KR20150036516A - 자기 디바이스 및 리소그래피 장치 - Google Patents
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Abstract
자기 디바이스로서, 제 1 부분(FP), 제 2 부분(SP), 상기 제 1 부분에 커플링되고 제 1 자기 분극을 가지는 제 1 자기부(MP1), 상기 제 2 부분에 커플링되고 제 2 자기 분극을 가지는 제 2 자기부(MP2), 및 상기 제 1 부분에 커플링되고 및 추가적 자기 분극을 가지는 추가적 자기부(AMP)를 포함하고, 상기 제 1 자기부 및 제 2 자기부는 서로 자기적으로 상호작용하도록 구성되며, 상기 제 1 자기부는 제 1 힘을 상기 제 2 자기부 상에 작용시키고, 상기 제 2 자기부는 제 2 힘을 상기 제 1 자기부 상에 작용시키며, 그리고 상기 제 1 힘 및 제 2 힘은 기준 방향(RD)에 평행한 반대 방향을 가지고, 상기 제 1 자기 분극은 상기 기준 방향에 실질적으로 평행하고, 상기 제 2 자기 분극은 상기 기준 방향에 실질적으로 수직이며, 상기 추가적 자기 분극은 상기 제 1 자기 분극과 소정 각도를 이루고, 그리고 상기 각도는 약 90° 내지 약 270°의 범위 내에 있는, 자기 디바이스.
Description
관련 출원들에의 상호-참조
본 출원은 2012 년 7 월 18 일 출원된 미국 가특허 출원 번호 61/673,054 호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 특허 출원은 그 전체 내용이 본 명세서에 원용되어 있다.
분야
본 발명은 자기 디바이스 및 자기 디바이스를 포함하는 리소그래피 장치에 관련된다.
리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조 시에 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 패터닝 디바이스는 패터닝 디바이스 지지부(support)에 의하여 지지될 수도 있다. 이러한 패턴은 기판 테이블에 의하여 지지될 수도 있는 기판(예를 들어, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟부(예를 들어, 다이의 일부, 하나 또는 몇몇 다이들을 포함) 상으로 전사될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)층 위에의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다. 종래의 리소그래피 장치는, 한 번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각 타겟부가 조사(irradiate)되는 이른바 스텝퍼, 및 주어진 방향("스캐닝" 방향)으로 방사선 빔을 통해 패턴을 스캔하는 동시에 이러한 방향에 평행 또는 반-평행하게 기판을 스캔함으로써 각 타겟부가 조사되는 이른바 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써 패터닝 장치로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
리소그래피 장치에는 자기 디바이스의 제 1 부분 및 자기 디바이스의 제 2 부분 사이에서 기준 방향으로 힘을 제공하기 위한 자기 디바이스가 제공될 수도 있다. 도 2a 는 리소그래피 장치 내에 사용되기 위한 공지된 자기 디바이스를 묘사한다. 자기 디바이스는 상기 제 1 부분에 커플링되고 제 1 자기 분극을 가지는 제 1 자기부 및 상기 제 2 부분에 커플링되고 제 2 자기 분극을 가지는 제 2 자기부를 포함한다. 상기 제 1 자기부 및 제 2 자기부는 서로 자기적으로 상호작용하도록 구성된다. 상기 제 1 자기부는 제 1 힘을 상기 제 2 자기부 상에 작용시키고 상기 제 2 자기부는 제 2 힘을 상기 제 1 자기부 상에 작용시킨다. 상기 제 1 힘 및 제 2 힘은 기준 방향에 평행한 반대 방향을 가진다. 자기 분극은 벡터장이라는 것, 즉 이것은 방향 및 크기를 가지고, 따라서 자기 분극에 관련된 가산 '방향'이 생략된다는 것에 주의한다. 상기 제 1 자기 분극은 상기 기준 방향에 실질적으로 평행하고 상향 방향(예를 들어 화살표에 의하여 제 1 자기부(MP1)에 표시되는 바와 같음)으로 디렉팅될 수도 있다. 상기 제 2 자기부는 상기 기준 방향에 실질적으로 수직인 제 2 자기 분극을 가질 수도 있다. 제 1 자기부(MP1) 및 제 2 자기부(MP2) 사이의 힘은 중력을 보상하기 위하여 사용될 수도 있다. 이러한 실시예에서 자기 디바이스는 소위 중력 보상기로서 사용되기에 적합할 수도 있다.
제 1 자기부(MP1)는 기판 테이블에 연결되어 중력에 반하여 지지할 수도 있다. 제 1 자기부(MP1)는 패터닝 디바이스 지지부(예를 들어, 마스크 테이블(MT))에 연결되어 중력에 반하여 지지할 수도 있다. 중력 보상기가 리소그래피 장치의 다른 컴포넌트(예를 들어, 렌즈 엘리먼트, 계측 프레임(metrology frame), 스테이지 및 더 일반적으로 원하는 포지션에 수동적으로 및/또는 능동적으로 홀딩되는 각각의 컴포넌트)에 제공되어 중력에 반하여 지지를 제공할 수도 있는 반면에, 또한 동적으로 리소그래피 장치의 컴포넌트를 장치의 주변의 진동으로부터 고립시킨다.
