의 볼록부(2)는, x 방향(제1 방향)을 따른 직선 위의 적어도 2개의 위치들에서 x 방향(제1 방향)에 직교하는 y 방향(제2 방향)으로 동일한 치수들을 갖는다. 또한, 각각의 볼록부(32)는 y 방향(제2 방향)을 따른 직선 위의 적어도 2개의 위치들에서 y 방향(제2 방향)에 직교하는 x 방향(제1 방향)으로 동일한 치수들을 갖는다.
도 2A는, 도 1A에 도시된 고정자의 볼록부들을 통과하는 자속을 설명하기 위한 도면이다. 도 2B는, 도 1B에 도시된 고정자의 볼록부들을 통과하는 자속을 설명하기 위한 도면이다. 도 2A 및 도 2B를 참조하면, τ는 볼록부들의 배열 피치(배열의 1 주기(cycle))이고, a는 가동자의 각각의 빗살(4)의 그 이동 방향(도 2A 및 도 2B에서, x 방향)으로의 치수이다. 참조기호들 4a 및 4c는 각각 원점에서의 빗살(4)을 나타내고, 참조기호들 4b 및 4d는 각각 원점으로부터 τ/2 위치에서의 빗살(4)을 나타낸다.
도 3은, 빗살 듀티(tooth Duty)와 연관된 설명도이다. 전술된 바와 같이, 가동자의 각각의 빗살(4)의 그 이동 방향으로의 치수를 a라고 하고, 가동자의 이동 방향에서의 고정자의 볼록부들의 배열 피치(배열의 1 주기)를 τ라고 하면, 빗살 듀티는,
빗살 듀티 = a/τ
로 정의된다.
빗살 듀티는, 예를 들어, 약 O.3으로 설정될 수 있다.
평면 모터의 추력 F는, 자속의 공간 미분(spatial derivative)인 dφ/dx에 비례한다.
가동자의 코일들을 통해 흐르는 전류들에 의해 발생하는 자속들 중 고정자의 볼록부들을 통과하는 자속은, 코어들이 빗살들과 오버랩되는 부분의 면적(이하, 자속 통과 면적으로 지칭됨)에 비례한다. 도 2A의 2A-B는, 도 1A에 도시된 고정자에서의 자속 통과 면적을 도시한다. 도 2B의 2B-B는, 도 1B에 도시된 고정자에서의 자속 통과 면적을 도시한다. 도 2A의 2A-C는, 도 2A의 2A-B에 도시된 자속 통과 면적의 공간 미분을 도시한다. 도 2B의 2B-C는, 도 2B의 2B-B에 도시된 자속 통과 면적의 공간 미분을 도시한다. 이 경우, 빗살 듀티는 0.3이다.
자속 통과 면적의 공간 미분(dφ/dx에 비례)은, 추력 F에 비례한다. 도 2A 의 2A-C에 도시된, 최대 추력이 생성되는, τ/4 위치에서의 자속 통과 면적의 공간 미분은, 도 2B의 2B-C에 도시된 것의 1.2배이다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1A에 도시된 고정자를 사용하는 경우, 비교예에 따른 도 1B에 도시된 고정자를 사용하는 경우보다 1.2배의 추력을 취득할 수 있다.
1 주기 길이 τ에서, 도 1A에 도시된 고정자를 사용하는 경우의 자속 통과 면적의 공간 미분은, 도 1B에 도시된 고정자를 사용하는 경우의 그것들보다 높은 연속성 및 추력의 매끄러운 변화를 나타낸다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1A에 도시된 고정자를 사용하는 것은, 비교예에 따른 도 1B에 도시된 고정자를 사용하는 것보다 코깅(cogging) 등의 진동 움직임을 억제하는데 더 효과적이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1A에 도시된 고정자를 사용하는 경우, 자속 통과 면적의 공간 미분이 제로(zero)인 구간이 존재하지 않으므로, 모든 영역들에서 제로가 아닌 추력들이 확보된다. 반면에, 비교예에 따른 도 1B에 도시된 고정자를 사용하는 경우, 자속 통과 면적의 공간 미분이 제로인 구간, 즉, 제로의 추력이 생성되는 구간이 존재한다.
도 1A에 도시된 고정자의 자속 통과 면적의 변화는, 도 1B에 도시된 고정자의 그것의 1.4배이다. 자속 통과 면적의 변화는, 1 주기 길이 τ에서의 평균 추력에 비례한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1A에 도시된 고정자를 사용하는 경우의 평균 추력은, 비교예에 따른 도 1B에 도시된 고정자를 사용하는 경우의 1.4배이다.
