KR20160107198A - 작동 기구, 광학 장치 및 리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

예컨대 미러를 변위시키기 위한 액추에이터는 2개의 전자석(370)에서 전류를 변화시킴으로써 적어도 2의 자유도로 이동을 제공한다. 이동부는 자석의 자화의 방향에 수직한 제1 평면에 실질적으로 놓여있는 동작 영역에 걸쳐 이동하도록 제약된 자기면(magnetic face)을 갖는 영구 자석(362)을 포함한다. 전자석은 제1 평면에 밀접하게 평행한 제2 평면에 실질적으로 놓여있는 자극면(pole face)을 가지며, 각각의 자극면은 이동 자석의 면에 의해 가로질러진 영역의 사분면을 실질적으로 채운다. 강자성체 실드(820)가 이동부 주위에 제공되며, 영구 자석(362)과 실드(820) 사이의 인력을 최소화하면서 인접 액추에이터 또는 표유 전자계의 영향을 감소시키도록 적어도 하나의 인터럽션(822)을 갖는다.

Description

작동 기구, 광학 장치 및 리소그래피 장치{ACTUATION MECHANISM, OPTICAL APPARATUS AND LITHOGRAPHY APPARATUS}

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2014년 1월 13일자로 출원된 EP 특허 출원 번호 14150933.1에 관련되며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 원용에 의해 본 명세서에 통합되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 여러 가지의 장치 및 기기에 적용될 수도 있는 작동 기구에 관한 것이다. 본 발명은 또한 다면형 필드 미러 디바이스(faceted field mirror device) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(faceted pupil mirror device)를 갖는 광학 시스템에 관한 것이다.

리소그래피는 집적회로(IC) 및 기타 디바이스 및/또는 구조체의 제조에서의 핵심적인 단계들 중의 하나로서 널리 인지되어 있다. 그러나, 리소그래피를 이용하여 이루어지는 피처(feature)의 치수가 더 작아짐에 따라, 리소그래피는 소형 IC 또는 기타 디바이스 및/또는 구조체가 제조될 수 있도록 하기 위한 보다 중요한 요소가 되고 있다.

리소그래피 장치는 기판 상에 통상적으로는 기판의 타겟 영역 상에 원하는 패턴을 부여하는 장치이다. 리소그래피 장치는 예컨대 집적회로(IC)의 제조에 사용될 수 있다. 그 경우, 마스크 또는 레티클(reticle)로도 지칭되는 패터닝 장치가 집적회로의 개개의 층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 타겟 영역(예컨대, 하나의 다이(die)의 일부분, 하나의 다이, 또는 여러 개의 다이를 포함) 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트)의 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 이루어진다. 일반적으로, 단일 기판은 연속적으로 패터닝되는 인접한 타겟 영역들의 네트워크를 포함할 것이다.

리소그래피 장치에서, 다수의 이동부(moving part)는 전형적으로 다양한 자유도가 제공되며, 움직임 및 지점(선형 및 각도 위치(배향), 속도 및 가속도를 포함)이 다수의 작동 기구(액추에이터)를 통해 자동으로 제어된다. 액추에이터는 전자기식으로, 공기로(pneumatically), 또는 유압식으로(hydraulically) 작동될 수도 있다. 액추에이터는 단지 1의 자유도(선형 또는 회전)로 이동을 행하도록 제한되는 경우가 많다. 이동부가 복수의 자유도로 제어되는 곳에서, 보다 복잡한 기구가 제공될 수 있거나, 복수의 단일 자유도 기구(multiple single-degree mechanism)들이 조합될 수도 있다.

노광 파장을 단축시키고 그러므로 최소 인쇄 가능 크기를 감소시키기 위해, 극자외(EUV) 방사선 소스를 사용하는 것이 제안되었다. EUV 방사선 소스는 대략 5-20nm, 예컨대 13.5nm, 약 13nm 또는 6.5-6.8nm의 방사선 파장을 출력하도록 구성된다. EUV 방사선의 사용은 소형 피처 인쇄를 달성하는 것에 관하여 현저한 진전을 이룰 수 있다. 이러한 방사선은 극자외 또는 소프트 x-선으로 지칭되며, 가능한 소스는 예컨대 레이저 생성 플라즈마 소스, 방전 플라즈마 소스, 또는 전자 축적 링으로부터의 싱크로트론 방사선(synchrotron radiation from electron storage ring)을 포함한다. 극도의 정확도에 대한 요망 및 이에 부가하여 높은 신뢰도를 갖는 진공 환경에서의 작업에 대한 요망 때문에, EUV 리소그래피 장치를 위한 액추에이터를 설계하는 것이 특별한 과제로 되고 있다.

액추에이터가 사용되는 예는 EUV 광학 장치의 조명 시스템의 다면형 미러을 위한 것이다. 다수의 개별 미러 다면체가 어레이로 제공될 수 있고, 그 각각은 타겟 지점에서 상이한 조명 프로파일을 이루도록 상이한 방향으로 배향될 필요가 있다. 필드 다면체 미러를 위한 액추에이터는 예컨대 PCT 특허 출원 공개 번호 WO 2011/000671 A1에 설명되어 있다. 달성될 수 있는 조명 프로파일의 범위를 연장하고자 할 때, 2개보다 많은 위치를 갖는 액추에이터가 요망되며, 이 액추에이터는 2개 이상의 자유도에서의 이동을 포함할 수 있고, 엔드 스톱(end stop)에 의해 정해질 수 없는 중간 위치를 필요로 할 수 있다. 그러므로, 성능뿐만 아니라 크기, 비용 및 열 소산의 엄격한 요구를 충족하는 이러한 액추에이터가 요망된다.

이러한 조명 시스템의 설계에서 다른 문제가 발생한다. 이동 미러 또는 다른 요소의 위치가 예컨대 엔드 스톱에 의해 하나의 차원에서 설정되지 않고 2개의 차원에서 측정되어야 한다. 제어될 수 백의 개별 다면체가 있을 수 있는 때에 및 특히 이들이 진공 환경에 있는 때에, 충분히 정확하고 컴팩트한 위치 측정 및 피드백 제어를 제공하는 것이 과제로 되고 있다.

본 발명의 양태에 따라 작동 기구가 제공되며, 상기 작동 기구는, 이동부 및 정지부를 포함하고, 상기 이동부가 상기 정지부에 의해 발생된 자기장에 의한 동작 범위에 걸쳐 이동하도록 구동되는 자석을 포함하며, 또한

자기장의 전파를 감소시키기 위해 상기 자석의 동작 범위를 둘러싸고, 강자성체 재료로 형성되며, 그 안에 적어도 하나의 인터럽션(interruption)을 갖는 실드를 포함한다.

본 발명의 양태에 따라, 전술한 바와 같은 작동 기구를 복수 개 포함하는 작동 시스템이 제공된다.

본 발명의 양태에 따라, 광학 장치가 제공되며, 상기 광학 장치는, 방사선 소스로부터 방사선 빔을 수광하여 상기 방사선 빔을 처리하고 타겟 지점에 전달하도록 배열된 일련의 광학 부품을 포함하며, 상기 광학 부품은 여기에서 설명한 바와 같은 액추에이터 기구에 결합된(액추에이터 기구 상에 탑재된) 하나 이상의 이동 가능 광학 부품을 포함하며, 상기 이동 가능 광학 부품 또는 각각의 상기 이동 가능 광학 부품의 요구된 위치설정을 달성하기 위해 전자석에 에너지를 공급하기 위해 컨트롤러 및 구동 회로가 제공된다.

상기 이동 가능 광학 부품은 상기 방사선 빔을 조절하고 이 방사선 빔을 패터닝 장치 상의 타겟 지점에 전달하기 위한 조명 시스템을 형성할 수 있으며, 상기 이동 가능 부품은 상기 타겟 지점에서의 상기 조절된 방사선 빔의 입사각을 변화시키도록 이동할 수 있다. 일실시예에서, 연관된 작동 기구를 갖는 복수의 이러한 이동 가능 부품은 플라이즈 아이(fly's eye) 조명기의 일부분으로서 제공된다.

본 발명의 실시예는, 광학 부품이 반사성 부품이고, 조명 시스템이 5 내지 20nm의 범위의 파장을 갖는 방사선으로 동작할 수 있는 EUV 조명 시스템인 특정한 응용예를 찾을 수 있다.

본 발명의 양태에 따라, 리소그래피 장치가 제공되며, 상기 리소그래피 장치는, 상기 방사선 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템과, 패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체와, 기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블과, 상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템과, 상기 조명 시스템에서의 방사선 빔 및/또는 상기 투영 시스템에서의 패터닝된 방사선 빔을 조절하도록 구성된 여기에서 설명된 바와 같은 광학 장치를 포함한다.

본 발명의 양태에 따라, 디바이스 제조 방법이 제공되며, 상기 디바이스 제조 방법은, 패터닝된 방사선 빔을 기판 상으로 투영하는 단계를 포함하며, 상기 패터닝된 빔은 여기에서 설명된 바와 같은 광학 장치에 의해 조절되는 방사선 빔으로 형성된다.

본 발명의 다양한 실시예의 구조 및 작동뿐만 아니라 본 발명의 다른 양태, 특징 및 가능한 장점이 첨부 도면을 참조하여 아래에 상세하게 설명되어 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시되는 구체적인 실시예로 한정되지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 이러한 실시예는 단지 예시를 위해 제공된 것이며, 본 명세서에 포함된 교시에 기초하여 당업자에 의해 추가의 실시예가 이루어질 수 있음은 자명할 것이다.

본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부분을 형성하는 첨부 도면은 본 발명을 예시하고 있으며, 본 발명에 대한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하고 당업자로 하여금 본 발명을 구성하고 사용할 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예를 이하의 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서만 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사성 광학장치를 갖는 리소그래피 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 리소그래피 장치의 보다 상세한 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 리소그래피 장치를 위한 소스 콜렉터 모듈의 실시예의 보다 상세한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 EUV 리소그래피 장치를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 작동 기구가 사용될 수 있는 리소그래피 장치의 조명 시스템의 일부분의 첫 번째 단면도이다.
도 6은 2개의 연관된 퓨필 다면체 미러를 어드레스하기 위해 필드 다면체 미러의 조정을 보여주는 도 5의 장치의 두 번째 단면도이다.
도 7은 제어 함수가 도식적으로 나타내어져 있는 본 발명의 실시예에 따른 작동 기구에 사용하기 위한 신규의 2-D 평면 모터(planar motor)의 기본 형태를 예시하는 도면이다.
도 8은 도 7의 제어 함수를 구현하기 위해 사용될 수 있는 광학 위치 센서의 형태 및 작동을 예시하는 도면이다.
도 9는 필드 다면체 미러 모듈이 본 발명의 실시예에 따른 다수의 작동 기구를 포함하고 있는, 리소그래피 장치에서의 필드 다면체 미러 모듈의 외부 및 부분 절단 도면이다.
도 10은 도 9의 미러 모듈에서의 하나의 작동 기구의 단면도이다.
도 11은 필드 다면체 미러 모듈이 본 발명의 실시예에 따른 다수의 작동 기구를 포함하고 있는, 리소그래피 장치에서의 필드 다면체 미러 모듈의 외부 및 부분 절단 도면이다.
도 12는 실드 부분(shield part)이 부분적으로 절단된 도 11의 미러 모듈에서의 하나의 작동 기구의 더욱 상세한 도면이다.
도 13 내지 도 17은 도 12의 액추에이터에 포함된 모터의 시뮬레이션된 성능 특성을 보여주는 도면이다.
도 18은 도 8에 도시된 광학 위치 센서 대신 사용될 수 있는 한 가지 형태의 광학 위치 센서의 주요 부품을 예시하는 도면이다.
도 19a는 도 18의 센서의 검출기 부분의 평면도이고, 도 19b는 도 18의 센서의 검출기 부분의 단면도이다.
도 20a는 액추에이터가 센터링된 위치(centered position)에 있는 도 18의 광학 위치 센서의 도면이고, 도 20b는 액추에이터 기울어진 위치(tilted position)에 있는 도 18의 광학 위치 센서의 도면이다.
도 21a는 액추에이터가 도 20a에 도시된 센터링된 위치에 있는, 광학 위치 센서의 검출기 상의 환형 방사선 패턴의 위치를 보여주는 도면이고, 도 21b는 액추에이터가 도 20b에 도시된 기울어진 위치에 있는, 광학 위치 센서의 검출기 상의 환형 방사선 패턴의 위치를 보여주는 도면이다.
도 22a 및 도 22b는 상이한 위치에서의 참조 예의 2개의 인접한 액추에이터의 이동자(mover)를 보여주는 도면이다.
도 23a 및 도 23b는 상이한 위치에서의 본 발명의 실시예에 따른 2개의 인접한 액추에이터의 이동자를 보여주는 도면이다.
도 24a 및 도 24b는 상이한 위치에서의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 2개의 액추에이터의 이동자를 보여주는 도면이다.
도 25는 인접한 액추에이터의 이동자의 2개의 상이한 위치에 대해 실드되지 않은 이동자(unshielded mover)에 가해진 힘의 위치 의존성을 보여주는 도면이다.
도 26은 인접한 액추에이터의 이동자의 2개의 상이한 위치에 대해 도 22a 및 도 22b의 참조 예의 액추에이터의 이동자에 가해진 힘의 위치 의존성을 보여주는 도면이다.
도 27은 인접한 액추에이터의 이동자의 2개의 상이한 위치에 대해 도 23a 및 도 23b의 액추에이터의 이동자에 가해진 힘의 위치 의존성을 보여주는 도면이다.
도 28은 인접한 액추에이터의 이동자의 2개의 상이한 위치에 대해 도 24a 및 도 24b의 액추에이터의 이동자에 미치는 힘의 위치 의존성을 보여주는 도면이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실드를 도시하는 도면이다.

본 발명의 실시예는 광범위의 응용예에 채용될 수 있는 작동 기구에 관한 것이다. 일례의 응용예에서, 작동 기구는 리소그래피 장치 내에서 다양한 부품을 이동시키기 위해 제공될 수도 있다. 이 부품은 광학 부품일 수도 있고, 예컨대 EUV 광학 부품일 수도 있다. 이러한 장치 내에서 채용된 액추에이터는 엄격한 환경 및 성능 기준을 충족하여야 할 것이다. 예컨대, 윤활제의 필요성을 방지하거나 및/또는 마모 입자를 발생하는 것을 방지하기 위해 부분들 간의 마찰을 방지하는 것이 바람직할 수도 있다. EUV 장치는 전형적으로 진공에 가까운 환경(near-vacuum environment)을 포함하며, 이로써 윤활제와 같은 아웃가싱(outgassing) 재료가 용인되지 않을 것이다. 낮은 열 소산이 고려사항일 수도 있다. 이들 엄격한 기준의 하나 이상을 충족하는데 도움을 줄 수 있는 신규 타입의 작동 기구가 아래에서 설명될 것이다. 액추에이터를 설명하기 전에, EUV 리소그래피 장치의 몇몇 예가 소개될 것이다. 또한 이하에서는, 액추에이터를 채용할 수 있는 방법에 대한 예가 설명될 것이다. 그러나, 액추에이터의 본 발명의 실시예는 폭넓게 적용 가능하며, 일반적으로는 리소그래피 장치 또는 구체적으로는 EUV 리소그래피 장치에 사용하는 것으로 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소스 콜렉터 모듈(SO)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 개략적으로 도시하고 있다. 본 리소그래피 장치는, 방사선 빔(B, 예컨대 EUV 방사선)을 조절하도록 구성된 조명 시스템(조명기)(IL)과, 패터닝 장치(예컨대, 마스크 또는 레티클)(MA)를 지지하도록 구성되고, 또한 패터닝 장치를 정확히 위치시키도록 구성된 제1 위치 설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)와, 기판(예컨대, 레지스트가 코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제2 위치 설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예컨대, 웨이퍼 테이블)(WT)과, 패터닝 장치(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을 기판(W)의 타겟 영역(C)(예컨대, 하나 이상의 다이를 포함하는) 상에 투영하도록 구성된 투영 시스템(예컨대, 반사성 투영 시스템)(PS)을 포함한다.

조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위한 굴절식, 반사식, 자기식, 전자기식, 정전식, 다른 타입의 광학 부품, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 부품을 포함할 수 있다.

지지 구조체(MT)는 패터닝 장치의 배향, 리소그래피 장치의 설계, 및 예컨대 패터닝 장치가 진공 환경에 유지되는지의 여부와 같은 기타 조건들에 좌우되는 방식으로 패터닝 장치(MA)를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 장치를 유지하기 위해 기계식, 진공식, 정전식, 또는 기타 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는 예컨대 필요에 따라 고정되거나 이동시킬 수 있는 프레임(frame) 또는 테이블일 수도 있다. 지지 구조체는 패터닝 장치가 예컨대 투영 시스템에 대하여 요구된 위치에 있도록 할 수 있다.