전자기 디바이스(예를 들어, 모터)는 일반적으로 '모터 상수'라고 알려진 파라미터에 의하여 특징지어질 수 있다. 이러한 상수는 전자기 디바이스 입력 및 전자기 디바이스 출력 간의 관련성을 정의하고, 로렌츠 액츄에이터의 경우에 전자기 디바이스 입력은 보통 전도성 엘리먼트(예를 들어, 코일 CL)에 의하여 운반되는 전류이고 전자기 디바이스 출력은 보통 전류의 함수로서의 작용된 힘이다. 도 2b 는 리소그래피 장치 내의 사용을 위한 전도성 엘리먼트를 포함하는 다른 공지된 전자기 디바이스를 묘사한다. 대부분의 시간 동안, 모터 상수의 값은 상수인 것으로 가정되며, 이것이 '모터 상수'라는 명칭을 설명한다. 따라서, 당업자가 모터 상수가 상수라고 가정한다면, 그/그녀는 실제로 모터 상수의 값이 상수인 평균 부분이라고 가정하는 것이다. 로렌츠 액츄에이터의 모터 상수의 값의 변동의 가능한 이유 중 하나는 자기장 세기 및/또는 자석의 자화 방향/지향의 포지션 의존적 변동에 기인한 포지션 의존성일 수 있다.
제 1 자기부(MP1) 및 제 2 자기부(MP2) 사이에서의 자기적 상호작용에 의하여 초래되는 자기장은 자기 디바이스 외부로 연장할 수도 있고, 다른 부분(예를 들어, 리소그래피 장치의 다른 부분)을 교란할 수도 있다. 도 3 은 도 2a 의 자기 디바이스 외부의 중력 보상기 상의 z-방향으로 39 mm의 고정된 거리(DST)에서의(도 2a 에서 레벨 LVL이라고 표시됨), 중심 축에 대한 R-방향에서의(기준 방향임) 거리(밀리미터 단위)의 의존성을 가지며 자기부(MP1)의 중앙을 관통하여 연장하는 자기장의 세기(테슬라 단위)의 그래프를 묘사한다. 중력 보상기 외부의 자기장의 최대 강도는 너무 높을 수도 있다. 추가적으로, 자기 디바이스의 모터 상수의 값의 포지션 의존성도 역시 너무 높을 수도 있다.
개선된 자기 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다.
일 실시예에 따르면, 자기 디바이스로서, 제 1 부분, 제 2 부분, 상기 제 1 부분에 커플링되고 제 1 자기 분극을 가지는 제 1 자기부, 상기 제 2 부분에 커플링되고 제 2 자기 분극을 가지는 제 2 자기부, 및 상기 제 1 부분에 커플링되고 및 추가적 자기 분극을 가지는 추가적 자기부를 포함하고, 상기 제 1 자기부 및 제 2 자기부는 서로 자기적으로 상호작용하도록 구성되며, 상기 제 1 자기부는 제 1 힘을 상기 제 2 자기부 상에 작용시키고, 상기 제 2 자기부는 제 2 힘을 상기 제 1 자기부 상에 작용시키며, 그리고 상기 제 1 힘 및 제 2 힘은 기준 방향에 평행한 반대 방향을 가지고, 상기 제 1 자기 분극은 상기 기준 방향에 실질적으로 평행하고, 상기 제 2 자기 분극은 상기 기준 방향에 실질적으로 수직이며, 상기 추가적 자기 분극은 상기 제 1 자기 분극과 소정 각도를 이루고, 그리고 상기 각도는 약 90° 내지 약 270°의 범위 내에 있는, 자기 디바이스가 제공된다.
또 다른 실시예에서, 리소그래피 장치로서, 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지 구조로서, 상기 패터닝 디바이스는 방사선 빔을 패터닝하여 방사선의 패터닝된 빔을 형성하도록 구성되는, 지지 구조, 기판을 지지하도록 구성되는 기판 테이블, 방사선의 패터닝된 빔을 상기 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템, 및 자기 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예가 오직 예시를 통하여, 대응하는 참조 심벌들이 대응하는 부분을 표시하는 첨부된 개략도를 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 묘사한다;
도 2a 는 종래 기술에 따르는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 자기 디바이스를 묘사한다;
도 2b 는 종래 기술에 따르는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 다른 자기 디바이스를 묘사한다.
