TWI414131B - 致動器、定位系統及微影裝置 - Google Patents

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Marijn Kessels
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Description

致動器、定位系統及微影裝置
本發明係關於一種經組態以對一物件施予一力及一扭矩之致動器。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在此情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。習知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化器件轉印至基板。
在目前先進技術中所熟知的一種類型之致動器為「磁阻致動器」。可(例如)藉由通過線圈施加電流而產生磁通量，其中磁通量之路徑形成取決於周圍材料之磁阻的迴路。磁通量集中於具有最小磁阻之路徑周圍。在低磁阻材料中磁通量之集中形成強暫時磁極且引起機械力，該等機械力趨向於將該等材料移動朝向具有較高磁通量之區域，從而引起吸引力。亦眾所周知，磁阻致動器以低成本具有極高功率密度，從而使其針對許多應用係理想的。高功率密度致動器可(例如)用於微影裝置中，同時使光罩載物台加速及減速，如US 7,352,149中所提議。然而，磁阻致動器之使用已受到為設計及可控制性所固有之複雜性限制，此情形導致高功率密度致動器概念，但與(例如)熟知音圈致動器相比較具有低準確性。
在本發明之一態樣中，提供一種具有一改良型可控制性之輕型致動器。在一實施例中，該致動器之零件中之一者具備一第二電線圈，該第二電線圈經配置以與另一零件之一可磁化部分合作。在一實施例中，該致動器之控制器經進一步配置以產生通過該第二線圈之一第二電流及通過第一電線圈之第一電流以用於在該等零件之間施予力及扭矩，使得該致動器經配置以相對於第二零件而對物件施予該力及該扭矩。
此情形具有以下技術效應：該致動器能夠在周圍產生一(吸引)力及扭矩，其導致一緊密且輕型之多自由度致動器設計。
在一實施例中，第一零件之可磁化部分及/或該第二零件之該可磁化部分為一高滲透性材料(highly permeable material)，其為線性地回應於一施加磁場之一材料的一磁化程度。此設計使一磁阻致動器之概念極適於高準確性定位。此外，歸因於與常用之高準確性致動器相比較的該磁阻致動器之有益「質量相對於功率密度」(mass versus power density)比率，該致動器之輕型屬性及高功率密度屬性導致藉由此致動器產生以產生一特定力(例如，在使一光罩載物台加速及減速時)之熱的量減少。因為需要冷卻掉減少量之熱，所以此情形導致所需量減少之冷卻劑將(例如)圖案化器件載物台(之一部分)維持於一所要恆定溫度。因此，對冷卻劑(比如冷卻流體之量)之減少要求導致該第一零件與該第二零件之間的導線及/或管路之交越變少，此情形減少該第一零件與該第二零件之間的硬度及阻尼之量，使得較少寄生動態力干擾將作用於兩個零件，其亦具有用於高準確性定位之一有益效應。又，如所熟知，冷卻流體可引起動態力干擾，且在減少冷卻劑要求的同時，此亦減少藉由冷卻流體引起之力干擾的量，其亦可導致一改良型定位準確性。
在一實施例中，該等零件中之一者具備一第三電線圈，其中該第三線圈實質上以成兩半之方式分裂成一第一線圈部件及一第二線圈部件，使得該等線圈部件電斷開，且其中該第一線圈部件與該第一線圈串聯連接，且該第二線圈部件與該第二線圈串聯連接。此情形具有以下技術效應：在周圍之高(吸引)力及扭矩係甚至更好地可控制的，其因此導致一較高準確性。
在另一實施例中，該等電線圈具有實質上平行於第一自由度之一定向，其中該第三電線圈經建構及配置成在一第三自由度上具有相對於該第一電線圈及該第二電線圈之一偏移。此致動器能夠在一額外(旋轉)自由度上控制該等零件，此情形在以下情況時可為有益的：在一多自由度設置中控制該第一零件及該第二零件，同時減少致動器質量相對於甚至進一步待移動之實際質量的相對量。
在一另外實施例中，該等電線圈中之至少一者經建構及配置成圍繞若干腿部中之至少一者，該等腿部至少部分地由可磁化材料組成，且其中該等腿部中之該至少一者安裝至該等零件中之一者。藉由添加該等腿部中之該至少一者來增加磁通量之集中會引起該等零件之間的一較高磁通量，且因而導致在該等零件之間周圍的吸引力及扭矩增加。因此，可使用此高功率密度致動器來產生較高加速度及減速度位準。
另一實施例係關於一種用於在至少第一自由度上相對於一第二物件定位物件之定位裝置，其中該定位裝置具備一定位系統，該定位系統包括根據先前實施例中之一者的至少一致動器以在該至少第一自由度上移動該物件。根據本發明之一實施例的致動器不僅能夠產生一高法線力，而且該致動器亦可產生一扭矩，而僅該致動器之質量及尺寸極其受到限制。因此，與需要至少兩個致動器以在兩個或兩個以上方向上進行致動之一習知情形相比較，此情形導致致動器質量減少。