"패터닝 장치"라는 용어는, 기판의 타겟 영역에 패턴을 생성하기 위하여 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하기 위해 사용될 수 있는 어떠한 디바이스도 지칭하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적회로와 같은 타겟 영역 내에 생성되는 디바이스에서의 특정 기능층에 대응할 것이다.

패터닝 장치는 투과형일 수도 있고 또는 반사형일 수도 있다. 패터닝 장치의 예로는 마스크, 프로그래머블 미러 어레이, 및 프로그래머블 LCD 패널을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리형, 교번 위상 편이형 및 감쇠 위상 편이형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라 다양한 하이브리드 마스크 타입들을 포함한다. 프로그래머블 미러 어레이의 예는 소형 미러들의 매트릭스 배열을 채용하며, 그 각각의 미러들은 입사 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어지는 것이 가능하다. 기울어진 미러들은 미러 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.

투영 시스템은, 조명 시스템과 마찬가지로, 이용되고 있는 노광 방사선에 대하여 적합하거나 또는 진공의 이용과 같은 다른 요인들에 대하여 적합한, 굴절형, 반사형, 자기형, 전자기형, 정전형, 다른 타입의 광학 부품, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 타입의 광학 부품을 포함할 수 있다. 다른 가스가 방사선을 너무 많이 흡수할 수도 있기 때문에 EUV 방사선을 위해 진공을 이용하는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 진공 벽부 및 진공 펌프를 이용하여 전체 빔 경로에 진공 환경이 제공될 수 있다.

본 명세서에서 설명하는 바와 같이, 리소그래피 장치는 반사형의 것(예컨대, 반사형 마스크를 채용함)이다.

리소그래피 장치는 2개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블(및/또는 2개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 타입의 것으로 될 수도 있다. 이러한 "멀티 스테이지" 기기에서는, 추가의 테이블이 병행하여 사용될 수도 있고, 또는 하나 이상의 테이블을 노광을 위해 사용하면서 다른 하나 이상의 테이블 상에서 예비 단계를 수행할 수도 있다.

도 1을 참조하면, 조명기(IL)는 소스 콜렉터 모듈(SO)로부터 극자외 방사선 빔을 수광한다. EUV 방사선을 발생하는 방법은, 반드시 이러한 것으로 한정되지는 않지만, EUV 대역에서 하나 이상의 방출 라인을 갖는 예컨대 크세논, 리튬 또는 주석과 같은 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 플라즈마 상태로 변환하는 것을 포함한다. 한 가지 이러한 방법에서, 레이저 생성 플라즈마(laser produced plasma, LPP)로 종종 지칭되는 요구된 플라즈마는 요구된 라인-방출 원소를 갖는 재료의 액적(droplet), 스트림 또는 클러스터와 같은 연료(fuel)를 레이저빔으로 조사함으로써 발생될 수 있다. 소스 콜렉터 모듈(SO)은 연료를 여기하는 레이저빔을 제공하기 위한 도 1에 도시되지 않은 레이저를 포함하는 EUV 방사선 시스템의 일부분일 수도 있다. 그 결과의 플라즈마는 예컨대 EUV 방사선과 같은 출력 방사선을 방출하며, 이 방사선이 소스 콜렉터 모듈에 배치된 방사선 콜렉터를 이용하여 집광된다. 예컨대 연료 여기를 위한 레이저 빔을 제공하기 위해 CO₂ 레이저가 사용되는 때에는, 레이저와 소스 콜렉터 모듈은 별도의 구성요소이어도 된다.

이러한 경우에, 레이저는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 방사선 빔은 예컨대 적합한 지향 미러 및/또는 빔 확장기(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템을 이용하여 레이저로부터 소스 콜렉터 모듈로 전달된다. 다른 경우에, 예컨대 소스가 DPP(discharge produced plasma) 소스로도 지칭되는 방전 발생 플라즈마 EUV 발생기인 때에는, 소스는 소스 콜렉터 모듈의 통합부일 수도 있다.

조명기(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포(angular intensity distribution)를 조정하는 조정기를 포함할 수 있다. 일반적으로, 조명기의 퓨필 평면에서의 세기 분포의 적어도 외측 반경 및/또는 내측 반경 범위(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 조명기(IL)는 다면형 필드 미러 디바이스 및 다면형 퓨필 미러 디바이스와 같은 다양한 다른 부품들을 포함할 수 있다. 조명기(IL)는 방사선 빔의 단면에서 요구된 균일성 및 세기 분포를 갖도록 방사선 빔을 조절하기 위해 사용될 수 있다.

방사선 빔(B)은 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 상에 유지되어 있는 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 상에 입사되며, 패터닝 장치에 의해 패터닝된다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)로부터 반사된 후, 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하고, 투영 시스템(PS)이 방사선 빔을 기판(W)의 타겟 영역(C) 상에 포커싱한다. 제2 위치 설정기(PW) 및 위치 센서(PS2)(예컨대, 간섭계 디바이스, 선형 인코더, 또는 용량형 센서)를 이용하여, 예컨대 방사선 빔(B)의 경로에 상이한 타겟 영역(C)을 위치시키도록 기판 테이블(WT)을 정확하게 이동시킬 수 있다. 마찬가지로, 제1 위치 설정기(PM) 및 다른 위치 센서(PS1)를 이용하여 방사선 빔(B)의 경로에 대하여 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA)를 정확히 위치시키는 것이 가능하다. 패터닝 장치(예컨대, 마스크)(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크(M1, M2) 및 기판 정렬 마크(P1, P2)를 이용하여 정렬될 수 있다.

도시된 장치는 다음 모드들 중 하나 이상의 모드로 사용될 수 있다:

1. 스텝 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 기본적으로 정지 상태로 유지한 채로, 방사선 빔(B)에 부여한 패턴 전체를 한 번에 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 정지 노광). 그리고나서, 상이한 타겟 영역(C)이 노광될 수 있도록 기판 테이블(WT)을 X 방향 및/또는 Y 방향으로 이동시킨다.

2. 스캔 모드에서는, 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT) 및 기판 테이블(WT)을 동기적으로 스캐닝하면서, 방사선 빔(B)에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다(즉, 단일 동적 노광). 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대율(축소율) 및 상 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다.

3. 또 다른 모드에서는, 프로그래머블 패터닝 장치를 유지한 채로 지지 구조체(예컨대, 마스크 테이블)(MT)를 기본적으로 정지 상태로 하고, 또한 기판 테이블(WT)을 이동시키거나 스캐닝하면서, 방사선 빔에 부여한 패턴을 타겟 영역(C) 상에 투영한다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스식 방사선 소스가 채용되며, 프로그래머블 패터닝 장치는 기판 테이블(WT)의 각각의 이동 후에 또는 스캔 동안의 연속적인 방사 펄스의 사이에서 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 앞서 언급한 바와 같은 타입의 프로그래머블 미러 어레이와 같은 프로그래머블 패터닝 장치를 이용하는 마스크 없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.

또한, 전술한 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 전혀 다른 사용 모드들이 채용될 수도 있다.

도 2는 소스 콜렉터 모듈(SO), 조명 시스템(IL), 및 투영 시스템(PS)을 포함하는 리소그래피 장치(100)를 보다 상세하게 도시하고 있다. 소스 콜렉터 모듈(SO)은 소스 콜렉터 모듈(SO)의 인클로징 구조(220)에서 진공 환경이 유지될 수 있도록 구성되고 배열된다. EUV 방사선 방출 플라즈마(210)는 방전 발생 플라즈마 소스에 의해 형성될 수 있다. EUV 방사선은 매우 고온의 플라즈마(210)가 EUV 대역의 전자기 스펙트럼으로 방사선을 방출하도록 생성되는 예컨대 Xe 가스, Li 증기 또는 Sn 증기와 같은 가스 또는 증기에 의해 발생될 수 있다. 매우 고온의 플라즈마(210)는 예컨대 적어도 부분적으로 이온화된 플라즈마를 야기하는 전기 방전에 의해 생성된다. 방사선의 효율적인 발생을 위해서는 Xe, Li, Sn 증기 또는 예컨대 임의의 다른 적합한 가스 또는 증기의 10 Pa의 분압이 요구될 수 있다. 일실시예에서, 여기된 주석(Sn)의 플라즈마가 EUV 방사선을 발생하기 위해 제공된다.

고온 플라즈마(210)에 의해 방출된 방사선은 소스 챔버(211)의 개구부에 또는 개구부의 뒤에 위치되는 옵션의 가스 장벽 또는 오염물 트랩(contaminant trap)(230)(몇몇 경우에는 오염물 장벽 또는 포일 트랩(foil trap)으로도 지칭됨)을 통해 소스 챔버(211)로부터 콜렉터 챔버(212) 내로 통과된다. 오염물 트랩(230)은 채널 구조를 포함할 수 있다. 오염물 트랩(230)은 또한 가스 장벽 또는 가스 장벽과 채널 구조의 조합을 포함할 수 있다. 여기에서 나타낸 오염물 트랩 또는 오염물 장벽(230)은 종래 기술로 공지된 바와 같이 적어도 채널 구조를 포함할 수 있다.

콜렉터 챔버(212)는 소위 그레이징 입사 콜렉터(grazing incidence collector)일 수도 있는 방사선 콜렉터(CO)를 포함할 수 있다. 방사선 콜렉터(CO)는 상류 방사선 콜렉터측(251) 및 하류 방사선 콜렉터측(252)을 갖는다. 방사선 콜렉터(CO)를 가로지르는 방사선은 격자 스펙트럼 퓨리티 필터(grating spectral purity filter)(240)로부터 반사되어 가상의 소스 포인트(IF)에 포커싱될 수 있다. 가상의 소스 포인트(IF)는 흔히 중간 포커스로서 지칭되며, 소스 콜렉터 모듈은 중간 포커스 IF가 인클로징 구조(220)의 개구부(221)에 또는 그 부근에 위치되도록 배열된다. 가상의 소스 포인트 IF는 방사선 방출 플라즈마(210)의 이미지이다.

후속하여, 방사선이 조명 시스템(IL)을 가로지르며, 이 조명 시스템은 패터닝 장치(MA)에서의 방사선 빔(21)의 요구된 각도 분포뿐만 아니라 패터닝 장치(MA)에서의 방사선 세기의 요구된 균일성을 제공하도록 배열된 다면형 필드 미러 디바이스(22) 및 다면형 퓨필 미러 디바이스(24)를 포함할 수 있다. 지지 구조체(MT)에 의해 유지된 패터닝 장치(MA)에서의 방사선 빔(21)의 반사 시에, 패터닝된 빔(26)이 형성되고, 패터닝된 빔(26)은 투영 시스템(PS)에 의해 반사성 요소(28, 30)를 통해 웨이퍼 스테이지 또는 기판 테이블(WT)에 의해 유지된 기판(W) 상으로 이미징된다.

일반적으로 조명 광학장치 유닛(IL) 및 투영 시스템(PS)에는 도시된 것보다 많은 요소가 제공될 수도 있다. 리소그래피 장치의 타입에 따라서는, 필요한 경우 격자 스펙트럼 필터(240)가 제공될 수도 있다. 또한, 도면에 도시된 것보다 많은 미러가 제공될 수도 있으며, 예컨대 도 2에 도시된 것보다 1-6개의 추가의 반사성 요소가 투영 시스템(PS)에 제공될 수도 있다.

콜렉터 광학장치(CO)는, 도 2에 예시된 바와 같이, 단지 콜렉터(또는 콜렉터 미러)의 예로서 그레이징 입사 반사기(253, 254, 255)를 갖는 네스티드 콜렉터(nested collector)로서 도시되어 있다. 그레이징 입사 반사기(253, 254, 255)는 광학축(O)의 주변에 축대칭으로 배치되며, 이 타입의 콜렉터 광학장치(CO)는 소위 DPP 소스로 지칭되는 방전 발생 플라즈마 소스와 함께 사용되는 것이 바람직하다.

일실시예에서, 소스 콜렉터 모듈(SO)은 도 3에 도시된 바와 같은 LPP 방사선 시스템의 일부분이어도 된다. 레이저(LA)는 레이저 에너지를 크세논(Xe), 주석(Sn) 또는 리튬(Li)과 같은 연료에 퇴적(deposit)하여 수십 eV의 전자 온도를 갖는 고이온화된 플라즈마(highly ionized plasma)(210)를 생성하도록 배열된다. 이들 이온의 탈여기(de-excitation) 및 재결합 동안 발생된 강한 에너지의 방사선(energetic radiation)이 플라즈마로부터 방출되고, 거의 수직의 입사 콜렉터 광학장치(CO)에 의해 집광되고, 인클로징 구조(220)의 개구부(211) 상으로 포커싱된다.

도 4는 스펙트럼 퓨리티 필터(240)가 반사형 격자가 아닌 투과형 타입의 것인 EUV 리소그래피 장치를 위한 다른 구성을 도시하고 있다. 이 경우에서의 소스 콜렉터 모듈(SO)로부터의 방사선은 콜렉터 광학장치로부터 중간 포커스 IF(가상의 소스 포인트)까지의 직선 경로를 따르게 된다. 필터를 IF에 가깝게 위치시키거나 IF에 위치시키는 것은 매우 높은 흡수 파워 밀도를 야기할 것이다. 그 결과로 발생하는 고온이 필터를 열화시킬 수도 있다. 한편으로는, 필터 면적을 작게 할 수 있으며, 이것은 장점이 된다. 도시하지 않은 다른 실시예에서, 스펙트럼 퓨리티 필터(240)는 가상의 소스 포인트(IF)에 위치되거나 또는 콜렉터 광학장치(CO)와 가상의 소스 포인트(IF) 사이의 임의의 점에 위치될 수도 있다. 이 필터는 예컨대 가상의 소스 포인트(IF)의 하류측과 같이 방사선 경로에서의 다른 지점에 배치될 수 있다. 복수의 필터가 채용될 수 있다. 이전의 예에서와 같이, 콜렉터 광학장치(CO)는 그레이징 입사 타입(도 2)의 것으로도 될 수 있고 또는 직접 반사기 타입(도 3)의 것으로도 될 수 있다. 스펙트럼 퓨리티 필터는 적외 파장 대역의 원하지 않은 방사선을 억제하도록 설계되어, DUV 방사선이 다른 수단에 의해 억제되도록 남겨지게 할 수도 있다.

이하의 설명은 물체 상의 타겟 지점으로 지향되고 있는 방사선 빔을 조절할 수 있는 광학 장치 및 방법을 제공한다. 물체는 예컨대 집적 회로에서의 개별 층 상에 형성될 회로 패턴을 발생하기 위한 리소그래피 패터닝 장치(MA), 또는 리소그래피 장치의 기판 테이블(WT) 상의 기판(W)일 수 있다. 타겟 지점은 조명 시스템(IL)에 의해 조명되는 패터닝 장치(MA)의 영역이어도 된다. 일례의 패터닝 장치는 마스크, 레티클 또는 동적 패터닝 장치를 포함한다. 레티클은 또한 어떠한 리소그래피 공정 내에서도 사용하기 위한 것일 수 있지만, 본 출원에서는 EUV 리소그래피에 중점을 둘 것이다. 조명 시스템 내에서, 액추에이터는 상이한 조명 모드를 선택하도록 반사성 요소를 이동시키기 위해 사용된다.

도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 타입의 리소그래피 장치의 조명 시스템(IL)에서의 방사선 빔을 조절하기 위한 일례의 광학 장치(20)의 단면도를 개략적으로 도시하고 있다. 광학 장치(20)는 다면형 필드 미러 디바이스(22) 형태의 제1 반사성 부품(22)과, 다면형 퓨필 미러 디바이스(24) 형태의 제2 반사성 부품(24)을 포함한다. 다면형 필드 미러 디바이스(22)는 복수의 1차 반사성 요소를 포함하며, 몇몇 특정한 1차 반사성 요소가 도 5에 개략적으로 도시되어 있고, 필드 다면체 미러(22a, 22b, 22c, 22d)로서 지칭된다. 제2 반사성 부품(24)은 예컨대 몇몇 특정한 2차 반사성 요소를 포함하는 퓨필 다면체 미러(24a, 24b, 24c, 24d, 24a', 24b', 24c', 24d')로서 지칭되는 복수의 2차 반사성 요소를 포함한다.