도 3 은 특정 레벨에서의 도 2a 의 자기 디바이스 외부의 자기장의 세기의 그래프를 묘사한다;
도 4 는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 자기 디바이스를 묘사한다;
도 5 는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 자기 디바이스를 묘사한다;
도 6 은 특정 레벨에서의 도 5 의 자기 디바이스 외부의 자기장의 세기의 그래프를 묘사한다;
도 7 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다;
도 8 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다;
도 9 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다;
도 10 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 묘사한다;
도 2a 는 종래 기술에 따르는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 자기 디바이스를 묘사한다;
도 2b 는 종래 기술에 따르는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 다른 자기 디바이스를 묘사한다.
도 3 은 특정 레벨에서의 도 2a 의 자기 디바이스 외부의 자기장의 세기의 그래프를 묘사한다;
도 4 는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 자기 디바이스를 묘사한다;
도 5 는 도 1 의 리소그래피 장치에서 사용되기 위한 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 자기 디바이스를 묘사한다;
도 6 은 특정 레벨에서의 도 5 의 자기 디바이스 외부의 자기장의 세기의 그래프를 묘사한다;
도 7 은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다;
도 8 은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다;
도 9 는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다;
도 10 은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 자기 디바이스를 묘사한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 묘사한다. 장치는 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 임의의 다른 적합한 방사선)을 컨디셔닝하도록 구성되는 조명 시스템(illuminator; IL), 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 패터닝 디바이스를 정확하게 포지셔닝하도록 구성되는 제 1 포지셔닝 디바이스(PM)에 연결되는 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블)(MT)을 포함한다. 이러한 장치는 기판(예를 들어 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 홀딩하도록 구성되고 특정 파라미터에 따라서 기판을 정확하게 포지셔닝하도록 구성되는 제 2 포지셔닝 디바이스(PW)에 연결되는 기판 테이블(예를 들어 웨이퍼 테이블)(WT) 또는 "기판 지지부"를 더 포함한다. 이러한 장치는 방사 빔(B)에 부여된 패턴을 패터닝 디바이스(MA)에 의하여 기판(W)의 타겟부(C)(예를 들어 하나 이상의 다이를 포함함)로 투영하도록 구성되는 투영 시스템(예를 들어 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 더 포함한다.
지지 구조는 패터닝 디바이스를 유지, 즉 이의 무게를 지탱한다. 이것은 패터닝 디바이스를, 패터닝 디바이스의 지향, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지 여부와 같은 다른 조건에 의존하는 방식으로 홀딩한다. 지지 구조는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조는 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대하여 원하는 포지션에 있다는 것을 보장할 수도 있다. 본 명세서에서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 장치"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 이용되고 있는 노광 방사(exposure radiation)에 대해 적합하거나 또는 액침액(immersion liquid)의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 요인들에 대해 적합한, 굴절식, 반사식, 반사 굴절식(catadioptric), 자기식, 전자기식, 및 정전식 광학 시스템, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 어떠한 타입의 투영 시스템도 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다. 본 명세서에서 투영 렌즈"라는 용어의 임의의 사용은 저 일반적인 용어 "투영 시스템"과 동의어인 것으로 간주될 수도 있다.
도시된 것처럼, 장치는 투과형이다(예를 들어, 투과형 마스크를 채용). 대안적으로, 장치는 반사형 타입(예를 들어 위에서 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능 미러 어레이를 채용하거나, 반사 마스크를 채용함)일 수도 있다.
리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 또는 "기판 지지부"(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블 또는 "마스크 지지부")를 갖는 유형의 것일 수 있다. 그러한 "다중 스테이지" 기계에서, 부가적인 테이블 또는 지지부는 평행하게 사용될 수 있으며, 또한 하나 이상의 다른 테이블 또는 지지부들이 노광을 위해 사용되고 있는 동안 준비 단계들이 하나 이상의 테이블 또는 지지부 상에 수행될 수 있다.
리소그래피 장치는 또한, 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해 기판의 적어도 일부분이 상대적으로 높은 굴절률을 가진 액체, 예컨대 물에 의해 덮힐 수 있는 유형일 수 있다. 액침액은 또한 예컨대 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)와 투영 시스템 사이와 같은 리소그래피 장치 내의 다른 공간에도 가해질 수 있다. 액침 기술은 투영 시스템의 개구수(NA)를 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "액침"이라는 용어는, 기판과 같은 구조가 액체에 잠겨져야 하는 것을 의미하지 않고, 그보다는 노광 동안에 투영 시스템과 기판 사이에 액체가 위치된다는 것을 의미한다.