另一實施例係關於一種定位裝置，其中致動器被視為一第一類型之一致動器，且其中該定位裝置包括一第二類型之至少一致動器，其經組態以在至少第一自由度上移動物件，其中該第一類型之致動器具有一相對較高效率及相對較低準確性，且該第二類型之致動器具有一相對較低效率及相對較高準確性。該致動器具備一改良型可控制性且因此具備一較高準確性，此情形實際上意謂可進一步減少需要藉由低效率且高準確性之致動器(諸如音圈致動器)產生的最大力。
在另一實施例中，一種微影裝置包括：根據先前實施例之定位裝置，其中該定位裝置包括一長衝程模組及一短衝程模組；一照明系統，其經組態以調節一輻射光束；一圖案化器件支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在一橫截面中向該輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上，其中該長衝程模組之可移動零件安裝至第一零件，且該短衝程模組之可移動零件安裝至第二零件。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應零件。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。該裝置包括：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或EUV輻射)；圖案化器件支撐件或支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位該圖案化器件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗佈抗蝕劑之晶圓)W，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位該基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用以引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
圖案化器件支撐件以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。圖案化器件支撐件可為(例如)框架或台，其可根據需要而係固定或可移動的。圖案化器件支撐件可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸潤液體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置可為分離實體。在此等情況下，不認為輻射源形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包括(例如)適當引導鏡面及/或光束擴展器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括用以調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包括各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上，且係藉由該圖案化器件而圖案化。在橫穿圖案化器件(例如，光罩)MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化器件(例如，光罩)MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件(例如，光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件(例如，光罩)MA上之情形中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT與基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐件(例如，光罩台)MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
圖2示意性地描繪根據本發明之一實施例的致動器之簡單橫截面圖。用以對物件(OBJ)施予力及扭矩之致動器(ACT)包括第一零件(ACT1)，其可在至少一第一自由度(DOF1)上相對於該致動器之第二零件(ACT2)移動。物件(OBJ)安裝至第一零件(ACT1)，且第一零件(ACT1)具備第一電線圈(CL1)，第一電線圈(CL1)經配置以與另一零件(ACT2)之可磁化部分(MACT)合作。致動器(ACT)之控制器(CTRL)經配置以產生通過第一電線圈(CL1)之第一電流(I1)以用於在該等零件(ACT1、ACT2)之間產生第一力(F1)，其中第一零件(ACT1)具備第二電線圈(CL2)，第二電線圈(CL2)經配置以與第二零件(ACT2)之可磁化部分(MACT)合作。控制器(CTRL)經進一步配置以產生通過第二線圈(CL2)之第二電流(I2)以用於在該等零件(ACT1、ACT2)之間產生第二力(F2)，及通過第一電線圈(CL1)之第一電流(I1)以用於在該等零件(ACT1、ACT2)之間施予力及扭矩， 使得致動器(ACT)經配置以相對於第二零件(ACT2)而對物件(OBJ)施予力及扭矩。