일반적으로, 필드 다면체 미러(22a-22d)는 인입 방사선 빔(B)의 각자의 부분을 퓨필 다면체 미러(24a-24d, 24a'-24d')를 향해 지향시킨다. 단지 4개의 필드 다면체 미러(22a-22d)만이 도시되어 있지만, 어떠한 개수의 필드 다면체 미러가 제공되어도 된다. 필드 다면체 미러는 일반적으로 2차원 어레이로 배열될 수 있으며, 이것은 필드 다면체 미러가 평평한 평면으로 정확하게 놓여있어야 한다는 것을 의미하지 않는다. 단지 8개의 퓨필 다면체 미러(24a-24d, 24a'-24d')만이 도시되어 있지만, 어떠한 개수의 퓨필 다면체 미러가 제공되어도 되며, 그 개수는 전형적으로는 필드 다면체 미러의 개수의 배수이다. 퓨필 다면체 미러는 2차원 어레이로 배열되어도 된다. 필드 다면체 미러 및 퓨필 다면체 미러의 형상 및 구성은 설계에 따라서는 정사각형, 직사각형, 원형 또는 보다 복잡한 형상일 수도 있다.

각각의 필드 다면체 미러(22a-22d)는 제1 반사성 부품(22)에 의해 수광된 방사선 빔(B)의 일부분을 방사선의 서브빔의 형태로 퓨필 미러 디바이스(24)의 상이한 퓨필 다면체 미러(24a-24d)쪽으로 반사한다. 예컨대, 제1 서브빔(Ba)은 제1 필드 다면체 미러(22a)에 의해 제1 퓨필 다면체 미러(24a)쪽으로 지향된다. 제2, 제3 및 제4 서브빔(Ba, Bc, Bd)은 각각 제2, 제3 및 제4 필드 다면체 미러(22b, 22c, 22d)에 의해 제2, 제3 및 제4 퓨필 다면체 미러(24b, 24c, 24d)쪽으로 지향된다. 퓨필 미러 디바이스(24)에서의 방사선 빔(B)의 공간 세기 분포는 리소그래피 장치의 조명 모드를 정할 수 있다. 일실시예에서, 필드 다면체 미러(22a-22d)는 조정 가능한 배향을 가지며, 퓨필 평면(P)에서 상이한 공간 세기 분포를 형성하여 상이한 조명 모드를 제공하도록 퓨필 다면체 미러(24a-24d) 중의 상이한 미러와 사용될 수 있다. 이 배열은 도 6을 참조하여 추후에 설명될 것이다. 퓨필 다면체 미러(24a-24d)는 배향이 조정 가능한 것이어도 된다.

각각의 필드 다면체 미러(22a-22d)는 퓨필 미러 디바이스(24)의 상이한 퓨필 다면체 미러(24a-24d)에 중간 포커스(IF)의 이미지를 형성하기 위한 모양으로 된다. 실제로, 중간 포커스(IF)는 플라즈마 소스의 가상의 이미지일 것이며, 이 이미지는 한정된 직경(예컨대, 4-6mm)을 갖는다. 결과적으로, 각각의 필드 다면체 미러(22a-22d)는 퓨필 다면체 미러(24a-24d)에서 한정된 직경(예컨대, 3-5mm)을 갖는 가상의 소스 포인트(IF)의 이미지를 형성할 것이다. 퓨필 다면체 미러(24a-24d)는 각각 전술한 이미지 직경보다 큰 직경을 가질 수도 있다(방사선이 퓨필 다면체 미러 사이에 떨어지게 됨으로써 손실되는 것을 방지하기 위해). 중간 포커스(IF) 및 중간 포커스(IF)의 이미지는 단지 예시의 편의를 위해 도면에 점으로서 도시되어 있다.

다면체 미러 디바이스(22, 24)는 함께 소위 "플라이즈 아이(fly's eye)" 조명기를 형성하며, 이 플라이즈 아이 조명기에 의해, 방사선 소스에서 나타나는 불균일성이 제거되어 영역 E를 보다 고른 분포 및 보다 우수한 제어로 조명하게 된다. 퓨필 다면체 미러(24a-24d)의 각각은 자신의 연관된 필드 다면체 미러(22a-22d)의 이미지를 패터닝 장치(MA)가 기판의 노광 동안에 위치되는 필드 평면(field plane)에 또는 필드 평면 부근에 형성할 수 있다. 이들 이미지는 실질적으로 중첩하고, 함께 조명 영역 E를 형성한다. 그 결과, 방사선 소스(SO)로부터 방출되고 광학 장치(20)에 의해 수광되는 바와 같은 방사선(B)의 단면에서의 공간적으로 불균일한 세기 분포가 조명 영역(E)에서 실질적으로 공간적으로 균일한 세기 분포를 갖도록 조절된다. 조명 영역(E)의 형상은 필드 다면체 미러(22a-22d)의 형상에 의해 결정된다. 스캐닝 리소그래피 장치에서, 조명 영역(E)은 스캐닝 방향에 직각인 방향에서의 폭보다 스캐닝 방향에서 더 좁은 폭을 갖는 2개의 차원에서 볼 때에는 예컨대 직사각의 밴드(band) 또는 곡선의(curved) 밴드이어도 된다.

방사선의 요구된 부분의 파장은 5-20nm의 범위, 예컨대 13.5nm의 EUV 파장이어도 된다. 빔(B)은 또한 예컨대 DUV 파장의 다량의 원하지 않는 방사선을 포함할 수도 있다. 다른 특허 공개 문헌에는 조명기를 통한 원하지 않는 방사선의 투과를 감소시키기 위한 기술이 개시되어 있다.

전술한 바와 같이, 필드 미러 디바이스(22)의 각각의 필드 다면체 미러(22a-22d)는 퓨필 미러 디바이스(24)의 하나보다 많은 연관된 퓨필 다면체 미러를 가질 수도 있다. 필드 미러 디바이스(22)의 필드 다면체 미러는 상이한 시간에 자신의 연관된 퓨필 다면체 미러 중의 상이한 퓨필 다면체 미러와 협동하도록 제어될 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 필드 다면체 미러 22a는 2개의 연관된 퓨필 다면체 미러 24a 및 24a'를 갖는다. 이들은 조명기(20)(조명기는 광학 장치(20)의 예임)의 상이한 조명 모드에서 사용된다. 그러므로, DUV 방사선과 같은 원하지 않는 파장을 갖는 방사선이 24c, 24d, 24b' 또는 24c'과 같은 이웃 퓨필 다면체 미러 상으로 떨어지도록 산란될 수 있게 하면서, 필드 다면체 미러 22a가 EUV 방사선을 퓨핏 다면체 미러 24a 대신에 24a' 쪽으로 지향시키기 위해 제2 모드로 제어될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 액추에이터를 위한 신규의 2-D 모터부가 이하에서 설명될 것이다. 이 모터는 예컨대 EUV 시스템에서의 필드 다면체 미러 또는 기타 이동 가능 요소를 구동하기 위해 액추에이터에 적용될 수 있다. 모터 및 액추에이터의 동일한 원리가 다른 광학 응용예 및 전반적으로 다른 응용예에 적용될 수 있다. 일반적으로는, 예컨대 도 6에 예시된 2개의 조명 모드를 행하기 위해 2개의 작동 위치를 제공하는 것으로 충분하였다. 이용 가능한 방사선을 지나치게 희생하지 않고서 더 많은 수의 조명 모드를 제공하기 위해, 2개보다 많은 위치를 갖는 액추에이터가 요망된다. 액추에이터에 2의 회전 자유도를 제공함으로써, 훨씬 더 많은 수의 위치가 어드레스될 수 있으며, 이에 의해 보다 유용한 조명 설정이 발생된다.

예컨대, PCT 특허 출원 공개 번호 WO 2011/000671 A1에서는, 작동 힘을 직접 액추에이터 로드(actuator rod)에 가하기 위해 바이메탈릭 스트립(bimetallic strip)이 사용된다. 또 다른 예는 압전 모터일 수도 있다. 이들 타입의 모터 기구는 몇몇 문제가 있는 구현 특성을 가질 수 있다. 예컨대, 바이메탈릭 모터는 느릴 수도 있고(또는 너무 많은 열을 발생할 수도 있음), 압전 모터는 복잡할 수도 있고 복잡한 구동 파워 증폭기를 필요로 할 수도 있다. 자기 커플링이 EUV 시스템과 연관된 진공 환경 외측으로부터 가해질 수 있기 때문에, 자기 작동의 원리는 매력적이다. 자기 커플링은 열 격리(thermal isolation)를 제공할 수 있다. 자기 커플링을 사용하는 액추에이터의 예가 아래에 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 7은 적어도 2차원에서의 제어 가능한 힘과 변위를 제공하기 위한 모터(300)의 주요 요소를 도시하고 있다. 1차의 이동부는 영구 자석(362)을 포함한다. 이 자석은 서스펜션(도 7에 도시되지 않음)의 이동부에 부착되어 있다. 자석(362)을 포함하는 이동부는 자석이, 나타낸 바와 같이, x 방향과 y 방향 둘 모두로 자유롭게 이동하도록 서스펜션 장치(suspension arrangement)의 고정된 부분에 결합된다. 서스펜션 장치는 모터가 에너지를 공급받지 않는 때에 지시된 중앙 위치 쪽으로 이동부를 바이어스하기 위한 것일 수 있다. 이와 동시에, 자석은 z 방향으로 이동하도록 제약된다(constrained). 광학 장치에서 미러를 기울어지게 하기 위한 액추에이터의 예에서, z 제약은 피봇 또는 가상의 피봇의 형태로 제공된다. 이러한 서스펜션의 예는 아래에 추가로 예시될 것이다. 본 발명에 대해서는, 자석(362)의 변위 dx가 액추에이터의 이동부의 요구된 기울어지는 움직임(tilting motion) dRy로 바뀐다는 것을 유의하는 것으로 충분하다. 마찬가지로, 페이지 내로의 변위 dy는 동일한 피봇 포인트를 중심으로 X 축에 대한 기울어짐 dRx를 행하기에 충분하다. 피봇 포인트들은 이 예에서는 일치하고 있지만 일치할 필요는 없다. 피봇 포인트까지의 거리가 자석의 이동의 범위보다 훨씬 더 큰 것으로 가정하면, 자석은 평면 내의 영역에 걸쳐 실질적으로 이동하고 있는 것으로 간주될 수 있다.

이동부의 이동을 제어 가능한 방식으로 행하기 위해, 2-D 모터(300)의 정지부(static portion)는 적어도 2개의 바이폴라 전자석을 포함한다. 제1 바이폴라 전자석은 강자성체 코어(ferromagnetic core)(372)(코일의 내측에 파선으로 도시됨) 상의 코일(370)에 의해 형성된다. 코어(372)의 근위 단부(proximal end)는 강자성체 코어 베이스(374)를 통해 서로 연결된다. 제2 바이폴라 전자석은, 강자성체 코어 378 상의, 코일 370에 직교로 배열된 제2 코일(376)의 쌍에 의해 형성된다. 도 7에서는 코일(376) 중의 하나만이 보여지고 있고, 다른 하나는 뒤쪽에 있다. 코어 378의 근위 단부는 동일한 강자성체 코어 베이스(374)를 통해 서로 연결되어 있다. 일실시예에서, 각각의 전자석의 코어는 함께 연결될 수 있지만, 다른 전자석의 코어에는 연결되지 않을 수도 있다.

코어 372들의 원심 단부(distal end)들은 이동 자석(362)에 가깝게 위치되고, 중앙 Z 축의 어느 한쪽에 X 방향으로 이격된다. 이 예에서, 코어 372는 자신의 원심 단부에 강자성체 극편(ferromagnetic pole shoes)(380)이 제공되어 있다. 마찬가지로, 코어 378은 자신의 원심 단부에 극편(382)이 제공되어 있다. 각각의 극편은 전반적으로 평탄하고 예컨대 축을 중심으로 하는 원의 섹터(sector)를 실질적으로 채우는 자극면(pole face)을 제공하며, 극편은 원이 아닌 상이한 모양을 형성할 수도 있다. 이 예에서, 자극면에 의해 채워진 원은 이동 자석(362)의 최대의 요구된 행정거리(excursion)와 동일하거나 큰 반경으로 연장된다. 인접한 극편 사이에는 갭(384) 등이 사용되며, 이로써 극편이 강자성체 재료의 연결된 피스(piece)가 아닌 것으로 된다. 갭은 극편이 닿는 것을 방지하는데 도움을 주기 위해 비자성의 스페이서 재료로 채워질 수도 있다. 설계의 목적은 원을 가능한 한 완전하게 채우는 것이며, 각각의 갭은 원 직경의 10% 미만, 필요한 경우에는 5%로 될 수 있다. 극편을 갖는 4개의 코어 단부가 있기 때문에, 이 예에서의 섹터는 사분면(quadrant)이다. 원리적으로, 상이한 개수의 전자석 및 극편이 제공될 수도 있지만, 아래에 추가로 설명되는 바와 같이 2차원 작동을 제공하기 위해 4개로 충분하다.

자극면에 의해 정해진 원은 또한 각각의 자극면이 완전한 원이라기보다는 환형의 섹터이도록 그 중심에 개구부가 제공될 수도 있다. 개구부는 광학 위치 센서를 위한 액세스를 제공하며, 이 용도에 필요한 만큼으로만 크게 되어서 모터의 힘을 감소시키는 것을 방지하여야 한다. 예시된 예에서, 중심 개구부의 반경은 원의 반경의 25% 미만, 필요한 경우에는 20% 또는 15% 미만이다.

모터의 향상된 효율을 위해, 자석(362)과 극편(380, 382) 사이의 길이 방향(z 방향)에서의 갭(386)은 극편을 바라보고 있는 자석의 면의 폭(예컨대, 직경)에 비해 작게 된다. 자석(362)의 자기면(magnetic face)으로서 지칭될 수도 있는 이 면은 예컨대 그 폭이 5mm 내지 10mm 또는 7mm 내지 10mm이어도 되는 한편, 갭은 0.5 내지 1.5mm이다. 그러므로, 갭은 자기면의 폭의 20% 미만, 15% 미만, 또는 심지어는 10% 미만이어도 된다. 그러나, 실현 가능한 고려사항은 갭을 얼마나 작게 만들 수 있는지를 제한할 수 있다. 예컨대, 이 타입의 모터의 장점은 전자석 및 이동 자석이 장벽에 의해 서로 분리된 상이한 분위기 격실(atmospheric compartment)에 있을 수 있다는 것이다. 이것은 후속하는 예에서 예시될 것이다. 이러한 경우에서의 갭은 장벽의 두께를 허용하는 것이어야 한다.

전자석의 자극면이 평면으로 놓여져 있는 곳의 경우, 중앙 위치로부터 멀어지게 자신의 피봇 포인트를 중심으로 스윙(swing)하고 있는 자석(362)은 자극면으로부터 약간 멀어지게 이동하여 갭(386)을 증가시킬 것이다. 즉, 자석은 엄밀하게는 평탄한 평면이 아닌 곡선의 표면을 통해 스윙한다. 자석의 이동의 범위 dx, dy가 자신의 피봇 포인트까지의 거리보다 수 배 더 작다는 것을 감안하면, 이러한 갭의 증가는 대수롭지 않게 될 것이다. 곡선의 표면은 실제 용도를 위해서는 평면으로서 취급될 수 있다. 그러므로, 갭(386)은 자석의 낮은 쪽 면이 이동하는 제1 평면과 자극면(이동 자석을 바라보는 극편(380, 382)의 표면으로서 정해진)에 놓여있는 제2 평면 사이에 정해진다.

그러나, 기울어짐 각도(angle of tilt)가 상당하거나 및/또는 중앙 위치에서의 갭(386)이 특히 작은 경우, 갭은 자석이 자신의 극단 위치 쪽으로 이동함에 따라 더욱 현저하게 증가할 수 있다. 이 작용을 상쇄하기 위해, 극편의 면은 완벽하게 평탄한 것이 아니라 접시형이 되는 표면을 형성하기 위한 모양으로 되거나 각도를 이룰 수 있다. 그 경우, 자석과 자극면 간의 갭, 및 그에 따라 자기 커플링의 강도는 큰 기울어짐 각도로도 꽤 일정하게 될 수 있으며, 모터 힘이 모터의 작동 범위에 걸쳐 유지될 수 있다.

당연히, 평면으로 놓여있는 자극면을 갖는 실시예는 제조가 보다 용이할 것이다. 이것은 특히 아래에 예시된 예에서와 같이 다수의 액추에이터가 함께 배열될 때에 고려된다.