방사선 빔(B)은 지지 구조(예를 들어, 마스크 테이블)(MT) 상에 홀딩되는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA) 상에 입사하고, 그리고 패터닝 디바이스에 의하여 패터닝된다. 패터닝 디바이스(예를 들어 마스크(MA))를 가로지르면, 방사선 빔(B)은 기판(W)의 타겟부(C) 상에 빔을 포커싱하는 투영 시스템(PS)을 통과한다. 제 2 포지셔닝 디바이스(PW) 및 포지션 센서(IF)(예를 들어 간섭측정 측정 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량성 센서)의 도움을 받아, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟부들(C)을 포지셔닝하기 위하여, 기판 테이블(WT)이 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 포지셔닝 디바이스(PM) 및 다른 포지션 센서(도 1 에는 명확하게 묘사되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리로부터의 기계적 탐색 이후에, 또는 스캔 동안에, 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 정확하게 포지셔닝하기 위하여 사용될 수 있다. 일반적으로, 지지 구조(예를 들어 마스크 테이블)(MT)의 이동은, 제 1 포지셔닝 디바이스(PM)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈(long-stroke module; 개략 위치 설정) 및 숏-스트로크 모듈(short-stroke module; 정밀 위치 설정)을 이용하여 실현될 수도 있다. 마찬가지로, 기판 테이블(WT) 또는 "기판 지지부"의 이동은 제 2 포지셔너(PW)의 일부를 형성하는 롱-스트로크 모듈 및 숏-스트로크 모듈을 이용하여 실현될 수도 있다.
비록 본문에서 IC의 제조에서 리소그래피 장치를 사용하는 것에 대해서 특별히 언급하였지만, 본 명세서에서 설명되는 리소그래피 장치는 다른 응용 분야, 예컨대 집적 광 시스템의 제조, 자기장 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판-패널 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드, 등을 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 당업자는, 이러한 다른 응용예의 문맥에서, 본 명세서에서 사용된 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"와 같은 좀더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은, 노광 전후에, 예컨대 트랙(예를 들어, 통상적으로 기판에 레지스트층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 계측 툴 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용 가능한 범위에서, 본 명세서에서의 개시물은 이러한 기판 처리 툴 및 다른 기판 처리 툴에 적용될 수 있다. 또한, 예컨대 다층 집적회로를 생성하기 위하여 기판이 복수 회 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러 번 처리된 층들을 포함한 기판을 지칭할 수 있다.
비록 특정한 참조가 위에서 광 리소그래피의 콘텍스트에서의 본 발명의 실시예의 사용에 대하여 이루어졌지만, 본 발명이 다른 애플리케이션, 예를 들어 임프린트(imprint) 리소그래피에서 사용될 수도 있고, 콘텍스트가 허용하는 경우 광 리소그래피로 제한되는 것이 아니라는 것이 인정될 것이다. 임프린트 리소그래피에서, 패터닝 장치의 토포그래피는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 장치의 토포그래피는 기판에 공급된 레지스트의 층에 프레스될 수도 있고, 그 위에서 레지스트는 전자기 방사선, 열, 압력 또는 이들의 조합을 인가함으로써 경화된다. 패터닝 장치는 레지스트가 경화된 후에 레지스트 외부로 이동됨으로써 그 내부에 패턴을 잔류시킨다.
본원에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는, 자외(UV) 방사선(예컨대, 약 365, 248, 193, 157, 또는 126 nm의 파장을 가짐) 및 극자외(EUV) 방사선(예컨대, 5-20 nm 범위의 파장을 가짐), 및 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는, 모든 타입의 전자기 방사선을 망라한다.
본 명세서에 사용된 "렌즈"라는 용어는, 문맥이 허용한다면, 굴절, 회절, 반사, 자기, 전자자기, 및 정전기 광 컴포넌트를 포함하는 다양한 타입의 광 컴포넌트 중 임의의 것 또는 조합을 가리킬 수 있다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 자기 디바이스를 도시한다. 자기 디바이스는 상기 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)에 커플링되고 기준 방향(RD) 실질적으로 평행한 제 1 자기 분극을 가지는 제 1 자기부(MP1) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP)에 커플링되고 기준 방향(RD)에 실질적으로 수직인 제 2 자기 분극을 가지는 제 2 자기부(MP2)를 포함한다. 제 1 자기부(MP1) 및 제 2 자기부(MP2)는 서로 자기적으로 상호작용하도록 구성되고, 제 1 자기부(MP1)는 제 1 힘을 제 2 자기부(MP2) 상에 작용시키고, 제 2 자기부(MP2)는 제 2 힘을 제 1 자기부(MP1)에 작용시키며, 제 1 힘 및 제 2 힘은 기준 방향(RD)에 평행한 반대 방향을 가진다. 자기 디바이스는 제 1 자기 분극과 소정 각도를 이루는 추가적 자기 분극을 가지는 추가적 자기부(AMP)를 더 포함하는데, 이 각도는 약 90 내지 약 270 도의 범위 내의 크기를 가지고(도 4 에는 180 도의 각도가 도시된다는 점에 주의한다), 추가적 자기부(AMP)는 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)에 커플링된다. 