圖3示意性地描繪根據本發明之另一實施例的致動器(ACT)之橫截面，其中該等零件(ACT1、ACT2)中之一者具備第三電線圈(CL3)，其中第三線圈(CL3)實質上以成兩半之方式分裂成第一線圈部件(CL31)及第二線圈部件(CL32)，使得該等線圈部件(CL31、CL32)電斷開，此情形意謂可彼此獨立地施加通過第一線圈部件(CL31)之電流及通過第二線圈部件(CL32)之電流。第一線圈部件(CL31)與第一線圈(CL1)串聯連接，且第二線圈部件(CL32)與第二線圈(CL2)串聯連接。此情形實際上意謂僅通過第一電線圈(CL1)及第一線圈部件(CL31)施加第一電流(I1)，且僅通過第二電線圈(CL2)及第二線圈部件(CL32)施加第二電流(I2)。
圖4示意性地描繪根據本發明之一實施例的致動器(ACT)之橫截面，其中電線圈(CL1、CL2、CL3)具有實質上平行於第一自由度(DOF1)之定向。此外，線圈(CL1、CL2、CL3)可經配置成在實質上垂直於第一自由度(DOF1)而定向之第二自由度(DOF2)上成實質上直線。在此實施例中，電線圈(CL1、CL2、CL3)經建構及配置成分別圍繞腿部(LG1、LG2、LG3)，該等腿部至少部分地由可磁化材料組成，且其中該等腿部安裝至該零件(ACT1)。在此組態中，與電線圈(CL1、CL2、CL3)僅環繞空氣之情形相比較，藉由該等線圈產生之磁通量被更好地導引。與僅存在空氣之情形相比較，當施加相等的第一電流及第二電流(I1、I2)時，第一零件(ACT1)與第二零件(ACT2)之間的較高磁通量引起該等零件(ACT1、ACT2)之間的較高吸引力及扭矩。在一另外實施例中，第一零件(ACT1)具備所有電線圈(CL1、CL2、CL3)，使得磁通量在該等零件(ACT1、ACT2)中被甚至更好地導引。基本上，可根據以下方程式導出力及扭矩：
其中i1為被施加通過第一線圈(CL1)及第一線圈部件(CL31)之第一電流，且i2為被施加通過第二線圈(CL2)及第二線圈部件(CL32)之第二電流，且Cii及Dii為隨致動器零件(ACT1、ACT2)與電線圈(CL1、CL2、CL3)之間的距離(亦即，間隙)而變的已知致動器常數。可藉由任何適當校準方法來校準此等致動器常數，或可使用關於致動器組態及材料之先驗知識而使用適當套裝軟體來校準此等致動器常數。
圖5展示根據圖4的本發明之實施例的致動器之示意性3D表示，其展示第一零件及第二零件(ACT1、ACT2)相對於線圈(CL1、CL2、CL3)及腿部(LG1、LG2、LG3)之相對尺寸。圖5展示(例如)將在其餘描述中使用之局域正交xyz座標系統中的致動器。應注意，未進行對任何全域座標系統之參考，因為致動器之實際定向對於致動器之適當運行無關緊要。
圖6針對不同線圈電流位準(CLC)(單位為安培)展示(作為一實例)指示隨第一零件(ACT1)與第二零件(ACT2)之間的不同間隙尺寸(GPD)(單位為毫米)而變的驅動力(FRC)(單位為牛頓)的模擬結果，其中線圈(CL1、CL2、CL3)係由150匝構成。對於此組態，致動器(ACT)能夠以相對較低耗散位準(對於正環狀纏繞銅線圈(ortho-cyclic wound cupper coil)，典型值為100瓦特)產生高達1200牛頓之力位準。在使用常用之致動器(諸如音圈致動器)的情況下，結合此等低耗散位準之此等高力位準係不可能的。當使用具有極高磁性飽和位準之高滲透性層壓鈷鐵時，如圖6所示之所指示電流位準係可能的。
圖7示意性地描繪根據本發明之又一實施例的致動器之俯視圖，其中電線圈(CL1、CL2、CL3)具有實質上平行於第一自由度(DOF1，「z」)之定向，且其中第三電線圈(CL3，「B」)經建構及配置成在第三自由度上(DOF3，「y」)上具有相對於第一電線圈(CL1，「A」)及第二電線圈(CL2，「C」)之偏移(DLT)。在此實施例中，致動器能夠組合在一平移方向(「z」)上之力與執行圍繞兩個其他方向之旋轉(亦即，圍繞方向(「x」)及方向(「y」)之旋轉)的能力，該兩個其他方向可實質上垂直於第一方向(「z」)而定向。可圍繞方向(「x」)產生之最大扭矩尤其取決於如圖7所示的經設計偏移(DLT)之量。
圖8示意性地描繪根據本發明之一另外實施例的致動器之俯視圖。在此實施例中，線圈之數目自三個擴充至高達五個，其中該等線圈在方向(「x」)及(「y」)上擴充。在此致動器亦應能夠產生圍繞第二方向(「x」)之增加扭矩的情形中，此致動器相對於如圖7所示之致動器之實施例可為有益的。在此實施例中，使用中心線圈(「B」)來產生圍繞第二方向(「x」)及圍繞第三方向(「y」)之扭矩。此情形可導致圍繞此等方向之扭矩之間的相互影響，然而，如在先前技術中所知，當正確地設計控制方案且正確地設定控制參數時，可考量及解決此影響。在力(諸如掃描力)之工作線與待加速之物件之重心之間的失配係不可避免的情形(在某種程度上始終為此情況)中，此實施例可為有益的。致動器之此實施例之益處在於：其可能能夠自身補償自感應寄生扭矩，而非依賴於第二類型之致動器，諸如高準確性但低效率之音圈致動器。