제1 전자석에 에너지를 공급하고 이동 자석을 예시된 자신의 중앙 위치로부터 X 축을 따라 양의 방향 또는 음의 방향 중의 하나의 방향으로 끌어당기기 위해 코일(370)에 전기 전류가 통과될 수 있다. 예컨대, 자석(362)이 자신의 북극이 자극면을 향하는 상태로 배향되면, 자석은 인가 전류의 결과로 어느 자극면이 남극이 되든지 간에 그 위에서 이동하도록 잡아당겨질 것이다. 전류의 극성(방향)을 제어함으로써, 이동 자석에 가해지는 힘의 방향을 제어할 수 있다. 전류의 크기를 제어함으로써, 힘의 크기를 제어할 수 있다. 그러므로, 자석(362)이 부착되는 액추에이터 이동부의 변위 dx 및 그에 따른 회전 (기울어짐) dRy를 달성하기 위해 코일 370을 사용하는 것이 가능하다. 유사한 방식으로, 코일 376은 자석(362)에게 변위 dy를 부여하고, X 축에 대한 액추에이터 이동부의 기울어짐 dRx를 행하기 위해 사용될 수 있다. 코일 370은 이들을 전기적으로 직렬로 연결함으로써 일제히(in unison) 에너지가 공급될 수 있다. 코일의 독립적인 구동 및 코일의 상이한 배열은 당여히 가능하다. 컨트롤러(도시하지 않음)로부터 수신된 명령 신호 CMD에 응답하여 코일 370을 위한 구동 신호(전류) MRY 및 코일 376을 위한 구동 신호 MRX를 발생하기 위해 구동 회로 MDRV가 제공된다.

구동 신호 MRY 및 MRX가 코일 370 및 376에 동시에 에너지를 공급하도록 인가될 수 있고, 각각의 신호의 강도가 제어될 수 있으므로, 원리적으로는 요구된 세기의 힘을 축 주위의 임의의 방향으로 가하는 것이 가능하다. 더욱이, 자극면 및 자석(362)의 적절한 설계 및 배치에 의해, 위치는 X 및 Y 방향으로 상당히 독립적으로 제어 가능하게 될 수 있다. 공지의 액추에이터가 2개 또는 3개의 작동 위치를 엔드 스톱으로 매우 정밀하게 규정할 수 있지만, 이것은 더 많은 수의 작동 위치가 요구되는 때에는 비현실적이다. 원리적으로, 힘 및 그 결과의 변위는 코일의 구동 전류와 상관된다. 그러나, 이 상관은 충분히 정의되어 있지 않고 모든 작동 조건 하에서 의존되기에 충분한 정도로 일정하지 않다. 예를 들어, 온도 변동은 자석(362)의 강도 및 이에 의해 기울어짐에 영향을 줄 수도 있다. 그 결과, 피드백 제어 루프가 도 7에서 점선 입력에 의해 예시된 위치 신호 POS를 이용하여 구현될 수 있다. 이 위치 신호는 예컨대 액추에이터 내의 이동부 상의 임의의 곳에 있는 반사성 표면으로부터 방사선의 하나 이상의 빔을 반사하는 광학 센서에 의해 획득될 수 있다. 예시된 실시예에서, 광학 위치 센서(390)는 자극 베이스(374)의 배면에 설치될 수 있다. 자극 베이스(374) 및 극편(380, 382)은 모터의 축 주위에 애퍼처를 제공하며, 이 애퍼처를 통해 센서(390)가 이동 자석(362)의 베이스를 "볼" 수 있다. 자석의 위치에 대한 2차원 값을 획득하기 위해 다양한 광학 기술이 사용될 수 있다.

도 8은 오토콜리메이터 설계(autocollimator design)를 기반으로 하는 광학 위치 센서(390)의 가능한 실시예를 예시하고 있다. 이동 자석(362)은 도면의 상단에 예시되어 있고, 센서를 바라보는 자신의 면 상에 반사성 표면(392)(미러)을 갖는다. 코일 및 코어는 도시를 명료하게 하기 위해 생략되어 있다. 센서(390)는 포인트 방사선 아울렛(393)(레이저 또는 LED와 같은 방사선 소스에 연결되어 있거나 연결 가능하거나 또는 포함하는), 빔 스플리터(394), 포커싱 광학장치(395), 복수-구성요소 광검출기(multi-element photodetector)(396), 및 처리 유닛(397)을 포함한다.

동작 시에, 포커싱 광학장치(395)는 이동 자석(362) 상의 미러 표면(392)으로부터 반사된 방사선의 빔(398)을 이용하여 광검출기(396)의 표면 상에 방사선 출력(393)의 이미지(399)를 형성한다. 광검출기(396)는 이미지의 위치를 검출할 수 있다. 광검출기는 분해능 위치 정보에 적절한 분해능의 2-D 픽셀 어레이이어도 된다. 또한, PSD(위치 감응 디바이스) 상에 떨어지는 방사선 스폿의 무게 중심(center of gravity)의 위치를 제공하는 PSD가 사용될 수 있다. 센서(390)의 구성요소는 자석(362)이 자신의 중심 위치에 있는 때에 이미지(399)가 광검출기(396) 상에 적어도 대략적으로 중심에 위치되도록 정렬된다. 자석을 점선으로 도시된 위치(362')로 이동시키기 위해 변위 dx가 적용되는 때에, 자석(362)은 또한 전술한 바와 같이 각도 dRy에 걸쳐 기울어진다. 그러므로, 빔(398)은 경로(398')를 따르도록 각도 편차로 반사된다. 빔의 편차는 변위된 이미지(399')로 하여금 검출기의 중심으로부터 떨어진 임의의 곳에 형성되도록 한다. 자석이 2개의 차원으로 기울어지면, 이미지(399')가 2개의 차원으로 변위될 것이다.

처리 유닛(397)은 검출기(396)로부터 신호를 수신하고, 이미지 위치의 좌표, 예컨대 x 좌표와 y 좌표를 계산한다. 이들 좌표는 이동 자석(362)의 각도 변위 dRy 및 dRx 및 그러므로 액추에이터의 현재 각도 위치에 대한 표시(indication)로서 사용될 수 있다. 그러므로, 모터 구동 유닛으로 하여금 신호 CMD에 의해 지시된 임의의 위치를 달성하고 유지하도록 모터의 서보 제어를 구현하게 하기 위해 위치 신호 POS(X, Y)가 이용 가능하게 된다. 더욱이, 모터 설계가 각자의 구동 신호 MRY 및 MRX에 의해 x 및 y 방향으로의 독립적인 작동을 달성하는 정도로, X 및 Y에 대한 제어 루프가 간략한 방식으로 독립적으로 구현될 수 있다. 처리 유닛(397)의 기능은 필요한 경우 서보 제어를 포함하는 기타 처리 기능을 갖는 공통의 처리 하드웨어에서 구현될 수 있다.

미러 표면(392)이 평탄한 경우, 빔(398)의 각도 편차는 자석(362)의 각도 변위의 두 배가 될 것이다. 예컨대, 미러 변위 각도 Ry에 대해 편차 2dRy가 도면 상에 표시되어 있다. 그러나, 미러 표면은 평탄하도록 요구되지 않으며, 위치 센서에서의 민감도 및 소형화의 요구된 조합을 달성하기 위해 의도적으로 곡선으로 될 수 있다. 실제로, 반사 각도가 2dRy보다 작은 값으로 감소하도록 미러 표면을 구 모양으로(spherical) 및 볼록하게 만들 수 있다. 볼록한 미러의 곡률 반경은 이동 자석의 dRx, dRy와 검출기(396) 상의 방사선 스폿의 변위 dx, dy 간의 비례 상수를 사실상 결정한다. 그러므로, 보다 볼록한 형상은 스폿의 행정거리를 더 작게 하고, 4개의 코일 사이의 더 작은 개구부를 가능하게 하며, 특히 자극 베이스(374)에서의 더 작은 애퍼처를 가능하게 한다. 이에 대한 불이익은 위치 측정에서의 분해능을 낮아지게 할 수도 있다는 것이지만, 이 더 낮은 분해능은 수용 가능할 것이다.

광학 센서가 단지 하나의 옵션으로서 언급되고, 자성(magnetism)을 기반으로 하는 센서뿐만 아니라 다양한 타입의 광학 센서, 인코더 등이 상정될 수도 있다는 것에 유의하여야 한다.

도 9 및 도 10은 도 7에 도시된 일반적인 타입의 모터를 포함하는 여러 개의 액추에이터가 전술한 것과 같은 EUV 장치의 조명 시스템에서의 필드 다면체 미러(22a-22d 등)로 작용하는 반사 요소의 이동을 행하도록 적용되는 실현 가능한 실시예를 예시하고 있다. 도 9는 개개의 액추에이터(500a-500d 등) 상에 각각이 탑재되는 10개의 이동 가능 요소(22a 등)를 갖는 다면형 필드 미러 서브-어셈블리의 사시도를 예시하고 있다. 이동 가능 요소 22b에 연결된 액추에이터 500b는 절단되어 도시되어 있고, 개개의 부분에 도면부호가 부여되어 있다. 도 10은 액추에이터(500x)의 헤드 상에 탑재된 포괄적 요소(generic element)(22x)를 예시하고 있다. 도 9 및 도 10 둘 모두에서의 반사성 요소와 액추에이터의 부분들에 대해 동일한 도면 부호가 사용되어 있으며, 이들 도면 모두는 이하의 설명을 읽을 때에 참조될 수 있다. 이해의 편의를 위해, 반사성 표면은 도면에서 위쪽으로 바라보는 것으로 도시되어 있다. 도 1 내지 도 6에 보여진 바와 같이, 다면형 필드 미러(22) 및 그 반사성 요소는 사실상 일반적으로 그라운드 쪽으로 아래 방향으로 바라보고 있을 것이다. 이것은 리소그래피 또는 다른 용도를 위한 다른 장치에서는 그러할 필요가 없다. 도 9 및 도 10의 설명에서 위 방향과 아래 방향 및 "위에" 및 "아래에"와 같은 표현에 대한 기준은 도면에서 보여지는 것과 같은 배향을 기준으로 하며, 장치가 그 장치의 동작 환경에 설치되는 때의 임의의 특정한 배향을 암시하지는 않는다.

도 9의 좌측편에는 서브어셈블리의 일부분들이 모터 M, 섀시 C, 서스펜션 R 및 작동되는 물체 자체 O'에 대응하는 것으로서 넓게 식별되어 있다. 이들 요소의 특정한 형태가 이 예에서 예시되어 있지만, 이들의 각각은 상이한 형태로 대체될 수도 있다. 몇몇의 일례의 변형이 아래에 설명되어 있지만, 이용 가능한 변형의 수는 실제적으로 무한하다.

예시된 예에서, 이동될 물체는 반사성 요소(22x)가 형성되는 바디(520)를 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 각각의 반사성 요소는 신장되어 있는, 곡선이 있는, 거의 평면형의 표면을 포함한다. 액추에이터(500x)는 바디(520)가 탑재되는 헤드(522)를 갖는다. 이 예에서, 바디 및 액추에이터는 가상의 피봇 포인트(524)를 중심으로 하는 2의 회전 자유도를 제공한다. 제1 자유도는 도 10에서 페이지 안쪽을 가리키고 있는 Y 축에 대한 회전이다. 이 자유도에서의 변위는 기울어짐 각도 dRy에 의해 나타내어져 있다. 여기에서의 기울어짐 각도는 많이 과장되어 도시되어 있다는 것을 이해할 것이다. 제2 자유도는 가상의 피봇 포인트(524)를 통해서의 X 축에 대한 회전이며, X 축은 도 10에서의 페이지를 가로질러 연장하고 있다.

액추에이터(500x)는 서브어셈블리에서의 다른 반사 요소를 위한 유사 액추에이터와 나란하게 모여질 수 있게 하는 전반적으로 신장된 형태(예컨대, 원통형)로 되어도 된다. 도면에서 수직 방향으로 되어 있는 축(526)은 Z 방향으로 연장되어 있다. 액추에이터의 섀시부는 위쪽 섹션(528)과 아래쪽 섹션(530)에 형성된 원통형 케이싱에 의해 형성된다. 액추에이터 헤드(522)는 액추에이터 로드에 고정되며, 이 액추에이터 로드는 여기에서는 중간 부분(534) 및 아래쪽 부분(536)으로 하방향으로 테이퍼되고 있는 위쪽 부분(532)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 이 예에서, 위쪽 부분(532)과 중간 부분(534)은 단일 피스의 금속으로부터 가공된 것인 한편, 아래쪽 부분(536)은 나사산(screw thread)에 의해 중간 부분(534)에 부착되어 있다. 이러한 세부구성은 설계 선택의 문제일 수 있다. 액추에이터 헤드 및 로드는 벨로즈(bellows) 섹션(540)과 모두 도면부호 542로 표시된 3개의 텐던(tendon)의 조합에 의해 위쪽 케이싱(528) 상에 지지된다. 각각의 텐던(542)은 제1 단부(544)에서 케이싱 섹션(528)의 벽부 내로 고정되고, 제2 단부에서 헤드(522) 바로 아래의 액추에이터 로드(532) 내로 고정되며, 각자의 축(552)을 따라 연장되어 있다. 텐던(542)은 또한 도시된 바와 같이 이들 부분에 형성된 애퍼처(546, 550)를 통과한다. EUV 리소그래피 장치 내에서의 진공 환경과의 호환성을 위해, 벨로즈 섹션(540)은 예컨대 주름진 금속(corrugated metal)으로 구성될 수도 있다.

벨로즈 섹션의 벽 두께 및 주름은 미러(22x)의 각도를 조정하기 위해 요구되는 2차원의 기울어지는 움직임 dRx 및 dRy를 허용하기에 충분한 정도로 얇다는 것을 이해할 것이다. 다른 자유도에 관해서는, 텐던(542)은 X, Y 및 Z 방향으로의 요구된 가상의 피봇 포인트(524)의 병진(translation)에 대해 헤드를 제약하는 트라이포드(tripod)를 형성하는 효과가 있는 한편, 벨로즈(540)는 회전 Rz를 제약한다. 이 문맥에서의 "제약"이라는 표현은 강성의 마운팅으로서 효과적으로 작용하기에 충분한, 관련 자유도에 대한 매우 높은 정도의 스티프니스(stiffness)를 제공한다는 것을 의미한다. 완전한 강성의 마운팅으로부터의 편차는 액추에이터 로드가 액추에이터(500x)의 요구된 동작을 달성하기 위해 원동력(motive force)에 의해 구동되는 때에 몇몇의 기생 이동(parasitic movement)으로 바뀐다.

위쪽 케이싱 섹션(528) 내에 및 액추에이터 로드 주위에서, 플렉서블 링크(560)는 케이싱에 대한 액추에이터 로드 부분(532)(및 이를 통한 미러 바디(520)와의)들 사이의 열적 연결(thermal connection)을 제공한다. 케이싱 섹션(528)은 도면에 도시되지 않은 액체(예컨대, 물) 냉각 베이스 플레이트에 장착될 수 있다. 더멀 링크(thermal link)는 예컨대 구리 와이어의 묶음을 포함하는 소위 리쯔 와이어(Litz wire)이어도 된다. 리쯔 와이어 대신에, 플렉서블 히트 파이프와 같은 다른 플렉서블 더멀 링크가 사용될 수도 있다. 더멀 링크는 마운팅의 스티프니스와 비교하여 작을 수도 있지만 추가의 기생 스티프니스를 발생한다. 리쯔 와이어는 또한 서보 제어가 주의하여야 하는 몇몇 히스테리시스를 발생할 수도 있다.

액추에이터 로드의 아래쪽 단부에서, 로드 부분(536)은 영구 자석(562)을 운반하며, 이것은 모터 기능의 이동부를 형성한다. 케이싱의 바닥 섹션(530)은 자석(562)이 x 방향과 y 방향 둘 모두로 자유롭게 이동하는 챔버(564)를 제공한다. 가상의 피봇 포인트(524)를 규정하는 제약 덕분에, 자석(562)의 변위 dx는 요구된 기울어지는 움직임 dRy로 바뀐다. 마찬가지로, 페이지(도 10) 내로의 변위 dy는 동일한 피봇 포인트(524)를 중심으로 하는 X 축에 대한 기울어짐 dRx를 행하기에 충분하다. 이 이동을 제어 가능한 방식으로 행하기 위해 그리고 특히 벨로즈 섹션(540) 및 트라이포드 텐던(542)에 의해 부여되는 센터링 힘(centering force)에 대항하는 작동 힘을 제공하기 위해, 액추에이터의 정지부는 강자성체 코어(572) 상의 코일(570)에 의해 형성된 바이폴라 전자석을 포함한다. 코일(570) 및 코어(572)는 U자 형상으로 형성되며, 변위 dx 및 그에 따라 회전(기울어짐) dRy를 달성하기 위해 X 축을 따라 양의 방향과 음의 방향 둘 모두로 작동 힘을 제공하도록 에너지가 공급될 수 있다. 코일은 쌍으로서 도시되어 있지만 이들을 직렬로 연결함으로써 일제히 에너지 공급될 수 있다. 코일의 독립적인 구동 및 코일의 상이한 배열 또한 당연히 가능하다.