전술된 바와 같이, 도 2A 및 도 2B를 사용하는 비교는, 빗살 듀티 = O.3이라고 가정한다. 빗살 듀티 = 0.4일 때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1A에 도시된 고정자를 사용하는 경우의 평균 추력은, 비교예에 따른 도 1B에 도시된 고정자를 사용하는 경우의 1.2배이다.
도 4A 내지 도 4D는, 변형예에 따른 고정자의 볼록부들을 각각 도시한다. 가동자(300)는 도 4A 내지 도 4D 각각에 도시되어 있지 않지만, 그것은 x 방향 및/또는 y 방향으로 이동한다.
도 4A에 도시된 변형예에서, 고정자는, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부(32a)를 배열함으로써 형성된다. 고정자의 볼록부들 사이의 부분은 오목부(33a)이다. 각각의 볼록부(32a)는 8각형, 즉, 8개의 코너(corner)들을 포함하는 형상을 갖는다. 이 변형예에 따르면, τ/2의 위치에서의 자속 통과 면적을 최소화할 수 있다. 이것은 자기 포화(magnetic saturation)를 감소시킨다.
도 4B에 도시된 변형예에서, 고정자는, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부(32b)를 배열함으로써 형성된다. 고정자의 볼록부(32b)들 사이의 부분은 오목부(33b)이다. 각각의 코어(32b)는, 4각형의 4개의 코너들 각각이 원호로 절삭되어 있고 8개의 코너들을 포함하는 형상을 갖는다. 이 변형예에 따르면, τ/2의 위치에서의 자속 통과 면적을 최소화할 수 있다. 이것은 자기 포화를 감소시킨다. 후술될 바와 같이, 각각이 이러한 형상을 갖는 볼록부들(32b)은 고정자의 제조를 용이하게 한다.
도 4C에 도시된 변형예에서, 고정자는, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부(32c)를 배열함으로써 형성된다. 고정자의 볼록부들(32c) 사이의 부분은 오목부(33c)이다. 슬릿들(50)은 볼록부(32c)를 하나 또는 복수의 제1 부분(51) 및 하나 또는 복수의 제2 부분(52)으로 분할한다. 슬릿들(50)은, x 방향(제1 방향) 및/또는 y 방향(제2 방향)을 따라 형성될 수 있다. 또한, 도 4A 및 도 4B에 도시된 변형예들에 이러한 슬릿들을 적용할 수 있다. 슬릿들은, 가동부의 빗살들로부터 나와 고정자의 볼록부들에 들어가는 자속을 균일하게 한다. 이것은, 국소의(local) 자기 포화를 감소시키므로, 평면 모터의 추력을 향상시킨다.
도 4D에 도시된 변형예에서, 고정자는, 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부(32d)를 배열함으로써 형성된다. 고정자의 볼록부들(32d) 사이의 부분은 오목부(33d)이다. 슬릿들(55)은 볼록부(32d)를 하나 또는 복수의 제1 부분(56) 및 하나 또는 복수의 제2 부분(57)으로 분할한다. 전술된 바와 같이, 이러한 슬릿들은, 가동부의 빗살들로부터 나와 고정자의 볼록부들에 들어가는 자속을 균일하게 한다. 이것은 국소의 자기 포화를 감소시키므로, 평면 모터의 추력을 향상시킨다.
도 5는, 도 4B에 도시된 볼록부들을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, x 방향 및 y 방향으로 연장되는 오목부들(홈들)을 형성하기 위해 규소 강판의 표면을 절삭함으로써 볼록부(32b)들을 형성하고, 이에 의해 주기적인 정방형의 볼록부들이 형성된다. 다음으로, x 방향 및 y 방향으로 연장되는 오목부들(홈들) 사이의 각각의 교차부(intersection)는 원호로 절삭된다. 각각의 교차부는 z축 주위를 회전하는 절삭 빗살(cutting tooth)을 사용하여 원호로 절삭될 수 있다. 이것은, 도 4A에 도시된 바와 같이, 4각형의 코너들을 직선으 로 절삭하는 경우에 비해 고정자의 제조를 용이하게 한다.
도 6은, 도 1A에 도시된 고정자를 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 자성 재료들로서의 규소 강판들(20)을 y 방향으로 적층하여 복수의 직육면체(rectangular parallelepiped) 블록(60i, 60j)을 형성한다. 상이한 폭들을 갖는 홈들(70i, 70j)이 복수의 블록(60i, 60j)에 각각 형성된다. 다음으로, 홈들(70i, 70j)이 형성된 복수의 블록(60i, 60j)이 서로 압접(press contact)되고, 이에 의해 고정자(400)가 취득된다. 즉, 홈들(70i, 70j) 사이의 폭의 차이를 사용하여 각각의 볼록부(32)의 형상을 결정한다.