추가적 자기부(AMP)를 이러한 방법으로 배치하면, 추가적 자기부(AMP)가 자기 디바이스 외부의 제 1 부분(FP)의 방향에서의 제 1 자기부(MP1)의 자속 밀도의 적어도 일부를 공지된 자기 디바이스(도 2a 및 도 2b 를 참조하여 도시되고 설명된 바와 같음)와 비교할 때 감소시키기 때문에, 더 낮은 자기적 부유 필드를 자기 디바이스 외부에 제공할 수도 있다. 본 발명에 따른 추가적 자기부(AMP)의 추가적 장점은 제 2 자기부(MP2)의 포지션에서의 자속 밀도가 공지된 전자기 디바이스와 비교할 때 더 높으며, 결과적으로 제 1 자기부(MP1) 및 제 2 자기부(MP2) 사이에서 기준 방향으로 증가된 힘을 초래한다. 결과적으로, 더 작은(및 더 가벼운) 제 1 자기부(MP1)가 공지된 전자기 디바이스와 비교할 때 유사한 힘을 작용시키기 위하여 사용될 수도 있고, 가능하게는 자기 디바이스의 총 중량의 감소를 가능하게 한다. 추가적 자기부(AMP)를 본 발명에 따른 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)을 향해 기준 방향에서 제 1 자기부(MP1) 위에 배치하면, 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)의 그 외부에 인접한 자기적 부유 필드를 감소시키고, 그 반면에 추가적 자기부(AMP)를 본 발명에 따른 자기 디바이스의 제 2 부분(SP)을 향해 기준 방향(RD)과 반대 방향으로 제 1 자기부(MP1) 아래에 배치하면, 제 2 부분(SP)의 포지션에서의 자속 밀도를 증가시킨다. 그러나 이것도 역시 자기 디바이스의 제 2 부분(SP)에 근접한 외부에서의 자기 디바이스 외부의 자기적 부유 필드를 증가시킨다. 추가적으로, 두 개의 추가적 자기부(AMP11 및 AMP12)(도 5 에 도시된 바와 같음) 제 2 자기부(MP2)의 포지션에서의 자속 밀도를 증가시키면서 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 외부에 근접한 자기 디바이스 외부의 자기적 부유 필드를 감소시키도록 배치하는 것도 가능하다. 일 실시예에서, 추가적(방사상) 쉴딩(shielding)이 자기 디바이스 외부의 자기적 부유 필드의 레벨들을 더 감소시키기 위하여 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 추가적(방사상) 쉴딩은 자기 디바이스 자체 내의 자기장의 레벨을 증가시키기 위하여도 역시 사용될 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 추가적 자기 분극은 제 1 자기 분극에 대해 약 180 도의 각도를 가진다. 이러한 실시예에서 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)으로의 방향의 자기적 부유 필드는 최대로 감소되는 반면에 제 2 자기부(MP2)의 포지션에서의 자속 밀도는 최대로 증가되어 결과적으로 더 효율적인 자기 디바이스가 된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 중 적어도 하나에는, 적어도 하나의 코일(예를 들어, 도 5 에 도시된 바와 같은 코일(CL))을 포함하는 코일 어셈블리가 제공되는데, 여기에서 코일은 제 1 자기부(MP1), 제 2 자기부(MP2) 및 추가적 자기부(AMP)에 의하여 형성된 자기 회로 내에서 구성 및 정렬되어, 코일의 급전 시에, 추가적 힘이 기준 방향으로 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이에 작용되게 한다. 이것은 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이의 총 힘을 증가시키는데, 하지만 이것은 또한 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이의 선-결정된 힘 레벨(예를 들어, 자기 디바이스가 예를 들어, 중력 보상기로 사용될 때의 정상-상태 셋팅)에 대한(기대되지 않은) 요동을 보상하는 것을 허용할 수도 있다. 더욱이 추가적 에너지-의존적 힘은 기판의 레벨링 또는 포커싱 도중에 사용될 수도 있다. 추가적 자기부(AMP)의 다른 장점은, 제 1 자기부(MP1) 및 제 2 자기부(MP2) 사이에서의 자기장 세기가 증가되고, 또한 이를 통하여 로렌츠 힘의 경사(Steepness)를 증가시킨다. 로렌츠 힘의 경사는 F2/P로서 정의되는데, 여기에서 F는 작용된 힘(N 단위)이고, P는 이러한 힘을 작용시키기 위하여 소산된 전력(W 단위)이다. 다르게 말하면, 자기장 세기에서의 증가는 모터 상수의 값을 증가시키고 이를 통하여 동일한 전류(모터 입력)에 대한 작용된 힘(모터 출력)을 증가시킨다. 증가된 모터 상수의 값은, 예를 들어, 디자인이 동일한 힘을 생성하기 위하여 더 작아질 수 있다는 이점을 가진다. 일 실시예에서, 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이의 힘은 기준 방향으로(예를 들어, z-방향과 대응하는 중력) 중력을 보상하기 위하여 사용될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 자기 디바이스는, 예를 들어 중력 보상기로서 도 1 의 리소그래피 장치 내의 사용을 위하여 제공될 수도 있다. 자기 디바이스는 중력 보상기로서 적합하고, 상기 기준 방향(RD)은 중력축과 나란하게 실질적으로 정렬되어 제 1 힘 및 제 2 힘이 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이에서 지지력을 제공한다. 일 실시예에서 제 1 자기부((MP1) 및 제 2 자기부(MP2) 중 적어도 하나는 대칭축 중심으로 환상 대칭(circular symmetric)이고 중력축에 실질적으로 평행하다. 제 1 자기부(MP1) 및 제 2 자기부(MP2)는 도넛 형태로 성형될 수도 있고 중심 축(CA)은 도넛의 중심을 통해 지나갈 수도 있고(도 5 에 도시된 바와 같음) 또는 대안적인 실시예에서는 중심 축(CA)은 기준 방향과 평행하게 자기부(MP1)의 중심을 통해 지나갈 수도 있다.