코어(572) 및 코일(570)의 평면도가 도 10에 삽입 상세도(inset detail)로 제공되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 제2 바이폴라 전자석은, U자 형상 코어(578) 상의, 코일(570)에 직교로 배열된 제2 쌍의 코일(576)에 의해 형성된다. 각각의 전자석은 자석(562)이 그 위에서 이동할 수 있는 원의 사분면을 각각이 채우는 자극면을 갖는 극편(580, 582)이 제공된다. 이들 코일에 에너지를 공급하는 것은 자석(562)에게 변위 dy를 부여하고 그러므로 X 축에 대한 미러(22x)의 기울어짐 dRx를 행하기 위해 이용될 수 있다. 구동 회로 MDRVx는 컨트롤러(CTL)로부터 수신된 명령 신호 CMDx에 응답하여 자석(562)의 요구된 위치설정을 달성하기 위해 코일에 대한 구동 신호 MRX, MRY를 발생하기 위해 제공된다.

각각의 액추에이터(500x)가 도 7에서 도면부호 300으로 도시된 일반적인 타입의 모터를 포함한다는 것을 위로부터 알 수 있을 것이다. 모터부(562 등)는 모터(300)의 일부분들(362 등)과 일치하는 양상으로 도면부호가 부여되어 있다. 이 예에서의 한 가지 차이점은 도 9 및 도 10에서의 모터가 제1 및 제2 전자석을 위한 분리된 U자 형상의 코어(572, 578)를 갖는다는 점이다. 도 7에서의 예는 둘 모두의 전자석을 위해 공통의 강자성체 베이스(374)를 갖는다. 또한, 도 7에서의 예는 실제로 제공될 수도 있는 것보다 큰(도 10에서의 중심 애퍼처(588)에 비교된 바와 같이) 애퍼처가 자극면의 중심에 예시되어 있다.

컨트롤러(CTL)는 예컨대 서브어셈블리 또는 다면형 필드 미러의 모든 액추에이터에서의 유사한 구동 회로 모두를 위한 명령 신호를 발생할 수 있다. 컨트롤러(CTL)는 예컨대 특정한 요구된 조명 모드를 지시할 수도 있는 더 높은 레벨의 명령(CMD)을 수신하고 각각의 필드 다면형 미러를 위해 요구된 개개의 위치를 추론하도록 프로그래밍될 수 있다. 예시된 예에서, 액추에이터 로드 자석(562)과 코일(570, 576)에 의해 형성된 모터의 여자 부분(energizing part) 간에 자기 커플링이 사용되어, 기구의 상이한 부분들 간의 환경적 격리를 가능하게 한다. 비강자성체 멤브레인(600) 형태의 장벽은 예시된 실시예에서의 이러한 격리를 제공한다. 멤브레인(600)은 도 10에는 도시되어 있지만, 도 9에서는 도시를 명료하게 하기 위해 생략되어 있다. 멤브레인(600)은 여러 개의 이웃 액추에이터들을 연속적으로 가로질러 연장될 수 있으며, 이로써 도 9에 도시된 타입의 멀티-액추에이터 어레이의 구조를 간략화한다. 멤브레인은 예컨대 얇은 스테인레스 스틸이어도 된다. 도 8에 도시된 타입의 광학 위치 센서가 사용되는 때에는 글래스가 사용될 수도 있다. 그러므로, 구동 회로 및 전자석이 진공 환경 외측에 또는 EUV 장치와 같은 장치의 조명 시스템 내의 민감한 환경과 구별되는 서브-환경에 배치될 수 있다. 이 환경적 격리는 모터 부품에 대한 설계 제약 및 재료의 선택을 완화시킬 수 있다. 이것은 유지보수를 위한 액세스를 향상시킬 수 있다.

코일(570)은 에너지를 공급받는 때에 열의 소스를 구성하며, 액추에이터 로드에의 자기 커플링의 선택 또한 유용한 정도의 열 격리를 제공한다. 전체 액추에이터 어셈블리는 충분한 개개의 액추에이터가 이용 가능한 공간에 탑재될 수 있도록 컴팩트하여야 한다. 케이싱 안쪽 폭(예컨대, 내경)은 예컨대 16mm일 수 있고, 자석(562)의 바깥쪽 폭(예컨대, 외경)은 예컨대 10mm일 수 있으며, 이것은 ±3mm의 이동 dx, dy의 범위를 허용한다.

전술한 바와 같이, 여기에 예시된 타입의 액추에이터의 상세 구현은, 벨로즈 섹션(540)과 트라이포드(텐던(542))의 스티프니스에서 반영된 마운팅의 견고성(robustment)과 모터(여기에서는 코일 및 자석(562))를 통해 이용 가능한 작동 힘 간의 절충을 수반할 수 있다. PCT 특허 출원 공개 번호 WO 2011/000671 A1에서, 2-위치 액추에이터는 이동 방향에서의 상대적으로 낮은 스티프니스 및 직교 방향에서의 훨씬 더 높은 스티프니스를 갖는다. 이것은 위와 같은 절충을 만족스럽게 해소한다. 그러나, 제시된 2-축 다중-위치 액추에이터에서, 탄성 마운팅(resilient mounting)은 둘 모두의 방향에서 거의 동일한 스티프니스를 가져야 한다. 그 결과, 지지체의 견고성과 변위의 용이 간의 타협은 특히 제한된 공간과 열 소산 요구로 달성하기가 훨씬 더 어렵게 된다.

전자석 또는 기타 모터 기능에서의 요구된 원동력을 감소시키고 그러므로 증가된 크기 및 열 소산의 문제를 방지하기 위해, 본 예에서는 아래에 설명되는 바와 같이 스티프니스 보상 기술이 적용될 수 있다. 원용에 의해 그 전체 내용이 본 명세서에 통합되는 미국 가특허 출원 번호 61/713,930에 보다 전체적으로 설명된 바와 같이, 액추에이터 로드 섹션(532, 536) 사이의 계면에 탑재된 자석(602)과 고정 요소(604a, 604b) 사이에 자기 커플링이 구축된다. 이들 요소(604a, 604b)는 자석(602)이 로드와 함께 이동할 수 있는 캐비티(606)의 위와 아래에 위치된다. 이들 부분 및 이들 부분이 형성하는 캐비티는 축(526)에 대하여 대칭(원대칭)을 이루고 있으며, 이로써 자석(602)이 예컨대 북극 최상단부와 남극 최하단부를 갖는 링의 형태로 된다. 이 요소(604a, 604b)는 환형 캐비티(606)를 규정하는 위쪽 링과 아래쪽 링을 형성한다.

점진적 변위 dx 및/또는 dy로, 자석(602)의 더 많은 부분이 링(604a, 604b) 사이의 공간에 진입할 것이다. 그 자기장 라인은 케이싱 섹션(530)을 통해 링(604a, 604b)의 재료와 커플링되는 것이 증가할 것이다. 이것은 자석(562)을 축(526)으로부터 반경 방향으로 멀어지게 바이어스하고 그러므로 로드 및 미러(22x)를 기울어진 배향으로 우선적으로(preferentially) 바이어스하는 인력을 제공한다. 이 자기 카운터-바이어스는 벨로즈 섹션(540)에 의해 제공된 센터링 힘을 부분적으로 상쇄한다. 적합한 자석(602)의 선택에 의해 그리고 링 부분 및 캐비티(606)를 적절하게 치수를 정함으로써, 자기 커플링에 의해 제공된 디센터링 바이어스(de-centering bias)와 벨로즈 섹션(540)과 트라이포드(텐던(542))에 의해 야기된 센터링 바이어스 간의 관계, 변위 dx, dy 간의 요구된 관계, 및 전자석 코일(570)의 여자 강도(energizing strength)가 달성될 수 있다. 탄성 마운팅의 견고성을 훼손하지 않고서도, 다면체 미러(22x)의 원하는 위치를 달성하기 위해 요구되는 작동 힘이 감소될 수 있다. 예시된 실시예에서, 아래쪽 자기 커플링 링(604b)은 나사산(608)을 통해 케이싱 섹션(530) 안쪽에서 위와 아래로(z 방향) 조정될 수 있다. 이것은 자기 바이어스 특성의 미세 조정을 허용한다.

본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고서도 다수의 변형 및 수정이 가능하다. 이들 중의 몇몇은 이미 위에 언급되어 있다. 하나도 빠뜨림이 없는 완전한 목록을 제공하려는 의도 없이, 다른 것들이 여기에서 언급될 것이다. 예시된 예에서의 자기 커플링이 작동될 물체의 탄성 마운팅에 내재하는 센터링 바이어스를 상쇄하기 위한 디센터링 바이어스이지만, 다른 응용예 및 다른 실시예는 단지 한 방향으로만 바이어스되는 탄성 마운팅을 수반할 수 있으며, 반대 방향으로의 자기 카운터 바이어스를 갖는다.

액추에이터(500x)에서의 제약의 정도와 자유도의 특정한 조합에 대한 요망은 액추에이터가 적용되는 특정한 광학 시스템의 함수이다. 전체적으로 상이한 응용예를 위한 액추에이터 및 마운팅을 언급하는 것이 아닌, 이러한 광학 시스템의 다른 실시예는 상이한 자유도와 제약을 제시할 수도 있다. 원하는 자유도와 제약이 여기에서 예시된 것과 동일한 곳에서도, 원하는 자유도와 제약을 갖는 탄성 마운팅을 제공하기 위한 다수의 다른 기구가 본 기술에 익숙한 독자에 의해 상정될 수 있다. 예컨대, PCT 특허 출원 공개 번호 WO 2011/000671에 개시된 다른 액추에이터 설계는 액추에이터의 케이싱의 재료를 절단함으로써 형성된 판스프링에 의존한다. 본 출원에 예시된 벨로즈 구조뿐만 아니라 이러한 구조는 이동부들 간의 마찰 접촉이 실질적으로 없어서 오염 입자가 동작 환경에 진입하는 위험이 감소되는 이점을 갖는다.

원리적으로, 모터 자석(562) 및 카운터-바이어스 자석(602)의 기능은 단일 자석 또는 자석 시스템으로 합쳐질 수 있다. 아래쪽 케이싱 섹션(530)은 이웃 액추에이터 및/또는 다른 부품 간의 간섭을 방지하기 위한 실드로서 작용할 수 있다. 실딩은 액추에이터들 사이에 짜여진(에그 박스처럼) 플레이트의 배열에 의해 추가로 또는 대안으로 제공될 수 있다. 그러나, 이웃 액추에이터들 간의 크로스토크는 각각에 도시된 타입의 개별 실드를 제공함으로써 크게 감소될 수 있다. 그러므로, 임의의 쌍의 액추에이터 간에 2개의 실드가 있는 것이 효과적이다. 더욱이, 실드 자체는 이동 자석(562)에 미치는 자기 영향을 가지며, 이로써 대칭적인(원통형의) 형상이 2-D 범위의 이동에 걸쳐 균일한 성능을 달성하는데 도움을 줄 수 있다. 이러한 점에서, 케이싱 섹션(530)은 위에서 논의한 자기 카운터-바이어싱 배열의 일부분으로서 작용한다. 바람직한 형태의 실드가 아래에 추가로 설명되어 있다.

마찬가지로, 실드(도시하지 않음)는 코일 및 코어(570-578)에 의해 형성된 전자석 주위에 또는 적어도 극편 주위에 제공될 수 있다. 또한, 전자석으로부터의 과잉의 열을 제거하기 위해 열 관리 방안이 채용될 수 있다.

도 11 및 도 12는 도 7에 도시된 일반적인 타입의 모터를 포함하는 여러 개의 액추에이터가 전술한 것과 같은 EUV 리소그래피 장치의 조명 시스템에서의 다면체 미러(22a-22d 등)로서 작용하는 반사 요소의 이동을 행하도록 적용되는 본 발명의 실시예를 예시하고 있다. 이 실시예의 다수의 특징부는 도 9 및 도 10에 예시된 실시예에 대한 이들의 유사성으로부터 인지 가능할 것이다. "7"로 시작되는 도면 부호를 갖는 특징부는 전반적으로 도 9 및 도 10에서 "5"로 시작되는 도면 부호를 갖는 특징부에 대응하는 한편, "8"로 시작되는 도면 부호를 갖는 특징부는 도 9 및 도 10에서 "6"으로 시작되는 특징부에 대응한다. 이들 예에서의 차이는 구체적으로 액추에이터의 서스펜션 부분에서의 차이에 관련되며, 모터 M, 컨트롤러 CTL, 및 구동 회로 MDRVx에서의 몇몇 차이는 이전의 예에서와 동일한 것일 수 있다.

서스펜션에 관련하여, 도 9 및 도 10에서의 작동 기구의 위쪽 부분을 에워싸는 단일 벨로즈(540)가 액추에이터 헤드(722)와 섀시부(528)의 2개의 상호 반대쪽 면 사이에 연장되는 더 좁은 2개의 벨로즈(740a, 740b)로 대체되어 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 벨로즈(740a, 740b)의 중심에 2개가 있는 4개의 텐던(742)은 섀시부(528) 상의 앵커링 포인트(anchoring point)에서부터 헤드(722)까지 연장된다. 이전의 실시예의 3개의 텐던(542)의 경우에서와 같이, 텐던(742)은 가상의 피봇 포인트(724) 쪽으로 가리키며, 이 포인트의 x, y, z 위치를 정의한다. 벨로즈(740a, 740b)는 Rz 자유도를 제약한다. 공간을 이유로 미러 바디(22x)가 생략되어 있다. 미러뿐만 아니라 어떠한 부품도 이 타입의 액추에이터에 의해 이동되도록 헤드(522 또는 722)에 부착될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

따라서, 도 9 및 도 10의 실시예가 압박 상태의(in compression) 단일 벨로즈 및 텐던의 트라이포드를 포함하는 서스펜션 장치를 갖는 한편, 이 실시예에서의 서스펜션 장치는 텐션 상태의(in tension) 텐던의 테트라포드와, Z 축 주위의 회전을 방지하는데 도움을 주는 V자 형상의 2개의 벨로즈를 포함한다. 텐던은 액추에이터의 중앙 (Z) 축(726) 주위에 균일하게 이격되어 있다. 서스펜션 장치는 바디(722)를 Rx 및 Ry 방향으로 기울어지게 하기 위한 2의 자유도를 제공한다. X 및 Y에서의 병진뿐만 아니라 Z 방향에서의 이동이 실질적으로 또는 완전하게 방지된다. 이 실시예에서의 벨로즈(740a, 740b)는 리쯔 와이어로 채워질 수 있거나, 또는 이전의 실시예에서 도시된 리쯔 와이어(560) 대신에 또는 리쯔 와이어에 부가하여 열 전도체로서 작용하도록 유체로 채워질 수 있다. 이들은 또한 더 큰 열전도를 위한 히트 파이프로서 구성될 수도 있다.

자석(602)에 관련하여 위에 설명한 바와 같이 자석 카운터-바이어스를 제공하기 위해 섀시부(528)에서의 캐비티 내에 추가의 자석(802, 도시하지 않음)이 제공될 수도 있다.

액추에이터의 모터부에 관해서는, 이 모터부는 도 7에 도시된 형태 및 기능을 갖는다. 이동 자석(762)이 액추에이터(700x)의 이동 샤프트(732)에 부착되며, 이동 자석의 이동이 X 방향(회전 Ry)으로의 변위를 위한 코일(770)을 포함하는 제1 전자석 및 Y 방향(회전 Rx)으로의 변위를 위한 코일(776)을 포함하는 제2 전자석에 의해 제어된다. 이 실시예와 도 9 및 도 10의 실시예 간의 첫 번째 차이점은 모터가 도 9 및 도 10에 도시된 분리된 코어(572, 578)가 아닌 도 7에 도시된 코어 베이스(374)와 유사한 단일 코어 베이스(774)를 갖는다는 점이다. 이 코어 베이스(774)는 광학 센서로 하여금 적어도 2개의 차원에서 액추에이터의 기울어짐을 측정하도록 하기 위해 애퍼처가 제공되어 있다. 도시를 명료하게 하기 위해 도 11 및 도 12로부터 생략되어 있는 센서는 도 7 및 도 8에 도시된 형태 또는 임의의 다른 형태로 될 수 있다. 위치 센서는 공간이 허용한다면 기구에서의 또 다른 장소에 제공될 수 있다.