圖9示意性地描繪根據本發明之再一實施例的致動器之俯視圖。在此實施例中，線圈之數目擴充至高達九個線圈(「A」高達至「I」)，其中線圈對在第二方向(「x」)及第三方向(「y」)上擴充。在最佳化磁通量導引材料(例如，銅)之總體積的同時，此致動器相對於如圖8所示之致動器之實施例可為有利的，因為常用之磁極(例如，圖8中之磁極「B」)之使用可導致磁通量導引材料之低效率使用。藉由產生如根據圖9之實施例中所展示的更多中心磁極，可減少此缺點。因此，此線圈組態導致甚至更複雜之控制方案及匹配控制設定，但當設計及設定(諸如)通常在此項技術中所知之控制參數時，可考量及解決此情形。
圖10示意性地描繪根據本發明之又一實施例的致動器之橫截面。如先前實施例中所描述之致動器可根據設計具有在法線力與扭矩之間的受限工作範圍。因此，扭矩之產生導致法線力。雖然在正常操作條件下相對於法線力需要相對較小扭矩(尤其在需要相對較高扭矩之情況下的最低法線力區域中)，但此情形可導致與法線力之不良相互作用。因此，本發明之此又一實施例提供一種致動器設計，其中第一零件(ACT1)具備包括許多(n個)繞組之第一線圈(CL1)，其中第一線圈(CL1)經建構及配置以產生在第一自由度(DOF1)上之相對較大力。此外，第一零件(ACT1)亦具備包括數目小於(n個)之繞組的第二線圈(CL2)，其中第二線圈(CL2)經建構及配置以產生在實質上垂直於第一自由度(DOF1)而定向之方向上之相對較小扭矩。此外，腿部(LG1、LG2、LG3)安裝至第一零件(ACT1)。第二線圈之第一部分(CL21)具有與法線力線圈(CL1)之鄰近部分之繞組方向類似的繞組方向，且第二線圈之第二部分(CL22)具有相對於法線力線圈(CL1)之鄰近部分相反的繞組方向。在將第二電流(I2)施加於第二電線圈(CL2)上以在周圍產生扭矩時，在致動器之第一側處，所得磁通量增加，因為藉由第一線圈(CL1)及第二線圈(CL2)產生之磁通量在類似方向上工作，且結果，在第一側處之總磁通量之量值增加，而在致動器之第二且相反之側處，藉由第一線圈(CL1)及第二線圈(CL2)產生之磁通量在相反方向上工作，且結果，在該側處之總磁通量之量值減小。此情形導致經配置以對物件施予力及扭矩之致動器，其中力及扭矩相對於彼此較少耦聯。關於需要結合小法線力之小扭矩之應用中的可控制性，此實施例可為有益的。
在本發明之一另外實施例中，用於在至少第一自由度(DOF1)上相對於第二物件(OBJ2)定位物件(OBJ)之定位裝置(APP)具備定位系統(POS)，定位系統(POS)包括根據先前實施例中之一者的至少一致動器(ACT)以在至少第一自由度(DOF1)上移動物件(OBJ)。根據本發明之一實施例的致動器(ACT)不僅能夠產生高法線力，而且致動器(ACT)亦可產生扭矩，而僅致動器(ACT)之質量及尺寸受到限制。因此，與需要至少兩個致動器以在兩個自由度上進行致動之習知情形相比較，此情形導致致動器質量減少。歸因於所提議致動器(ACT)之多自由度(nDOF)特性，對於在(例如)微影裝置中之定位裝置中的應用，僅需要有限數目之此等致動器，尤其在需要高加速度(亦即，高法線力)的方向上，諸如在掃描方向上。另一可能性係使用定位裝置(APP)，其中致動器(ACT)被視為第一類型之致動器，且其中該定位裝置包括第二類型之至少一致動器，其經組態以在至少第一自由度(DOF1)上移動物件(OBJ)，其中第一類型之致動器具有相對較高效率及相對較低準確性，且第二類型之致動器具有相對較低效率及相對較高準確性。根據本發明之一實施例的致動器具備改良型可控制性且因此具備較高準確性，此情形實際上意謂可進一步減少需要藉由低效率且高準確性之致動器(諸如音圈致動器)產生的最大力。由掃描力之工作線與待加速之物件之重心之間的失配導致的寄生扭矩可在較高程度上藉由高效率致動器而非高準確性但低效率之致動器解決。因此，此情形意謂可使用更小且更輕之高準確性致動器，其在考量減少定位裝置之可移動部分之總重量之期望的情況下係有益的。
在另一實施例中，已知微影裝置包括許多可移動物件，其必須以相對較大加速度及相對較高準確性加以致動。此可移動物件之一實例為圖案化器件支撐件(例如，光罩台)，其在投影程序期間支撐圖案化器件(例如，光罩)(圖案化器件支撐件(例如，光罩台)亦被稱為光罩載物台)此圖案化器件支撐件(例如，光罩台)可由熟知載物台概念組成，包括長衝程模組及短衝程模組。長衝程模組支撐短衝程模組，而短衝程模組經組態以載運圖案化器件(例如，光罩)。長衝程模組係用於圖案化器件支撐件(例如，光罩台)之粗略定位，而短衝程模組係用於圖案化器件(例如，光罩)相對於投影系統之精細定位。微影裝置可包括如早先所解釋之定位裝置(APP)，其中定位裝置(APP)包括長衝程模組及短衝程模組，其中物件(OBJ)為長衝程模組，且第二零件(ACT2)為短衝程模組。