제 1 자기부(MP1)는 예를 들어 z-방향과 대응하는 기준 방향에서 자기장을 생성할 수도 있다. 일 실시예에서 제 2 자기부(MP2)는 제 2 방향에서 자기장을 생성할 수도 있는데, 제 2 방향은 기준 방향에 실질적으로 수직이고 방사상 방향(즉, 자기 디바이스의 중심 축(CA)으로부터의 반경을 표시하는 도 6 에 도시된 그래프의 R-축)과 대응하는 반면에, 기준 방향은 Z-축에 대응할 수도 있다. 도 6 에 도시된 바와 같은 그래프 내의 예는 밀리미터 단위로 R- 및 z-방향에서의 거리를 나타낸다.
도 5 에서 묘사되는 바와 같이, 제 2 자기부(MP2)의 자기 분극은 중심 축(CA)을 향해 내향으로 그리고 제 1 자기부(MP1)를 향하여 디렉팅된다. 예를 들어 제 1 자기부(MP1)의 자기 분극이 하향으로 디렉팅된다면, 제 2 자기부(MP2)의 자기 분극도 역시 외향으로 디렉팅될 수도 있다. 도 5 에서 묘사되는 바와 같이 두 개의 추가적 자기부(AMP11, AMP12)가 제 1 자기부(MP1)의 상하에 제공될 수도 있다. 추가적 자기부(AMP11, AMP12)는 영구 자석을 포함할 수도 있고, 예를 들어 네오디뮴 철 보어(Neodymium Iron Bohr), 사마륨 코발트 또는 세라믹 재료로 제작될 수도 있다.
도 6 은 도 5 의 자기 디바이스 위의 z-방향에서의 39 mm의 고정된 거리에서의 자기장의 세기의 그래프를 묘사한다(도시된 값들에 대한 더 상세한 내용 및 설명을 위해서는 도 2a 및 도 3 을 참조한 설명을 참고한다). 추가적 자기부(AMP11, AMP12)가 있는 자기 디바이스 위의 39 mm의 거리에서의 최대 자기장은 도 3 을 참조하여 설명된 바와 같은 최대 자기장보다 훨씬 더 낮고, 0 내지 6.0 밀리테슬라의 범위 내에 있을 수도 있다.
도 7 에 도시된 바와 같이, 제 2 추가적 자기부(AMP21, AMP22)가 제 2 자기부(MP2)에 더 제공될 수도 있다. 도 2a 와 비교하여, 총 두 개의 추가적 자기부(AMP11, AMP12) 및 두 개의 제 2 추가적 자기부(AMP21 및 AMP22)가 자기 디바이스에 추가된다. 제 2 추가적 자기부(AMP21, AMP22)는 기준 방향(RD)에 실질적으로 평행한 제 2 추가적 자기 분극을 가진다. 대안적으로는, 제 2 추가적 자기부(AMP21, AMP22) 중 적어도 하나가 역시 사용될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 수도 있다. 시물레이션들은, 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이의 기준 방향으로의 총 힘이 도 2a 를 참조하여 도시되고 설명된 바와 같은 자기 디바이스와 비교할 때 약 240%만큼 증가한다는 것을 나타낸다. 시물레이션들은, 자기 디바이스 외부의 자기적 부유 필드 역시 제 2 추가적 자기부(AMP21, AMP22)의 추가에 기인하여 더욱 감소한다는 것을 나타낸다. 대안적인 실시예에서 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)에는 적어도 하나의 자기부(MP1)가 제공되는 반면에 제 2 추가적 자기부(AMP21, AMP22) 중 적어도 하나가 자기 디바이스의 제 2 부분(SP)에 제공된다. 시뮬레이션들은, 이러한 대안적 자기적 구성이 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이의 증가된 힘과 관련하여 유리한 반면에 이러한 대안적 자기적 구성이 도 2a 를 참조하여 설명된 바와 같은 종래 기술 구성과 비교할 때 자기 디바이스 외부에 감소된 자기적 부유 필드를 역시 제공한다는 것을 나타낸다.