도 9 및 도 10의 실시예와의 또 다른 차이점은 극편(780, 782)의 면 상으로 아래로 바라보고 있는 도 12의 삽입 상세도로부터 알 수 있다. 전술한 바와 같이, 각각의 자극면은 환형의 사분면을 실질적으로 채우고, 그 환형이 챔버(764) 내의 이동 자석(762)의 요구된 위치 전부를 둘러싼다. 극편은 이들이 독립적으로 자화(magnetize)될 수 있도록 하는 것을 돕기 위해 서로 닿지 않고 있지만, 이들 간의 갭은 환형 영역의 커버리지를 최대화하도록 제한된다. 마찬가지로, 중앙 개구부는 최소화되어, 이동 자석(762)을 "보기에" 충분한 광학 위치 센서를 위한 공간만을 허용한다. 중앙 개구부(788)는 도 12에서는 도 10에서의 중앙 개구부(588)보다 작게 그려져 있다는 것을 알 수 있다. 역시, 멤브레인(800)은 위치 센서에 의해 사용된 방사선에 대해 투과성을 나타내는 글래스 또는 기타 재료로 이루어질 수도 있다. V자 형상의 서스펜션 어셈블리를 냉각 플레이트에 고정하기 위해(예컨대, 도 12에서 위쪽으로 나사조임함으로써) 록킹 너트(locking nut)(804)가 사용될 수 있다. 예시된 예에서, 중앙 개구부(788)의 반경은 원의 반경의 25% 미만, 필요한 경우에는 20% 미만 또는 15% 미만이다. 갭(784)이 인접한 극편들 사이에 사용되며, 이로써 극편이 강자성체 재료의 연결된 피스가 아닌 것으로 된다. 설계의 목적은 원을 가능한 한 완전하게 채우는 것이며, 각각의 갭은 원 직경의 10% 미만, 필요한 경우 5% 미만이어도 된다. 갭은 극편을 떨어져 있도록 유지하는데 도움을 주기 위해 비강자성체 재료의 스페이서로 채워질 수도 있다.

도 13 내지 도 17은 도 11 및 도 12의 액추에이터에서의 어플리케이션을 위한, 도 7에 도시된 설계의 일례의 모터의 시뮬레이션된 성능의 3차원 플로트를 보여주고 있다. 실딩 및 케이싱을 포함한 모터의 정지부는 16mm의 직경과 약 30mm의 길이(자극면으로부터)를 갖는다.

도 13에서, 하나의 차원(예컨대, x)에서의 구동력 Fx가 수직축 상에 나타내어져 있고, 뉴튼(N)으로 측정된다. 구동력은 그 방향에 따라 음이 될 수도 있고 또는 양이 될 수도 있다. 코일 전류의 상이한 값(-250 내지 +250 암페어-턴)이 좌측 수평축에 의해 나타내어져 있다. 이 코일 전류는 도 7 내지 도 12에서의 코일 구동 신호 MRY에 대응한다. 우측 수평축은 구동 방향에서의 상이한 자석 위치를 나타내고 있다. 우측 수평축은 밀리미터로 측정된 자석의 선형 변위로 표시될 수 있지만, 이 예에 대해서는 라디안으로 측정된 기울어짐 각도 Ry를 보여주도록 변환되어 있다. 위치 Ry=0는 이동자가 정확히 중심 위치에 있는 위치에 대응하며, Ry=0.05rad는 한 방향에서의 최대한의 반경 위치를 나타낸다. 자석(362/762)의 등가 변위 x는 액추에이터 샤프트(732)의 길이에 좌우되어 예컨대 2.5mm일 수도 있다. 회전이 작기(플러스 마이너스 50 mrad) 때문에, 병진은 회전을 획득하기 위해 선형적으로 스케일링될 수도 있다. 이 예에서의 피봇 포인트는 자석(762)의 방사선 반사 표면으로부터 대략 70mm 떨어져 위치된다.

도 13에 도시된 힘은 자석을 끌어당기는 실딩의 영향을 포함하지만, 임의의 특정한 서스펜션 또는 기타 카운터-바이어싱 배열로부터의 영향(contribution)을 갖지 않는다. 구동력이 상이한 전류 레벨에 대해 어떻게 변화하는지를 알 수 있다. 도면으로부터, 제로(중심) 위치로부터 멀어지게 이동할 때에, 반경방향 힘(Fx)이 제로 코일 전류에 대해 점점 더 음(increasingly negative)이 된다는 것을 알 수 있다. 설계가 액추에이터 축에 대해 4-방향 대칭(four-way symmetrical)임에 따라, 음의 Ry 방향에서 및 양의 Rx 방향과 음의 Rx 방향에서의 행정거리에 걸쳐 동일한 성능이 기대될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 힘이 양인지 아니면 음인지의 여부는 사용된 좌표 규약(co-ordinate conventionss)에 좌우된다는 것에 유의하기 바라며, 양의 힘과 음의 힘은 단순히 반대 방향의 힘이다.

도 14는 실딩의 작용 없이 순수하게 전자석 모터 힘을 나타낸다. 이 그래프는 액추에이터가 전체 동작 영역 내에서 동작한다는 것을 입증한다. 그러나, 모터 힘 상수(Fx/l)는 회전 Ry가 증가하면 감소한다. 이것은 컨트롤러 및/또는 구동 회로에서 정정될 수 있다. 이러한 정정은 피드-포워드 정정에 의해 적용될 수도 있거나, 또는 컨트롤러가 위치 센서로부터의 피드백에 기초하여 원하는 위치를 달성하기 위해 구동 전류를 증가시킴으로써 처리할 수 있다. 서보 제어는 완전한 기구의 정착 시간(settling time)이 예컨대 0.1 내지 1 초의 범위로 비교적 높기 때문에 매우 신속하게 응답할 필요는 없다.

도 15는 자석(362/762)을 자극면 쪽으로 잡아당기는 수직력(normal force) Fz를 도시한다. 서스펜션, 예컨대 벨로즈(740a, 740b)는 이 수직력에 저항하고 그러므로 이동 자석과 자극면 사이의 요구된 갭(786)을 유지하도록 설계되어야 한다.

x(Ry) 방향과 y(Rx) 방향 둘 모두의 방향에서의 위치의 독립적인 제어를 허용하기 위해서는, 액추에이터의 구동력이 구동 방향에 수직한 변위에 독립적이어야 한다. 도 16에서, 우측 수평축은, 구동력 Fx에 수직한, Y 방향에서의 자석 변위에 대응하는 Rx이다. 구동력은 힘 방향에 수직으로 이동하는 때에는 거의 변경되지 않는다는 것을 알 수 있다. 도 17은 전류 및 위치를 함수로 하는 구동 방향에 수직한 힘을 도시하고 있다. 이 힘은 전류와 실질적으로 무관하며, 액추에이터가 순수하게 x-방향으로의 힘을 발생하고 있다는 것을 확인해준다. 또한 도 17로부터, y(Rx) 방향에서의 이동자 위치로 변화되는 힘을 볼 수 있다. 이것은 강자성체 실드(730)의 인력으로 인한 힘이다.

도 9 및 도 10의 예에 대해 논의된 것과 동일한 변형 및 수정이 도 11 및 도 12의 제2 예에 적용될 수 있다. 더욱이, 상이한 예의 특징부가 예컨대 도 11 및 도 12의 모터를 도 9 및 도 10의 서스펜션 장치와 부착하도록 조합될 수 있다.

도 18 내지 도 21은 도 7 및 도 8에 도시된 일례의 센서(390) 대신에 사용될 수 있는 광학 위치 센서의 실시예를 제공한다. 도 18을 참조하면, 도 7 및 도 8에 도시된 부분에 대응하는 부분은 앞쪽 자리(prefix)가 "3" 대신에 "13"으로 표시되어 있다. 그러므로, 액추에이터 모터의 정지부는 1300으로 도시되며, 코일(1370) 및 코어 베이스(1374)를 포함한다. 모터의 이동 자석은 도면부호 1362로 도시되고, 극편(1380)을 바라보고 있다. 이 예시에서는, 이동부 주위의 진공 환경을 모터의 정지부 및 광학 위치 센서가 제공되는 비진공 환경으로부터 분리하는 분리 벽(1800)이 도시되어 있다.

도 7 및 도 8의 예에서와 같이, 극편(1380) 및 코어 베이스(1374)의 중심에 있는 애퍼처를 통해 광학 경로가 제공되며, 이를 통해 광학 위치 센서(1390)가 이동 자석(1362) 상의 반사성 표면(1392)을 조명할 수 있다. 광학 위치 센서(1390)의 부품은 다음과 같다. 방사선 출력(1393)은 예컨대 출구 렌즈(exit lens)(1395a)를 갖는 수직 캐비티 표면-방출 레이저(VCSEL)를 포함한다. 알 수 있는 바와 같이, 도 8의 배열과 달리, 이 수정된 실시예에서의 방사선 출력(1393)은 센서의 광학축 상에 위치되며, 빔 스플리터(394)가 없다. 광검출기(1396)는 중앙 애퍼처가 제공되고, 광학축을 둘러싼다. 시준 렌즈(collimating lens)(1395b)가 출력과 광검출기 사이에 탑재되어, 출력으로부터 약간 발산하는 빔(1398a)을 수광하고 이것을 빔(1398b)으로 시준하며, 이 빔이 극편을 바라보고 있는 이동 자석(1362)의 면 위에 놓여있는 반사성 표면(1392) 쪽으로 연장된다. 이 예에서의 반사성 표면(1392)은 볼록하다. 반사성 표면은 코팅에 의해 형성될 수 있거나, 및/또는 이동 자석(1362)의 자기 재료를 직접 폴리싱하거나 또는 예컨대 자석의 인캡슐레이션과 같은 자석에 추가된 몇몇 층을 직접 폴리싱함으로써 형성될 수 있다.

벽(1800) 및 극편(1380)의 평면에, 렌즈(1395c)가 제공될 수도 있으며, 빔(1398b)이 이 렌즈를 통해 도면부호 1398c에서 반사성 표면에 도달한다. 렌즈(1395c)는 광력(optical power)을 가질 수도 있거나 또는 갖지 않을 수도 있다. 렌즈의 1차적인 기능은 광빔이 진공 환경과 비진공 환경 사이를 통과하는 것을 허용하는 윈도우로서 작용하는 것이다. 표면(1392)으로부터의 반사 후, 방사선은 렌즈(1395c)에 재진입하고, 빔(1398d)을 형성하며, 이 빔이 역으로 코어 베이스(1374)를 통과하여 1399에서 환형의 방사선 패턴을 형성하고, 환형의 방사선 패턴이 이곳에서 광검출기(1396)를 때린다.

도 19a는 광검출기(1396)를 평면도로 도시하는 한편, 도 19b는 광검출기를 광학축에 평행한 단면도로 도시하고 있다. 다양한 형태의 구조가 상정될 수 있으며, 이하의 것은 단지 일례에 불과하다. 예컨대 글래스 또는 플라스틱의 투명 기판(1900)이 제공된다. 마스크(1902)는 센서의 광학축(O)을 둘러싸는 환형 애퍼처(1904)를 제외하고는 방사선 출력(1393)으로부터의 방사선을 차단한다. 도 19b에 도시된 바와 같이, 출력(1393)에 의해 방출된 빔(1398a)의 원형의 조명 프로파일은 이에 의해 빔(1398b)을 위한 환형의 조명 프로파일로 변형되며, 이 빔(1398b)이 반사성 표면(1392) 쪽으로 이동한다. 분리된 기판 상에 형성되는 대신, 마스크(1902)는 예컨대 렌즈(1395b)의 배면 상에와 같이 광학 부품의 표면 상에 형성될 수 있다. 불투명한 부분과 투명한 부분을 갖는 간략한 마스크 대신, 마스크(1902)와 같은 회절성 광학 요소(DOE)를 사용하여 환형의 조명 프로파일이 획득될 수 있다. DOE는 출력 방사선의 다수를 사용하면서 요구된 프로파일을 제공할 수 있는 반면, 간략한 마스크는 빔(1398a)의 가장 강력한 중심 부분을 차단한다. 기판(1900) 상의 환형 애퍼처를 둘러싸는 것은 검출기 모듈의 감광성 부분, 이 경우에는 4개의 광검출기 요소(1920 내지 1926)를 갖는 "쿼드 셀(quad cell)"이다. 광검출기 요소 각각은 애퍼처를 둘러싸는 원의 하나의 사분면을 실질적으로 점유한다. 사분면은 예컨대 Q1 내지 Q4로 표시될 수 있다. 구성요소(1393, 1395a, 1395b, 1395c, 1392)를 포함하는 시스템의 광학 설계는, 동작 시에, 링-형상의 애퍼처(1904)가, 표면(1392)에 의한 반사 후에, 광검출기 요소(1920-1926)에 의해 형성된 "쿼드 셀" 상에 링 이미지(1399)를 형성하도록 특정한 확대율로 이미징되도록 이루어진다.

도 20a는 도 18의 카피이며, 액추에이터의 이동 자석(1362)이 센터링되어 있다는 것을 나타내는, 반사 표면(1392)이 기울어지지 않은 위치에 있는 때의 환형 빔(1398b)의 경로를 도시하고 있다. 한편, 도 20b는, 액추에이터가 특정한 각도 dRy 또는 변위 dx로 중심에서 벗어난 위치(off-centered position)로 이동하였다는 것을 나타내는, 반사성 표면(1392)이 기울어져 있는 상황을 도시하고 있다. 반사성 표면의 곡률로 인해, 빔의 편향 각도는 각도 편향 dRy의 2배보다 작게 된다. 편향의 결과로, 방사선(1399)의 링이 자신의 센터링된 위치로부터 도 20b에 도시된 중심에서 벗어난 위치(1399')로 이동한다. 사실상 도면은 2개의 방향에서의 회전을 갖고 있는 상황을 나타내고 있으며, dRx 및 dRy가 모두 제로가 아니라는 것을 이해할 것이다.

도 21a는 감광성 요소 상의 센터링된 위치에 있는 링 이미지(1399)의 위치를 개략적으로 도시하며, 도 21b는 중심에서 벗어난 위치에 있는 링 이미지(1399)의 위치를 개략적으로 도시한다. 일례에서, 액추에이터 코어 베이스(1374)는 4mm 직경 및 30mm 길이의 중심 애퍼처를 갖는다. 105mm 정도의 곡률반경을 반사성 표면(1392)에 적용함으로써 링 이미지의 이동의 범위가 감소되면서, 기울어짐 범위는 -3도부터 +3도까지이다. 이 105mm의 반경은 이 미러의 미러 표면까지의 볼록 미러의 피봇 포인트의 거리(이 거리는 약 70mm)보다 여전히 크지만, 평탄 미러의 무한 반경(infinite radius)보다는 현저하게 작다. 피봇 포인트-미러 표면의 거리(이 예의 경우에는 70mm)와 동일한 미러 반경에 대해, 링 이미지는 미러가 회전되는 때에 전혀 이동하지 않을 것이라는 것에 유의하기 바란다. 그러므로, 곡률반경의 선택은 측정 범위와 분해능 간의 트레이드-오프(trade-off)를 결정한다. 예컨대 1 in 2500과 같은 위치 측정의 높은 분해능은 이 실현 가능한 예에서는 전술한 곡률반경의 선택에 의해 그리고 감광성 요소(1920-1926)와 같은 광발전 검출기(photovoltaic detector)를 사용함으로써 달성된다. 그리고나서, 각각의 요소는 자신의 영역 상에 떨어지는 방사선 에너지에 선형적으로 관련되는 전류를 발생한다. 이러한 쿼드 셀은 중심 애퍼처 및 링 형상의 조명이 없기는 하지만 전반적으로 알려져 있다. 도 8의 예에서 사용하기 위해 언급한 픽셀 어레이 센서 또는 위치-감응 디바이스(position-sensitive device, PSD)와 같은 다른 타입의 감광성 요소가 사용될 수도 있다. 그러나, 광발전 셀은 매우 양호한 잡음 특성 및 응답 속도를 갖는다.

4개의 요소(1920-1926)로부터의 신호의 단순한 산술 조합(arithmetic combination)에 의해, 위치 X 및 Y 신호가 계산될 수 있다. 4개의 사분면 센서로부터의 광전류가 신호 Q1 내지 Q4에 의해 표현되면, X 및 Y 변위를 나타내는 신호는 아래의 비(ratio)와 같이 간략하게 구해질 수 있다:

X = ((Q1+Q4)-(Q2+Q3))　/　(Q1+Q2+Q3+Q4)

Y = ((Q1+Q2)-(Q3+Q4))　/　(Q1+Q2+Q3+Q4)

링 이미지(1399)가 도 21a에 도시된 바와 같이 중심에 있는 때에, 모든 사분면은 동등한 방사선을 수광하며, X 및 Y에 대한 값은 제로이다. 링 이미지(1399')가 도 21b에 도시된 바와 같이 중심에서 벗어나게 이동하는 때에, X 및/또는 Y 값은 변위의 방향 및 양에 따라 양의 방향 또는 음의 방향으로 증가할 것이다. 이러한 비 형태(ratio form)의 계산은 조명 소스의 전체적인 세기, 검출기 민감도 등에서의 어떠한 변화를 자동으로 제거한다는 것에 유의하기 바란다. 사분면 셀 신호로부터 구해진 미가공의(raw) X, Y 신호는 각도 변위 dRx, dRy에 선형적으로 관계하지 않을 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 신호 처리가 적용될 수 있으며, 미러의 각도 위치를 위의 식에 의해 계산된 미가공의 X, Y 값으로 전환하기 위해 교정 관계가 저장될 수 있다. 이와 달리 또는 이에 부가하여, 미러의 각각의 요구된 위치에 대한 요구된 미가공의 X, Y 값이 직접 기억될 수 있으며, 이로써 선형화 교정(linearizing calibration)이 필요하지 않게 된다. 이들 상이한 타입의 교정은 설계에 의해 구현될 수 있거나, 또는 조명 시스템이 조립되는 때의 셋업 프로세스 동안 획득될 수 있다. 신호 처리는 아날로그 영역(analog domain), 디지털 영역 또는 이 둘의 혼합으로 수행될 수 있다.