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例的使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用(例如，壓印微影)中，且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中，圖案化器件中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化器件之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中，在基板上，抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而固化。在抗蝕劑固化之後，將圖案化器件移出抗蝕劑，從而在其中留下圖案。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)；以及粒子束(諸如離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
以上描述意欲係說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
A．．．第一電線圈
ACT．．．致動器
ACT1．．．致動器之第一零件
ACT2．．．致動器之第二零件
AD．．．調整器
B．．．輻射光束(圖1)/第三電線圈/中心線圈/磁極(圖7、圖8及圖9)
BD．．．光束傳送系統
C．．．目標部分(圖1)/第二電線圈(圖7、圖8及圖9)
CLC．．．線圈電流位準
CL1．．．第一電線圈
CL2．．．第二電線圈
CL21．．．第二線圈之第一部分
CL22．．．第二線圈之第二部分
CL3．．．第三線圈
CL31．．．第三線圈之第一線圈部件
CL32．．．第三線圈之第二線圈部件
CO．．．聚光器
CTRL．．．控制器
D．．．線圈
DLT．．．偏移
DOF1．．．第一自由度
DOF2．．．第二自由度
E．．．線圈
F．．．線圈
FRC．．．驅動力
F1 ．．．第一力
F2 ．．．第二力
G．．．線圈
GPD．．．間隙尺寸
H．．．線圈
I．．．線圈
IF．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
IN．．．積光器
I1 ．．．第一電流
I2 ．．．第二電流
LG1．．．腿部
LG2．．．腿部
LG3．．．腿部
MACT．．．第二零件之可磁化部分
M1．．．圖案化器件對準標記
M2．．．圖案化器件對準標記
MA．．．圖案化器件
MT．．．圖案化器件支撐件/圖案化器件支撐結構
OBJ．．．物件
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2示意性地描繪根據本發明之一實施例的致動器之側視圖；
圖3示意性地描繪根據本發明之另一實施例的致動器之側視圖；
圖4示意性地描繪根據本發明之一實施例的致動器之側視圖；
圖5展示根據本發明之另一實施例的致動器之示意性3D表示；
圖6展示指示隨間隙及施加電流而變之法線力的模擬結果；
圖7示意性地描繪根據本發明之又一實施例的致動器之俯視圖；
圖8示意性地描繪根據本發明之一另外實施例的致動器之俯視圖；
圖9示意性地描繪根據本發明之再一實施例的致動器之俯視圖；及
圖10示意性地描繪根據本發明之又一實施例的致動器之橫截面。
ACT．．．致動器
ACT1．．．致動器之第一零件
ACT2．．．致動器之第二零件
CL1．．．第一電線圈
CL2．．．第二電線圈
CTRL．．．控制器
DOF1．．．第一自由度
F1 ．．．第一力
F2 ．．．第二力
I1 ．．．第一電流
I2 ．．．第二電流
MACT．．．第二零件之可磁化部分
OBJ．．．物件

Claims (9)

  1. 一種經組態以對一物件施予一力及一扭矩(torque)之致動器，該致動器包含：一第一零件及一第二零件，該第一零件可在至少一第一自由度上相對於該第二零件移動，其中該物件安裝至該第一零件，且其中該等零件中之一者具備一第一電線圈，該第一電線圈經配置以與該另一零件之一可磁化部分合作；一控制器，其經配置以產生通過該第一電線圈之一第一電流以在該第一零件與該第二零件之間產生一力，其中該一零件具備一第二電線圈，該第二電線圈經配置以與該另一零件之該可磁化部分合作，其中該控制器經進一步配置以產生通過該第二線圈之一第二電流以在該第一零件與該第二零件之間施予該力及該扭矩，使得該致動器經配置以相對於該第二零件而對該物件施予該力及該扭矩，且其中該等零件中之一者具備一第三電線圈，其中該第三電線圈實質上以分成兩半之方式分成一第一線圈部件及一第二線圈部件，使得該等線圈部件電斷開，且其中該第一線圈部件與該第一線圈串聯連接，且該第二線圈部件與該第二線圈串聯連接。
  2. 如請求項1之致動器，其中該第一零件之該可磁化部分或該第二零件之該可磁化部分為一高滲透性材料。