도 12는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위치 결정 장치 및 노광 장치의 구성들을 개략적으로 도시하는 도면이다. 노광 장치는, 원판(레티클) R을 위치 결정하기 위한 원판 스테이지 장치 RS, 원판 R을 조명하기 위한 조명 광학계 IL, 기판(웨이퍼) W를 위치 결정하기 위한 위치 결정 장치 WS, 및 원판 R의 패턴을 기판 W에 투영하기 위한 투영 광학계 PL을 포함할 수 있다. 노광 장치는, 기판 W에 원판 R의 패턴을 투영하여 기판 W에 도포되어 있는 감광제(photosensitive agent)에 잠상 패턴(latent image pattern)을 형성하도록 구성될 수 있다.
위치 결정 장치 WS는, 예를 들어, 기판 스테이지 장치로 지칭될 수 있다. 위치 결정 장치 WS는, 그 구동부로서 전술된 평면 모터를 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 위치 결정 장치 WS는, 기판 W를 위치 결정하기 위한 미동 스테이지 기구(fine moving stage mechanism) A1 및 미동 스테이지 기구 A1을 위치 결정하기 위한 조동 스테이지 기구(coarse moving stage mechanism) A2를 포함할 수 있다. 미동 스테이지 기구 A1은, 기판 W를 유지하기 위한 기판 척(substrate chuck)을 포함하는 제1 가동자 FM 및 제1 고정자 FS를 포함할 수 있다. 조동 스테이지 기구 A2는, 제1 고정자 FS를 구동하기 위한 제2 가동자 CM 및 제2 고정자 CS를 포함할 수 있다. 조동 스테이지 기구 A2는, 그 구동부로서 전술된 평면 모터를 포함할 수 있다. 즉, 조동 스테이지 기구 A2의 제2 가동자 CM은 전술된 가동자(300)를 포함할 수 있는 한편, 조동 스테이지 기구 A2의 제2 고정자 CS는 전술된 고정자(400)를 포함할 수 있다.
전술된 위치 결정 장치 WS는 노광 장치의 구성 부품에 특히 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 물체들을 위치 결정하는데 채택될 수 있다. 여기에서, 위치 결정 장치는 물품을 반송하는 반송 장치를 포함할 수 있다는 것에 유의한다.
다음으로, 전술된 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법을 설명한다. 도 13은, 반도체 디바이스를 제조하는 프로세스의 전체적인 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 단계 1(회로 설계)에서, 반도체 디바이스의 회로를 설계한다. 단계 2(레티클 제작)에서, 설계된 회로 패턴에 기초하여 레티클(원판 또는 마스크로도 지칭됨)을 제작한다. 단계 3(웨이퍼 제조)에서, 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼(기판으로도 지칭됨)를 제조한다. 전처리로 지칭되는 단계 4(웨이퍼 프로세스)에서, 레티클 및 웨이퍼를 사용하여, 리소그래피(lithograpy)에 의해 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다. 후처리로 지칭되는 단계 5(조립)에서, 단계 4에서 제조된 웨이퍼를 사용하여 반도체 칩을 형성한다. 이 단계는 조립(다이싱(dicing) 및 본딩(bonding)) 및 패키징(packaging)(칩 봉입(chip encapsulation)) 등의 프로 세스들을 포함한다. 단계 6(검사)에서, 단계 5에서 제조된 반도체 디바이스의 동작 확인 테스트 및 내구성 테스트를 포함하는 검사들을 수행한다. 반도체 디바이스는 이러한 프로세스들을 이용하여 완성되고, 단계 7에서 출하된다.
도 14는, 웨이퍼 프로세스의 상세한 시퀀스를 도시하는 흐름도이다. 단계 11(산화)에서, 웨이퍼 표면을 산화시킨다. 단계 12(CVD)에서, 웨이퍼 표면에 절연막(insulating film)을 형성한다. 단계 13(전극 형성)에서, 증착(vapor deposition)에 의해 웨이퍼 위에 전극을 형성한다. 단계 14(이온 주입(ion implantation))에서, 웨이퍼에 이온들을 주입한다. 단계 15(CMP)에서, CMP에 의해 절연막을 평탄화한다. 단계 16(레지스트 처리)에서, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 단계 17(노광)에서, 전술된 노광 장치를 사용하여, 회로 패턴이 형성된 마스크를 통해 감광제가 도포된 웨이퍼를 노광함으로써 레지스트에 잠상 패턴을 형성한다. 단계 18(현상)에서, 웨이퍼 상의 레지스트에 형성된 잠상 패턴을 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 단계 19(에칭)에서, 레지스트 패턴의 개구부를 통해 레지스트 패턴 아래의 층 또는 기판을 에칭한다. 단계 20(레지스트 박리)에서, 에칭 후에 남아있는 임의의 불필요한 레지스트를 제거한다. 이 단계들을 반복함으로써, 웨이퍼 위에 다층 구조의 회로 패턴들을 형성한다.