검출기에서의 링 이미지(1399)의 크기는 렌즈(1395a, 1395b 및/또는 1395c)의 파워를 변경함으로써 조정될 수 있다. 설계의 목적은 반사된 방사선이 모터의 주변 부품 상에 부딪히거나 또는 검출기(1396)의 중심에 있는 애퍼처에 재진입하는 것을 허용하지 않고서 링 이미지의 이동의 범위를 최대로 하는 것이다. 방사선의 작은 부분조차도 레이저-타입 소스(1393) 내로 역반사되는 것을 허용하는 것은 그 소스의 동작을 붕괴시킬 수 있다. 환형 조명 프로파일의 중심에 있는 어두운 부분은 소스 및 검출기의 동축 배열을 허용하면서 이것이 방지될 수 있도록 한다. 렌즈 1395a는 상업적으로 이용 가능한 VCSEL 모듈의 일부분이어도 되는 한편, 렌즈 1395b 및 1395c는 기울어짐 감지 어플리케이션의 구체적인 요구에 맞추어질 수 있다. 그러나, 렌즈 1395b는 VCSEL과 하나의 모듈로 통합되어, 전체 시스템의 어셈블리를 위한 공차를 완화할 수 있다. 그러므로, 도 21b는 최대 행정거리를 보여준다. 볼록한 반사성 표면(1392)을 사용함으로써, 링 이미지(1399)의 행정거리의 범위는 볼록 곡률반경을 변경함으로써 조정될 수 있다.

다른 변형에서, 반사성 표면은 필드 다면체 미러 자체의 후면(back)에 의해 형성되거나 또는 필드 다면체 미러에 기계식으로 고정되는 미러에 의해 형성될 수도 있다. 도 18 내지 도 21의 기울어짐 센서(tilt sensor)는 다면형 미러 외에 다른 응용예에 적용될 수 있다. 예시된 실시예에서, 액추에이터 모터(1300)와 센서(1390)는 공유된 하우징(1802) 내에서 서로의 상단부 상에 위치되며, 이로써 완전한 제어-루프(도 7에 도시된 것과 유사한 위치 계산 모듈(POS) 및 모터 구동 회로(MDRV))가 동일한 하우징 내에 있거나 동일한 하우징에 부착된 독립 구성의 모듈(self-contained module)(1804) 내에서 국부적으로 구현될 수 있게 된다. 즉, 다면체 x를 위한 위치 명령 CMDx만이 액추에이터 모듈, 모터 구동 회로, 및 피드백 회로에 전달될 필요가 있으며, 액추에이터 모듈은 그러므로 위치 계산을 구현하기 위해 필요한 모든 부품을 그 안에 포함한다. 이것은 특히 수십 개 또는 수백 개의 다면체 미러 및 액추에이터를 갖는 실시예를 고려하는 때에 조명기 내로의 전기 접속의 개수를 크게 감소시킨다.

수정된 센서(1390)는 다수의 이로운 특징을 가질 수 있다. 고분해능을 위해, 기울어진 반사 표면(1392)으로부터 반사되는 방사선이 액추에이터 벽을 때리지 않고 검출기를 놓치지(miss) 않도록 될 수 있다. 광학 기울어짐 센서는 간략한 광학 부품으로 컴팩트하고 저렴하게 구성될 수 있도록 액추에이터와 동축으로 탑재될 수 있다. 더욱이, 반사된 방사선이 방사선 출력에 재진입할 수 있는 것을 방지함으로써, 예컨대 종래의 LED 소스가 아닌 VCSEL과 같은 레이저가 사용될 수 있다. 다른 타입의 방사선 소스가 사용될 수 있지만, VCSEL은 이들이 시준된 반경 방향 대칭의 빔을 자연 발생적으로 제공하고, 매우 낮은 파워로 동작하고, 내구성이 매우 높다는 점에서 이 응용예를 위해 매력적인 것으로 된다. 렌즈는 예컨대 PMMA로 이루어질 수 있다. 위에서 제공된 치수를 갖는 일례에서, 위치 검출기(1390)의 광학 부분은 20mm 길이보다 작게 이루어질 수 있으며, 이것은 도 8의 실시예에서보다 훨씬 짧다. 이것은 예컨대 전체 어셈블리를 더 짧게 만들거나 또는 신호 처리 및 구동 전자장치를 포함하기 위해 여유 공간을 확보한다.

센서는 광범위의 응용예에서 어떠한 이동부의 기울어짐을 측정하도록 적용될 수 있다. 센서는 이동부의 기울어짐(각을 이루는) 움직임에 연관되거나 또는 병진운동에 연관될 수 있는 반사 표면의 기울어짐을 직접 측정한다. 곡선의 반사성 표면을 갖는 센서는 반사성 표면을 운반하는 바디의 기울어짐 및 병진 둘 모두에 대해 감응한다. 이동 자석(1362)의 경우, 예컨대, 빔이 반사되는 각도는 측정되도록 의도되는 각도 변위에 의해서뿐만 아니라 볼록 미러(1392)의 광학축의 디센터링에 의해서 영향을 받게 될 것이다. 곡선의 반사 표면과 조합하는 센서가 기울어짐의 작용과 병진의 작용을 구별할 수 없으므로, 센서를 사용하고자 의도하는 곳은 단지 기울어짐만을 갖거나, 단지 병진만을 갖거나, 또는 기울어짐과 병진 간의 고정된 비례를 갖는 응용예이다. 전술한 실시예에서, 변위는 기울어짐에 절대적으로 비례하며(strictly proportional)(타겟 미러(1392)가 주위에 회전되는 피봇 포인트에 의해), 둘 모두의 작용의 조합은 기울어짐 각도의 정확한 결정의 결과로 나타난다. 고정된 비례로 인해, 미러(1392)의 기울어짐 대신에, 또한 그 오프축 병진이 교정되었을 수 있다. 필드 다면체 미러(22x)에 대한 액추에이터의 일례의 응용예에서, 가장 관심의 대상으로 되는 것은 기울어짐이라는 것이 보편적이다.

액추에이터의 부품은 응용예 및 응용예가 동작할 환경에 따라 특정되어야 한다. EUV 장치 내부의 환경에 대해, 고려사항은 진공 호환성(아웃가싱이 실질적으로 없는) 및 수소 분위기(예컨대 2 내지 20 Pa의 분압)와 같은 저압 가스의 공차를 포함한다. 이것은 자석 재료의 선택에 영향을 줄 수 있다. 예컨대, 이동 자석 재료를 위해 SmCo가 사용될 수도 있다. FeNdB와 같은 다른 재료는 인캡슐레이션되지 않는다면 H₂ 취화(embrittlement)를 겪을 수도 있다. 인캡슐레이션은 바람직하지 않게는 갭(586, 786)을 증가시킬 것이고, 누출의 위험을 발생한다.

본 발명의 실시예에 따라, 신규의 모터는 피드백을 갖는 제어된 시스템에서 평면 구동력(planar driving force)을 성공적으로 발생하도록 설계될 수 있다. 본 명세서에서 제시된 개념은, 시스템 설계자로 하여금, 2의 자유도로 제어 가능 구동력을 제공하고, 여러 개의 액추에이터가 나란하게 탑재되는 때의 표유 전자계(stray field)를 제한하고, 자기 실딩의 추가의 이점으로서 구동력을 감소시키고, 예컨대 10-20mm, 예컨대 16mm의 폭과 20-40mm, 예컨대 30mm의 높이로 매우 제한된 체적 내에서 동작하고, 예컨대 액추에이터당 5W 미만 또는 3W 미만으로 전력 소산을 제한하고, 및/또는 전력 소모를 제한하도록 할 수 있다.

도 18 내지 도 21과 도 22 및 도 23에 설명된 수정예는 그 각각이 도 7 내지 도 17에 도시된 액추에이터 설계의 어떠한 것과도 하나의 장치에서 함께 사용될 수 있다. 도 18 내지 도 21의 광학 센서는 특정한 액추에이터에 무관하게 다수의 응용예에서 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 실드(530 또는 730)는 자석(362) 상의 및 자석(362)으로부터의 표유 전자계의 작용을 감소시키기 위해 제공된다. 이러한 표유 전자계는 다수의 상이한 소스로부터 발생할 수 있다. 예컨대, 인근의 자기 재료 또는 강자성체 재료의 존재는 자기 재료 또는 강자성체 재료의 잔류 자화를 통해 또는 코일(370)에 의해 발생된 자계의 왜곡(distortion)을 통해 중의 하나로 표유 전자계를 발생할 수 있다. 자기 재료 또는 강자성체 재료가 리소그래피 장치와 같은 복잡한 장치의 이동 가능한 부품의 일부분이면, 표유 전자계는 시간에 따라 변경될 수 있고, 용이하게 예측 가능하지 않을 수 있다. 전술한 것과 같이 복수의 액추에이터가 함께 밀집 배열되는 구성에서, 표유 전자계는 인접한 액추에이터로부터 발생할 수 있으며, 액추에이터의 자석이 이동함에 따라 그리고 코일(370)에 의해 상이한 작동 전자계(actuation field)가 적용됨에 따라 변화될 수 있다. 이러한 경우에, 표유 전자계는 크로스-토크의 형태로서 간주될 수 있다. 어느 정도 까지는, 표유 전자계의 작용은 예컨대 표유 전자계의 작용이 알려져 있거나 예측 가능한 곳에서는 피드포워드 제어 및 다른 경우에서는 피드백 제어와 같은 적절한 제어 시스템을 통해 어드레스될 수 있다. 그러나, 적합한 피드포워드 제어 시스템의 구성은 어렵고 복잡하다. 피드백 제어가 사용되는 곳에서는, 액추에이터의 응답성은 정착 시간의 증가로 인해 감소될 수 있다.

액추에이터들 간의 크로스-토크의 작용은 전술한 타입의 것이지만 이동자(자석) 주위에 어떠한 자기 실딩이 없는 2개의 인접한 액추에이터의 간략화된 경우를 고려함으로써 알 수 있다. 도 25에서, 제1 액추에이터의 자석 상의 X 방향에서의 힘(Fx[N])은 부착된 피구동 부재의 등가의 회전(Ry[rad])에 의해 표현된 바와 같이 자석의 위치의 함수로서 주어진다. 도 25에서, 실선 (A)는 제2 액추에이터의 자석이 중심 위치에 있는 경우에서의 힘을 나타내는 한편, 점선 (B)는 제2 액추에이터의 자석이 제1 액추에이터 쪽으로 변위되는 경우에서의 힘을 나타낸다. 2개의 곡선 간의 실질적인 차이는 커다란 크로스-토크 작용을 나타낸다. 둘 모두의 경우에, 제1 액추에이터의 자석 상의 힘은 자석을 자신의 중심 위치로 복귀시키는 경향이 있다.

예컨대 철과 같은 강자성체 재료의 간략한 원통형 실드를 제1 및 제2 액추에이터에 추가하는 효과가 도 26에 예시되어 있다. 이러한 구성은 도 22a 및 도 22b에 도시되어 있다. 도 22a에서는 제1 및 제2 액추에이터의 2개의 자석(362a, 362b)이 중심 위치에 있는 한편, 도 22b에서는 2개의 자석이 인접한 액추에이터의 방향에서 실드에 인접해 있다. 즉, 2개의 자석이 서로 가장 근접해 있다. 도 25와 동일한 변수를 나타내고 있는 도 26에 도시된 바와 같이, 둘 모두의 경우(A - 자석이 중심에 위치함, B - 자석이 함께 근접함)에, 자신의 위치를 함수로 하여 제1 액추에이터의 자석에 의해 동일한 힘이 경험된다. 그러므로, 실드는 크로스-토크 작용을 제거하는데 효과적이다. 그러나, 자석 상의 힘은 이제는 음이며, 이것은 중심 위치로부터 멀어지는, 즉 실드 쪽으로의 힘을 나타낸다. 이 힘은 디센터링 힘으로서 지칭될 수 있다. 이러한 힘은 액추에이터의 음의 유효 스티프니스(negative effective stiffness)를 생성하고, 연속적인 센터링 힘이 가해지는 것을 요구하여, 액추에이터의 전력 소모를 증가시킨다. 불충분한 센터링 힘이 가해지면, 자석은 급작스럽게 실드에 대해 스냅(snap)할 수 있어서 액추에이터 및 부착된 부재에 대해 손상을 야기할 수 있다. 더욱이, 스냅 후의 인력이 매우 높아질 수 있어서, 액추에이터가 이를 더이상 보상하지 못할 수도 있다.

본 발명의 실시예는 표유 전자계 및/또는 크로스-토크에 대항하는 향상된 실드를 갖는 전술한 것들 중의 하나와 같은 액추에이터를 포함한다. 실드에 관련한 것을 제외하고, 본 발명의 실시예는 전술한 액추에이터의 어떠한 것과도 동일한 것일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 사용 가능한 향상된 실드의 예가 도 23a 및 도 23b에 도시되어 있다. 전반적으로, 실드(800)는 도 22a 및 도 22b의 참조 예의 실드의 동일한 치수의 원통의 형태를 갖는다. 실드(800)는 인터럽션(802)에 의해 분리된 복수의 링(801)으로 구성된다. 이 실시예에서는 4개의 링(801)이 있다. 링(801)은 예컨대 철과 같은 강자성체 재료로 형성된다. 인터럽션(802)은 구리, 알루미늄 또는 플라스틱과 같은 비자성 재료의 링의 형태를 취할 수 있다. 인터럽션(802)은 진공 또는 액추에이터의 주변 분위기로 채워질 빈 갭의 형태를 취할 수 있다. 일실시예에서, 실드는 갭에 의해 형성된 인터럽션과 비자성 재료에 의해 형성된 인터럽션의 혼합을 갖는다. 링(801)은 축 방향, 즉 자석(362)의 이동 방향에 수직한 방향에서 폭 D1을 갖는다. 인터럽션(802)은 축 방향에서의 폭 D2를 갖는다.

도 27은 도 25 및 도 26과 동일한 변수, 즉 부착된 부재의 회전 Ry에 의해 표현된 자신의 위치를 함수로 하는 D1=3mm 및 D2=1mm의 실드(800)를 갖는 제1 액추에이터의 자석(362a)에 가해지는 힘 Fx을 도시하고 있다. 또한, 2개의 경우에 대한 힘이 도시되어 있으며, A는 제2 액추에이터의 자석(362a)이 중심 위치에 있는 경우(도 23a)의 힘이고, B는 제2 액추에이터의 자석(362b)이 제1 액추에이터에 가장 근접한 실드에 인접하는 경우(도 23b)의 힘이다. 자석에 미치는 힘은 여전히 음이고, 즉 중심으로부터 멀어지게 하지만, 연속적인 실드 예에 대해서의 최대치가 약 -1.5N임에 비하여 최대치가 예컨대 약 -1.1N으로 크기가 현저하게 감소된다는 것을 알 수 있다. 제2 액추에이터의 2가지의 상이한 자석 위치의 경우에서의 자석(362a)에 의해 경험되는 힘에서 작은 차이가 있다. 즉, 이제는 소량의 크로스-토크가 경험된다. 그러나, 크로스-토크의 양은 디센터링 힘에서의 감소보다 훨씬 더 작게 되며, 이로써 전반적으로 실딩(800)에의 인터럽션(802)의 제공을 통해 커다란 개선이 이루어진다.

도 24a 및 도 24b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터럽션을 갖는 실드(810)를 개략적으로 예시하고 있다. 실드(810)의 구성은, 각각의 링이 더 작은 축방향 두께 D3를 갖는 더 많은 링과, 그 결과 각각의 갭이 축방향 두께 D4를 갖는 더 많은 갭(812)이 있다는 것을 제외하고는, 실드(800)의 구성과 유사하다.