  3. 如請求項1之致動器，其中該第一電線圈、該第二電線 圈及該第三電線圈具有實質上平行於該第一自由度之一定向，且其中該第三電線圈經建構及配置成在一第三自由度上具有相對於該第一電線圈及該第二電線圈之一偏移。
  4. 如請求項1之致動器，其中該第一電線圈、該第二電線圈及該第三電線圈中之至少一者經建構及配置成圍繞複數個支腳(legs)中之至少一者，該等支腳至少部分地由可磁化材料組成，且其中該等支腳中之該至少一者安裝至該等零件中之一者。
  5. 如請求項1之致動器，其中該等零件中之一者具備多於三個電線圈。
  6. 如請求項1之致動器，其中該第一線圈包含n個繞組，其中該第一線圈經建構及配置以產生在該第一自由度上之一相對較大力，其中該第二線圈包含數目小於n個之繞組，且其中該第二線圈經建構及配置以產生在實質上定向於垂直該第一自由度之一方向上之一相對較小扭矩。
  7. 一種經組態以在一第一自由度上相對於一第二物件定位一物件之定位裝置，其中該定位裝置包括一定位系統，該定位系統包含如請求項1之至少一致動器以在該第一自由度上移動該物件。
  8. 如請求項7之定位裝置，其中該致動器為一第一類型之一致動器，且其中該定位裝置包含一第二類型之至少一致動器，其經組態以在至少該第一自由度上移動該物件，其中該第一類型之致動器具有一相對較高效率及相 對較低準確性，且該第二類型之致動器具有一相對較低效率及相對較高準確性。
  9. 一種微影裝置，其包含：如請求項7之定位裝置，其中該定位裝置包含一長衝程模組(long stroke module)及一短衝程模組(short stroke module)；一圖案化器件支撐件，其經建構以支撐一圖案化器件，該圖案化器件能夠在一橫截面中向一輻射光束賦予一圖案以形成一經圖案化輻射光束；一基板台，其經建構以固持一基板；一投影系統，其經組態以將該經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；其中該長衝程模組之一可移動零件安裝至第一零件，且該短衝程模組之一可移動零件安裝至第二零件。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2492928A3 (en) 2011-02-22 2017-08-30 ASML Netherlands BV Electromagnetic actuator, stage apparatus and lithographic apparatus
TWI468880B (zh) * 2012-06-15 2015-01-11 Asml Netherlands Bv 定位系統、微影裝置及器件製造方法
KR101688906B1 (ko) 2012-07-12 2016-12-22 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 이동가능 요소를 위한 지지대, 지지대 시스템, 리소그래피 장치, 이동가능 요소를 지지하는 방법, 및 디바이스 제조 방법
US10372045B2 (en) 2012-09-19 2019-08-06 Asml Netherlands B.V. Method of calibrating a reluctance actuator assembly, reluctance actuator and lithographic apparatus comprising such reluctance actuator
WO2014057386A1 (en) 2012-10-09 2014-04-17 Koninklijke Philips N.V. Positioning device, control device and control method
DE102014206686A1 (de) * 2014-04-07 2015-10-08 Carl Zeiss Smt Gmbh Verfahren sowie Anordnung zur Aktuierung eines Elementes
US10809637B1 (en) * 2019-05-30 2020-10-20 Applied Materials, Inc. Learning based digital corrections to compensate variations on lithography systems with multiple imaging units

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040051402A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-18 Hazelton Andrew J. Actuator to correct for off center-of-gravity line of force
US20070075593A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Petro John P Motor modules for linear and rotary motors
