CN102645850A - 电磁致动器、平台设备以及光刻设备 - Google Patents

电磁致动器、平台设备以及光刻设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电磁致动器、平台设备以及光刻设备。所述电磁致动器包括：第一磁性构件和第二磁性构件，所述第一磁性构件和第二磁性构件相对于彼此是可移位的并且布置成提供磁路；和线圈，配置成在使用中接收电流以产生通过所述磁路的磁通量，由此在第一磁性构件和第二磁性构件之间产生沿第一方向的力；所述磁通量在使用中在第一磁性构件和第二磁性构件之间被传递通过第一磁性构件的第一表面和第二磁性构件的第二表面，所述第一表面和第二表面通过空气间隙分隔开，其中第一表面和第二表面相对于彼此布置成使得在基本上垂直于第一方向的第二方向上第一表面的外部尺寸延伸超过第二表面的外部尺寸。

Description

电磁致动器、平台设备以及光刻设备
技术领域
本发明涉及一种电磁致动器、平台设备以及光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式将图案从图案形成装置转移到衬底上。
为了精确地控制图案形成装置相对于晶片或衬底的位置，光刻设备通常设置有一个或更多个用于定位物体台的定位装置，例如保持图案形成装置或衬底。这种定位装置可以例如包括一个或更多个线性致动器，例如洛伦兹致动器，用于精确地(短行程)定位物体台或支撑结构。在这种情况下，这种洛伦兹致动器的第一构件(包括一个或更多个永磁体和可选的磁轭)安装至需要定位的物体台或支撑结构，而致动器的第二构件(包括用于产生磁通量的线圈和可选的磁轭)安装至长行程移动器。这种致动器配置成在第一和第二构件之间产生力，其仅依赖于供给至线圈的电流并且同样不依赖于第一构件相对于第二构件的位置。使用洛伦兹致动器，这种力的特性可以近似在致动器的特定操作范围内。
在一光刻设备中，精确的定位和生产率(例如，表示为每小时可以处理的晶片的数量)可以被认为是同样重要的。为了获得高的生产率，需要大功率的致动器和马达，允许实现物体台的高的加速和减速，由此缩短在连续曝光之间的停工时间。为了满足这些要求，可以看到，已有的洛伦兹致动器与诸如可变磁阻致动器等其他类型致动器相比具有相对小的力密度或力-耗散。已经观察到，这种洛伦兹致动器(包括一个或更多个永磁体和可选的磁轭)的第一构件具有相对大的体积和质量，由此导致将要通过定位装置的线性致动器移位的总质量相对大。此外，这种致动器被发现具有相对高的电功率要求(并且因此具有相对高的耗散)，这可以负面地影响放大器需求。与洛伦兹致动器相比，可变磁阻致动器将允许提高力密度，同时减小致动器的(移动的)质量和耗散水平。然而，已知的可变磁阻致动器存在缺点，即很难提供精确的力控制，因为致动器力强烈依赖于可变磁阻致动器的磁性构件的相对位置。此外，已经观察到，已知的可变磁阻致动器可能会经受具有相对高的串扰(即，除了产生沿想要的方向的力之外)的问题，已知的可变磁阻致动器可能会经受产生干扰力和/或扭矩的问题，其导致更难以使用这种致动器来获得例如物体台的精确定位。这种串扰通常依赖于致动器的第一和第二构件之间的相对位置。同样，使用已知的可变磁阻致动器，可能难以在施加特定的磁化电流时预测致动器的响应。同样，可能也难以补偿所生成的称为串扰的这种干扰力和/或扭矩，由此不利地影响可以获得的定位精确度。
发明内容
期望提供一种电磁致动器，其中至少部分地克服所提到的一个或更多个缺点。
根据本发明的一个实施例，提供一种电磁致动器，包括：第一磁性构件和第二磁性构件，所述第一磁性构件和第二磁性构件相对于彼此是可移位的，以提供磁路；和线圈，配置成在使用时接收电流以产生通过所述磁路的磁通量，由此在第一磁性构件和第二磁性构件之间产生沿第一方向的力，所述磁通量在使用时在第一磁性构件和第二磁性构件之间经由第一磁性构件的端部部分被沿基本上平行于第一方向传递，其中传递磁通量所通过的所述端部部分的表面面积小于传递磁通量所通过的第二磁性构件的正对面积(facing area)。
在另一实施例中，提供一种光刻设备，包括：照射***，配置成调节辐射束；支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影***，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上，其中所述设备还包括根据本发明一个实施例的致动器，配置成定位所述支撑结构或衬底台。
在另一实施例中，提供一种用于压印术的设备，布置成将图案从图案形成装置转移至衬底上，其中所述设备还包括根据本发明一个实施例的一个或更多个致动器。
在又一实施例中，提供一种电磁致动器，包括：第一磁性构件和第二磁性构件，其相对于彼此是可移位的并且布置成提供用于磁通量的磁路；线圈，配置成在使用时接收电流以产生通过所述磁路的磁通量，由此在第一磁性构件和第二磁性构件之间产生沿第一方向的力，所述磁通量在使用时在第一磁性构件和第二磁性构件之间被传递通过第一磁性构件的第一表面和第二磁性构件的第二表面，所述第一表面和第二表面通过空气间隙分开；永磁体，布置成提供通过所述磁路的附加的磁通量，其中所述附加的磁通量布置成沿基本上平行于第一方向的方向越过将第一磁性构件与第二磁性构件分开的空气间隙。
在又一实施例中，提供一种器件制造方法，包括：将图案从图案形成装置转移至衬底上的步骤，其中所述方法还包括在转移所述图案之前，使用根据本发明一个实施例的一个或更多个致动器定位图案形成装置或衬底。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示出根据本发明一个实施例的光刻设备；
图2示意地示出现有技术中已知的磁阻型致动器；
图3示意地示出现有技术中已知的混合型致动器；
图4示意地示出根据本发明一个实施例的电磁致动器；
图5示意地示出用在根据本发明一个实施例的致动器中的第一磁性构件和第二磁性构件的一些其他布置。
图6a示意地示出根据本发明一个实施例的第一混合电磁致动器；