예시적인 실시예들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들로 제한되는 것이 아님을 이해해야 한다. 이하의 청구범위의 범주는 그러한 모든 변경들과 등가의 구조물들 및 기능들을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.
본 출원은 그 전체 내용이 참조로서 합체된, 2007년 3월 9일에 출원된 일본 특허출원번호 제2007-060906호를 우선권 주장한다.

Claims (14)

  1. 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자 및 상기 고정자에 대향하는 가동자를 포함하고, 상기 가동자는 복수의 코일을 포함하고 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 적어도 제1 방향으로 이동하며,
    각각의 볼록부는, 상기 제1 방향을 따른 직선 위의 적어도 2개의 위치들에서 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 상이한 치수들을 갖는, 평면 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부는 체커보드 패턴(checkerboard pattern)으로 배열되어 있는, 평면 모터.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 볼록부는 8개의 코너들을 포함하는 형상을 갖는, 평면 모터.
  4. 제1항에 있어서,
    각각의 볼록부는 슬릿에 의해 분할된 복수의 부분으로 형성되어 있는, 평면 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 하나의 방향으로 연장되는, 평면 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 볼록부는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 중 어디에도 평행하지 않은 변을 포함하는 윤곽(contour)을 갖는, 평면 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 방향에서의 상기 복수의 볼록부의 배열 피치를 τ라고 하고, 상기 제1 방향에서의 각각의 볼록부의 최대 치수를 D라고 하면, D/τ > O.5인, 평면 모터.
  8. 물체를 위치 결정하는 위치 결정 장치이며, 위치 결정 장치의 구동부로서 제1항에 정의된 평면 모터를 포함하는, 위치 결정 장치.
  9. 원판의 패턴을 기판에 전사하는 노광 장치이며,
    상기 기판을 위치 결정하도록 구성되는 위치 결정 장치;
    상기 기판에 원판의 패턴을 투영하도록 구성되는 투영 광학계; 및
    상기 위치 결정 장치의 구동부로서 제1항에 정의된 평면 모터
    를 포함하는, 노광 장치.
  10. 디바이스 제조 방법이며,
    제9항에 정의된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 단계; 및
    상기 기판을 현상하는 단계
    를 포함하는, 디바이스 제조 방법.
  11. 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자; 및
    상기 고정자에 대향하고 복수의 코일 및 복수의 빗살(teech)을 갖는 가동자
    를 포함하고,
    상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 발생하는 자속을 사용하여, 적어도 제1 방향으로 이동하고,
    상기 가동자의 상기 제1 방향으로의 이동에 의해 빗살들과 볼록부들이 서로에 대하여 이동함에 따라, 자속이 상기 복수의 볼록부가 상기 빗살들과 오버랩되는 부분을 통과하는 영역의 면적인, 자속 통과 면적의 공간 미분은 점차적으로 증가하고 감소하는, 평면 모터.
  12. 오목부 및 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부를 포함하는 고정자; 및
    상기 고정자에 대향하고 복수의 코일을 갖는 가동자
    를 포함하고,
    상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 이동하고,
    볼록부들 각각은, 4개의 코너들이 서로 인접하고 4개의 변들이 상기 오목부와 인접하는 사각형이고,
    상기 가동자는, 볼록부들 각각의 대각선들 위로 연장되는 축들 중 적어도 하나의 축을 따르는 방향으로 이동하는, 평면 모터.
  13. 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자; 및
    상기 고정자에 대향하고 복수의 코일을 갖는 가동자
    를 포함하고,
    상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 이동하고,
    볼록부들 각각은 4개의 코너들을 포함하는 형상을 가지고, 상기 볼록부들은, 주어진 볼록부의 단부와 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 단부 사이의 간격이, 상기 주어진 볼록부의 중심과 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 중심 사이의 간격의 반보다 작게 되도록 배열되는, 평면 모터.
  14. 각각이 자성 재료를 포함하는 복수의 볼록부가 배열된 고정자; 및
    상기 고정자에 대향하고 복수의 코일을 갖는 가동자
    를 포함하고,
    상기 가동자는, 상기 복수의 코일을 통해 흐르는 전류들을 제어함으로써 적어도 제1 방향으로 이동하고,
    볼록부들 각각은 8개의 코너들을 포함하는 형상을 가지며, 상기 볼록부들은, 주어진 볼록부의 단부와 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 단부 사이의 간격이, 상기 주어진 볼록부의 중심과 상기 주어진 볼록부에 가장 가까운 볼록부의 중심 사이의 간격의 반보다 작게 되도록 배열되는, 평면 모터.
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