US20080309911A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-18 Asml Netherlands B.V. Stage system and lithographic apparatus comprising such a stage system
US20090128928A1 (en) * 2007-11-16 2009-05-21 Panasonic Corporation Optical element driving device and imaging apparatus
TW200931208A (en) * 2007-10-09 2009-07-16 Asml Netherlands Bv Alignment method and apparatus, lithographic apparatus, metrology apparatus and device manufacturing method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1490218A (en) 1974-09-24 1977-10-26 Nat Res Dev Linear induction motors
JPS6111521A (ja) 1984-06-27 1986-01-18 Jgc Corp 固体廃棄物の減容化装置の排ガス処理方法
JPH0732578B2 (ja) * 1985-11-08 1995-04-10 ソニー株式会社 Ｘ−ｙリニヤモ−タ
JPS62285655A (ja) * 1986-05-31 1987-12-11 Sharp Corp 速度帰還方式アクチユエ−タ
JP4474020B2 (ja) * 2000-06-23 2010-06-02 キヤノン株式会社 移動装置及び露光装置
JP2006165363A (ja) * 2004-12-09 2006-06-22 Nikon Corp 支持装置、ステージ装置及び露光装置
US7352149B2 (en) 2006-08-29 2008-04-01 Asml Netherlands B.V. Method for controlling the position of a movable object, a positioning system, and a lithographic apparatus
JP2008182210A (ja) * 2006-12-27 2008-08-07 Canon Inc ステージ装置、露光装置及びデバイス製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040051402A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-18 Hazelton Andrew J. Actuator to correct for off center-of-gravity line of force
US20070075593A1 (en) * 2005-10-05 2007-04-05 Petro John P Motor modules for linear and rotary motors
US20080309911A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-18 Asml Netherlands B.V. Stage system and lithographic apparatus comprising such a stage system
TW200931208A (en) * 2007-10-09 2009-07-16 Asml Netherlands Bv Alignment method and apparatus, lithographic apparatus, metrology apparatus and device manufacturing method
US20090128928A1 (en) * 2007-11-16 2009-05-21 Panasonic Corporation Optical element driving device and imaging apparatus

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KR101234182B1 (ko) 2013-02-18
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NL2005240A (en) 2011-03-23

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