도 28은 D3=1mm 및 D4=1mm의 실드를 갖는 액추에이터에 대한 도 25 내지 도 27과 동일한 변수를 도시하고 있다. 실드(800)의 경우와 같이, 실드(810)에 의해 둘러싸인 이동자는 음의(디센터링) 힘을 경험하지만, 이것은 실드(800)를 사용하는 액추에이터에 비하여 추가로 감소된다. 최대치에서, 실드(810)를 갖는 디센터링 힘은 실드(800)의 경우에서의 -1.1N 및 연속적인 실드의 경우에서의 -1.5N에 비하여 약 -0.85N의 크기를 갖는다. 실드(810)를 사용하는 액추에이터는 더 많은 양의 크로스-토크를 나타낸다. 즉, 제2 액추에이터가 제1 액추에이터 쪽으로의 방향에서 실드와 인접해 있는 경우에 상이한 힘이 경험되며, 이것은 몇몇 전자계(field)가 누설되고 있다는 것을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 디센터링 힘의 감소는 크로스-토크의 증가보다 더 중요하다.

도 29는 자석(362)을 둘러싸고 코일(370) 위에 탑재되는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실드(820)를 도시하고 있다. 실드(820)에서, 강자성체 재료의 링(821)들은 인터럽션(822)이 실드(820)의 전체 원주의 주위에 연장되지 않는다는 사실에 의해 작은 브리지(823)에 의해 연결된다. 링(821)의 축방향 두께 D5 및 인터럽션(822)의 축방향 두께 D6는 전술한 것과 동일한 것일 수 있다. 브리지(823)가 소형의 것이라면, 이들의 존재는 실딩 성능 및 자석(362)에 의해 경험되는 힘에 미치는 주목할 만한 작용을 갖지 않는다. 일실시예에서, 브리지(823)는 실드(820)의 원주의 약 5% 미만 및 바람직하게는 2% 미만의 실드의 원주 방향에서의 폭을 갖는다. 일실시예에서, 브리지는 모든 브리지가 정렬되는 것은 아니도록 실드의 원주 주위에 분포된다.

본 발명의 일실시예에서, 실드 및 실드에서의 인터럽션의 치수는 크로스-토크 및/또는 표유 전자계에 대한 비민감성(insensitivity)과 디센터링 힘과의 균형을 맞추는 요구된 성능을 달성하도록 당업자에 의해 결정될 수 있다. 일실시예에서, 실드는 또한 액추에이터 자체에 의해 발생된 자기장이 액추에이터 외측으로 연장되는 것을 방지하도록 기능한다. 본 발명의 액추에이터는 액추에이터가 다른 필드-감응 부품 또는 디바이스 부근에 배치되는 응용예에서 유용하다. 일실시예에서, 인터럽션의 폭에 대한 강자성체 실딩 부분의 폭의 비율은 약 0.5 내지 5, 바람직하게는 약 1 내지 3이다. 강자성체 부분과 인터럽션의 폭은 동일한 방향에서 측정된다. 그 방향은 예측된 표유 전자계의 방향 또는 액추에이터의 이동자의 이동의 범위에 수직한 방향 중의 하나이다. 일실시예에서, 적어도 몇몇의 강자성체 실딩 부분 및/또는 몇몇 인터럽션은 다른 강자성체 실딩 부분 및/또는 인터럽션과는 상이한 폭을 갖는다. 일실시예에서, 강자성체 실딩 부분 모두가 동일한 폭을 갖는다. 일실시예에서, 인터럽션 모두가 동일한 폭을 갖는다.

본 발명의 일실시예에서는, 실드의 축에 평행한 라인을 따라 2개 내지 10개의 인터럽션이 있다. 그러나, 실딩을 위해 선택된 인터럽션의 개수는 응용예의 타입 및 실딩되는 부분의 길이에 좌우될 수도 있다. 예컨대, 실드의 축에 평행한 라인을 따라 10개보다 많은 인터럽션 또는 심지어는 100개보다 많은 인터럽션이 있을 수 있다.

일실시예에서, 인터럽션은 신장되어 있다. 일실시예에서, 인터럽션의 기다란 치수(long dimension)는 예측된 표유 전자계의 필드 방향, 액추에이터에 의해 발생된 필드, 또는 실드의 축에 대해 30도보다 큰 각도, 바람직하게는 45도보다 큰 각도, 보다 바람직하게는 60도보다 큰 각도, 보다 바람직하게는 75도보다 큰 각도로 되어 있다. 일실시예에서, 인터럽션의 기다란 치수는 이동자의 이동의 평면에 대해 30도 미만, 바람직하게는 15도 미만의 각도로 되어 있다.

일실시예에서, 이동자는 영구 자석 또는 코일과 같은 전자석을 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 실드의 두께는 0.5mm 내지 2.0mm의 범위, 바람직하게는 0.8mm 내지 1.0mm의 범위에 있다. 두께는 예측된 자기장 및 선택된 재료에 따라 특정한 어플리케이션에서 결정될 수 있다. 실드 재료는 예측된 자기장에서 포화되지 않는 것이 바람직하다. 일실시예에서, 2개 이상의 실드가 이동자의 둘레에 동심원으로 배열된다.

본 발명의 일실시예에서는, 실드의 축에 수직한 실드의 단면이 원형이다. 바람직하게는, 실드는 이동자의 이동의 범위의 중심에 대해 회전 대칭이다. 액추에이터가 회전 대칭인 때에는 원형 단면이 이로울 수 있지만, 다른 응용예에서는 상이한 단면 형상이 가능할 것이고 마찬가지로 이로울 수도 있다. 원형 단면은 디센터링 힘이 실질적으로 중심으로부터의 이동자의 거리에만 좌우되기 때문에, 즉 디센터링 힘이 방향에 대해 독립적이기 때문에 이로우며, 따라서 디센터링 힘을 상쇄하기 위한 액추에이터의 제어 시스템이 용이하게 구성될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 실드의 축에 수직한 실드의 단면은 예컨대 삼각형, 사각형 또는 오각형과 같은 평면에서 테셀레이트(tessellate)하는 형상을 갖는다. 테셀레이트하는 형상은 액추에이터로 하여금 어레이에서 밀접하게 위치될 수 있도록 한다는 점에서 이롭다.

본 발명의 실시예에서, 실드의 축에 수직한 실드의 단면은 일정하다. 즉, 실드가 프리즈머틱(prismatic)하다. 일정한 단면을 갖는 실드가 용이하게 제조될 수 있다. 일실시예에서, 실드는 원통형이다. 원통형 실드는 용이한 제조의 이점과 방향 독립적인 디센터링 힘의 이점을 함께 갖는다. 복잡한 형상을 갖는 실드는 복수의 부분으로 조립될 수 있거나 또는 첨가 제조 기술(additive manufacturing technique)을 이용하여 제조될 수 있다.

일실시예에서, 복수의 액추에이터가 예컨대 규칙적인 어레이로 함께 근접하게 배치된다. 일실시예에서, 어레이에서의 모든 액추에이터는 본 발명에 따른 실드가 제공된다. 실드를 갖는 모든 액추에이터의 이점은 제어 시스템의 제공을 간략화한다는 점이며, 각각의 액추에이터를 위한 제어 시스템이 유사하게 될 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 본 발명에 따른 실드가 제공된 액추에이터는 실드가 없는 2개의 액추에이터가 인접하지 않도록 실드를 갖지 않는 액추에이터와의 어레이로 배열된다. 이러한 배열에서, 실드가 없는 액추에이터는 임의의 2개의 액추에이터들 간에 항상 하나의 층의 실딩이 있도록 실드를 갖는 액추에이터에 의해 둘러싸인다. 제공되는 실드의 개수를 감소시키는 것은 비용을 감소시킬 수 있고, 액추에이터가 더 근접하게 함께 배치될 수 있도록 한다. 복수의 실드된 액추에이터를 어레이로 갖는 실시예에서, 인터럽션은 이들이 정렬되지 않도록 배열될 수 있다. 일실시예에서, 어레이에서의 액추에이터들 간의 피치는 10mm 내지 30mm의 범위이다. 일실시예에서, 어레이에서의 액추에이터들 간의 갭은 1mm 내지 3mm의 범위이다.

일실시예에서, 강자성체 재료는 Fe, FeCo, SiFe, 강자성체 스틸, Ni, 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 일실시예에서, 인터럽션은 Al, Cu, 비자성 스틸 및 이들의 합금 또는 플라스틱으로 이루어진 군에서 선택된 재료로 형성된다. 진공 주변(vacuum surroundings)에 적용되지 않는 때에는 플라스틱이 바람직하다. 비강자성체 고상 재료(non-magnetic solid material)로 형성된 인터럽션을 갖는 실드는 구조적 강도 및 열전도와 같은 우수한 물리적 특성을 가질 수 있다. 비강자성체 재료는 강자성체 실딩 부분들 간의 간격을 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 일실시예에서, 인터럽션은 갭이다. 인터럽션을 갭으로서 형성하기 위해, 드릴링, 소잉(sawing) 및 밀링과 같은 종래의 제조 공정이 사용될 수 있다.

일실시예에서, 실드를 구성하는 재료(들)는 진공에서의 아웃가싱을 최소화하거나 또는 액추에이터의 사용에서 예상되는 분위기로부터의 부식에 저항하도록 선택된다. 일실시예에서, 실드는 진공에서의 아웃가싱을 최소화하거나 또는 액추에이터의 사용에서 예상되는 분위기로부터의 부식에 저항하도록 선택된 표면 처리 또는 코팅이 제공된다.

EUV 광학 시스템의 맥락에서 본 발명의 실시예의 사용에 대해 구체적인 참조가 이루어졌을 수도 있지만, 본 발명은 광학 시스템에든, 리소그래피 또는 완전히 상이한 응용예에든, 및 진공 또는 기타 환경에서든 다른 응용예에서 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터는 특정한 정확도가 요구되는 곳에서는 광학 요소를 위치설정하기 위해 또는 예측 가능하지 않은 표유 전자계를 발생할 수 있는 커다란 이동 질량체(moving mass)가 있는 곳에서는 마스크 지지체 또는 기판 지지체 가까이에 일부분들을 위치시키기 위해 광학 시스템에서 사용될 수 있다.

본 명세서에서는 집적회로의 제조에 리소그래피 장치를 사용하는 것을 구체적으로 언급하였을 수도 있지만, 본 명세서에 설명된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 유도 및 검출 패턴, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같은 다른 응용예를 가질 수도 있다는 것을 이해하여야 한다. 당업자는, 이러한 대안의 응용예의 맥락에서, "웨이퍼" 또는 "다이"라는 용어의 어떠한 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟 영역"이라는 보다 일반적인 용어와 동의어인 것으로 간주될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 여기에서 지칭되는 기판은 예컨대 트랙(전형적으로 레지스트의 층을 기판에 입히고 노광된 레지스트를 현상하는 장치), 계측 장치 및/또는 검사 장치에서 노광 전 또는 후에 처리될 수도 있다. 적용 가능한 곳에서, 본 명세서에서의 개시내용은 이러한 기판 처리 장치 및 기타 기판 처리 장치에 적용될 수도 있다. 또한, 기판은 예컨대 다층 IC를 생성하기 위해 1회보다 많은 횟수로 처리될 수도 있으며, 이로써 본 명세서에서 사용된 기판이라는 표현은 복수의 처리 층을 이미 포함하고 있는 기판을 지칭할 수도 있다.

"렌즈"라는 표현은 문맥이 허용하는 곳에서는 굴절성, 반사성, 자기성, 전자기성, 및 정전성 광학 요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 지칭할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명되었지만, 본 발명은 설명된 것과 다르게 실시될 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 위의 설명은 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 본 발명을 예시하기 위한 것이다. 그러므로, 아래에서 정해지는 청구항들의 범위에서 벗어나지 않고서도 설명된 바와 같은 발명에 대해 수정이 이루어질 수도 있다는 것은 당업자에게는 자명할 것이다.

Claims (20)

1. 작동 기구로서,
   이동부 및 정지부를 포함하고, 상기 이동부가 상기 정지부에 의해 발생된 자기장에 의한 동작 범위에 걸쳐 이동하도록 구동되는 자석을 포함하며, 또한
   자기장의 전파를 감소시키기 위해 상기 자석의 동작 범위를 둘러싸고, 강자성체 재료로 형성되며, 그 안에 적어도 하나의 인터럽션(interruption)을 갖는 실드를 포함하는,
   작동 기구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 인터럽션 또는 각각의 상기 인터럽션은 갭인, 작동 기구.
3. 제1항에 있어서,
   상기 인터럽션 또는 각각의 상기 인터럽션은 비자성 재료로 형성된 부재인, 작동 기구.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인터럽션 또는 각각의 상기 인터럽션은 상기 실드의 내부로부터 상기 실드의 외부까지 연장되는, 작동 기구.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인터럽션 또는 각각의 상기 인터럽션은 상기 작동 기구 외부의 자기장의 필드 방향(field direction)에 실질적으로 수직을 이루는 방향으로 신장되어 있는, 작동 기구.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인터럽션 또는 각각의 상기 인터럽션은 상기 자석의 이동 방향과 실질적으로 동평면을 이루는 방향으로 신장되어 있는, 작동 기구.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 인터럽션 또는 각각의 상기 인터럽션은 0.5mm 내지 2mm 범위의 폭을 갖는, 작동 기구.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인터럽션은 상기 실드를 강자성체 재료의 적어도 2개의 불연속적인 바디로 분할하는, 작동 기구.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인터럽션은 상기 실드를 하나 이상의 소형 브리지에 의해 연결되는 강자성체 재료의 적어도 2개의 바디로 분할하는, 작동 기구.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실드는 하나 이상의 상기 인터럽션에 의해 분리되는 강자성체 재료의 복수의 밴드(band)를 포함하는, 작동 기구.
11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 밴드는 실질적으로 환형인, 작동 기구.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 밴드는 0.5mm 내지 4mm 범위의 폭을 갖는, 작동 기구.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자석은 영구 자석인, 작동 기구.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 작동 기구는 적어도 2의 자유도로 이동을 제공하도록 되어 있고,
    상기 자석은 상기 자석의 자화의 방향에 수직한 제1 평면에 실질적으로 놓여있는 동작 영역에 걸쳐 이동하도록 제약된 자기면(magnetic face)을 가지며, 정지부는 상기 제1 평면에 밀접하게 평행한 제2 평면에 실질적으로 놓여있는 자극면(pole face)을 갖는 적어도 2개의 전자석을 포함하며, 상기 자극면은 상기 제2 평면에서 중심 위치 주위에 대칭적으로 분포되고, 이동하는 자석의 면이 가로지르는 실질적으로 전체 영역에 걸쳐 연장되는, 작동 기구.
15. 복수 개의 작동 기구를 포함하는 작동 시스템으로서,
    각각의 작동 기구는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 것인, 작동 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 작동 기구는 밀집 패키징된 어레이로 배열되어, 인접한 액추에이터들의 실드들이 접촉하거나 또는 인접하게 되는, 작동 시스템.
17. 작동 시스템으로서,
    복수의 제1 작동 기구 및 복수의 제2 작동 기구를 포함하며, 각각의 상기 제1 작동 기구는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 작동 기구이며, 상기 제2 작동 기구는 강자성체 실드를 갖지 않으며, 상기 제1 작동 기구 및 상기 제2 작동 기구는 임의의 2개의 상기 제2 작동 기구가 직접 인접하지 않도록 배열되는, 작동 시스템.
18. 광학 장치로서, 방사선 소스로부터 방사선 빔을 수광하여 상기 방사선 빔을 처리하고 타겟 지점에 전달하도록 배열된 일련의 광학 부품을 포함하며, 상기 광학 부품은 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 작동 기구 상에 탑재된 하나 이상의 이동 가능 광학 부품을 포함하며, 상기 광학 장치는 또한 상기 이동 가능 광학 부품 또는 각각의 상기 이동 가능 광학 부품의 요구된 위치설정을 달성하기 위해 전자석에 에너지를 공급하도록 구성된 컨트롤러 및 구동 회로를 포함하는, 광학 장치.
19. 제18항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이동 가능 광학 부품은 상기 방사선 빔을 조절하고 이 방사선 빔을 패터닝 장치 상의 타겟 지점에 전달하도록 구성된 조명 시스템의 일부분을 형성하며, 상기 이동 가능 부품은 상기 타겟 지점에서의 상기 조절된 방사선 빔의 입사각을 변화시키도록 이동가능한, 광학 장치.
20. 리소그래피 장치에 있어서,
    방사선 빔을 조절하도록 구성된 조명 시스템;
    패터닝된 방사선 빔을 형성하기 위해 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여할 수 있는 패터닝 장치를 지지하도록 구성된 지지체;
    기판을 유지하도록 구성된 기판 테이블;
    상기 패터닝된 방사선 빔을 상기 기판의 타겟 영역 상으로 투영하도록 구성된 투영 시스템; 및
    상기 조명 시스템에서의 방사선 빔 및/또는 상기 투영 시스템에서의 패터닝된 방사선 빔을 조절하도록 구성된 청구항 15 또는 청구항 16에 따른 광학 장치
    를 포함하는 리소그래피 장치.

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