도 7 을 참조하여 도시되고 설명되는 구성은 도 8 에 도시된 바와 같은 코일(CL1, CL2) 중 적어도 하나를 추가함으로써 더욱 연장될 수도 있다. 코일(CL1, CL2)의 포지션에서의 자속 밀도가 인가된 자기적 구성에 의하여 더욱 증가되기 때문에, 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP)사이의 추가적 힘을 생성하기 위하여 코일(CL1, CL2) 중 적어도 하나를 제공하는 것이 집적된 로렌츠 액츄에이터의 경사(Steepness)가 역시 증가하기 때문에 더 효율적이 된다.
도 9 에서, 본 발명의 제 5 대안적 실시예에 따르는 자기 디바이스가 도시된다. 이러한 구성에서, 제 3 추가적 자기부(AMP13, AMP14)가 방사상으로 자화되고 있으며(즉, 기준 방향에 실질적으로 수직인 제 3 자기 분극을 가지며) 제 1 자기부(MP1) 및 추가적 자기부(AMP11, AMP12) 사이에 추가된다. 이것이 로렌츠 액츄에이터의 경사의 추가적 개선 및 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이의 기준 방향으로의 총 힘의 증가를 초래한다. 도 9 에 도시된 바와 같은 구성에서, 제 2 추가적 자기부(AMP21, AMP22)는 간결성을 위하여 생략되지만, 이러한 제 2 추가적 자기부는 추가적인 대체적 자기 디바이스 구성에서 추가될 수 있다. 대안적인 실시예에서 코일(CL1, CL2) 중 적어도 하나는 생략되어 (더) 수동형인 자기 디바이스를 생성할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 제 6 대안적 실시예에 따르는 자기 디바이스를 도시한다. 이러한 구성에서 고정자(즉 실질적으로 정지된 부분)는 자기 디바이스의 제 2 부분(SP)에 연결되며 자속 밀도를 자기 디바이스의 자기 회로 내에서 유도하도록 구성되고 구현되고 있는 자기 요크(YK)에 탑재되는 제 2 자기부(MP2)를 포함한다. 회전자(즉 고정자에 대하여 상대적으로 가동인 부분)는 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)에 연결되고 제 1 자기부(MP1), 추가적 자기부(AMP) 및 코일(CL)을 포함한다. 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)이 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 아래에 위치되며, 결과적으로 자기 디바이스의 제 1 부분(FP)이 실제로 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 아래에 매달리고 제 1 힘 및 제 2 힘에 의하여 포지션에 유지된다는 것에 주의한다. 일 실시예에서, 자기 디바이스는 액체 봉입 시스템을 지지하도록 사용될 수도 있다. 액체 봉입 구조는 비록 Z 방향(광축의 방향)으로 일부 상대적 이동이 존재할 수도 있지만, XY 평면에서 투영 시스템에 상대적으로 실질적으로 정지된다. 시일이 액체 봉입 구조 및 기판의 표면 사이에 형성된다. 일 실시예에서, 시일이 액체 봉입 구조 및 기판의 표면 사이에 형성되고, 가스 시일과 같은 무접촉식 시일일 수도 있다. 이러한 시스템은 미국 특허 출원 공개 번호 제 US 2004-0207824 호에서 개시된다. 일 실시예에서 자기 디바이스는 로렌츠 액츄에이터와 조합하여 중력 보상기로서 기능할 수도 있다. 중력 보상기 기능은 제 2 자기부(MP2)와 자기적으로 상호작용하도록 구성되는 제 1 자기부(MP1)에 의하여 실현된다. 추가적 자기부(AMP)는 회전자의 특정 스트로크 상에서 더 큰 일정한 힘을 획득하기 위하여 추가된다. 제 1 및 제 2 자기부(MP1, MP2) 및 추가적 자기부(AMP)의 치수가 자기 디바이스의 제 1 부분(FP) 및 자기 디바이스의 제 2 부분(SP) 사이의 힘을 정한다. 발명자는 자기부(MP1, MP2)의 높이비가 회전자의 기준 방향(RD)에서의 스트로크에 의존한 힘 편차를 적어도 부분적으로 결정한다는 것을 발견했다. 추가적 자기부(AMP)의 높이를 변경함으로써, 코일(CL)에 급전함으로써 적어도 부분적으로 보상될 필요가 있는 기준 방향에서의 강도(stiffness)의 갓 및 부호를 제어하는 것이 가능하다. 추가적 자기부(AMP)의 효과는 이것이 제 2 자기부(MP2)와 자기적으로 상호작용하는 동안에 제 1 자기부(MP1)의 비선형 거동을 선형화한다는 것이다. 이것은 코일(CL)이 자기 디바이스가 로렌츠 액츄에이터로서 기능하도록 더욱 허용하며 결과적으로 중력 보상기 및 액츄에이터의 기능이 하나의 자기 디바이스 내에 통합될 수 있다는 점에서 유리한데, 이것은 예를 들어, 중력 보상기 기능 및 로렌츠 액츄에이터 기능이 물리적으로 분리되는 상황과 비교할 때 요구되는 부피를 감소시킬 수도 있다. 본 발명의 일 실시예에서 영구자석은 실질적으로 강자성 재료가 없다.
비록 본 발명의 특정한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 본 발명의 실시예는 위에서 개시된 바와 같은 방법을 기술하는 기계 판독 가능한 명령어들의 하나 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예컨대, 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광디스크)의 형태를 취할 수 있다.
위의 설명은 한정적인 것이 아니라 예시적인 것이 의도된다. 따라서, 다음 진술되는 청구항의 범위로부터 벗어나지 않으면서, 설명된 바와 같은 본 발명에 변경이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다.
Claims (11)
- 자기 디바이스로서,
- 제 1 부분;
- 제 2 부분;
- 상기 제 1 부분에 커플링되고 제 1 자기 분극을 가지는 제 1 자기부;
- 상기 제 2 부분에 커플링되고 제 2 자기 분극을 가지는 제 2 자기부; 및
- 상기 제 1 부분에 커플링되고 및 추가적 자기 분극을 가지는 추가적 자기부를 포함하고,
- 상기 제 1 자기부 및 제 2 자기부는 서로 자기적으로 상호작용하도록 구성되며,
- 상기 제 1 자기부는 제 1 힘을 상기 제 2 자기부 상에 작용시키고;
- 상기 제 2 자기부는 제 2 힘을 상기 제 1 자기부 상에 작용시키며; 그리고
- 상기 제 1 힘 및 제 2 힘은 기준 방향에 평행한 반대 방향을 가지고;
- 상기 제 1 자기 분극은 상기 기준 방향에 실질적으로 평행하고;
- 상기 제 2 자기 분극은 상기 기준 방향에 실질적으로 수직이며;
- 상기 추가적 자기 분극은 상기 제 1 자기 분극과 소정 각도를 이루고; 그리고
- 상기 각도는 약 90° 내지 약 270°의 범위 내에 있는, 자기 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 각도는 약 180°의 크기를 가지는, 자기 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
제 1 부분 및 제 2 부분 중 적어도 하나에는 적어도 하나의 코일을 포함하는 코일 어셈블리가 제공되고,
상기 코일은, 코일의 급전 시에, 추가적 힘이 기준 방향으로 제 1 부분 및 제 2 부분 사이에 작용하도록 제 1 자기부, 제 2 자기부 및 추가적 자기부에 의하여 형성되는 자기 회로 내에 구성 및 구현되는, 자기 디바이스. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 추가적 자기부는 실질적으로 강자성 재료가 없는 영구 자석을 포함하는, 자기 디바이스. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 부분에 커플링되는 제 2 추가적 자기부를 더 포함하고,
상기 제 2 추가적 자기부는 기준 방향에 실질적으로 평행한 제 2 자기 분극을 가지는, 자기 디바이스. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 부분에 커플링되는 제 3 추가적 자기부를 더 포함하고,
상기 제 3 추가적 자기부는 기준 방향에 실질적으로 수직인 제 3 자기 분극을 가지는, 자기 디바이스. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 3 추가적 자기부는 제 1 자기부 및 추가적 자기부 사이에 위치되는, 자기 디바이스. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
중력 보상기로서 적합하고,
상기 기준 방향은 중력축과 나란하게 실질적으로 정렬되어 상기 제 1 힘 및 제 2 힘이 제 1 부분 및 제 2 부분 사이에서 지지력을 제공하도록 하는, 자기 디바이스. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 자기부 및 제 2 자기부 중 적어도 하나는 대칭축 중심으로 환상 대칭(circular symmetric)이고 중력축에 실질적으로 평행한, 자기 디바이스. - 리소그래피 장치로서,
- 패터닝 디바이스를 지지하도록 구성되는 지지 구조로서, 상기 패터닝 디바이스는 방사선 빔을 패터닝하여 방사선의 패터닝된 빔을 형성하도록 구성되는, 지지 구조;
- 기판을 지지하도록 구성되는 기판 테이블;
- 방사선의 패터닝된 빔을 상기 기판 상에 투영하도록 구성되는 투영 시스템; 및
- 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 자기 디바이스를 포함하는, 리소그래피 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 자기 디바이스의 제 1 부분은 상기 기판 테이블, 상기 지지 구조 또는 액체 봉입 시스템(liquid confinement system)에서 수용되는, 리소그래피 장치.
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