图6b示意地示出根据本发明一个实施例的第一混合电磁致动器的不同操作模式；
图6c示意地示出根据本发明一个实施例的第二混合电磁致动器；
图6d示意地示出物体台和4个根据第二实施例的混合致动器的俯视图；
图7示意地示出根据本发明一个实施例的电磁致动器的磁场模拟；
图8示意地示出根据本发明一个实施例的致动器的包括测量线圈的细节。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：照射***(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或任何其他合适的辐射)；掩模支撑结构或图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连。为了精确地定位图案形成装置，定位装置PM可以装备有一个或更多个根据本发明的致动器，下文给出这种致动器的更详细的内容。所述设备还包括衬底台(例如晶片台)WT或“衬底支撑结构”，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连。所述设备还包括投影***(例如折射式投影透镜***)PS，其配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或更多根管芯)上。
照射***IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述图案形成装置支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置MA。所述图案形成装置支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述图案形成装置支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所需的位置上(例如相对于投影***)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。
图案形成装置MA可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影***”应该广义地解释为包括任意类型的投影***，投影***的类型可以包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学***、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影***”同义。
如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台或“衬底支撑结构”(和/或两个或更多个掩模台或“掩模支撑结构”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台或支撑结构，或可以在一个或更多个台或支撑结构上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台或支撑结构用于曝光。
光刻设备还可以是至少一部分衬底可以被折射率相对高的液体(例如水)覆盖、以便填充在投影***和衬底之间的空间的类型。浸没液体还可以被施加至光刻设备中的其它空间，例如在图案形成装置和投影***之间。浸没技术可以用于增加投影***的数值孔径。如在此处所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而是仅意味着在曝光期间液***于投影***和衬底之间。
参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO看成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递***BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源SO是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递***BD一起称作辐射***。
所述照射器IL可以包括配置用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在图案形成装置支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，所述辐射束B通过投影***PS，所述投影***PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT的移动。这种短行程模块可以包括根据本发明的一个或更多个致动器。类似地，可以采用长行程模块和短行程模块(例如包括根据本发明的一个或更多个致动器)来实现所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的移动，所述短行程模块形成所述第二定位装置PW的一部分。在步进机的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置(例如掩模)MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分C之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置(例如掩模)MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT或“掩模支撑结构”沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，在对图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”和衬底台WT或“衬底支撑结构”同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT或“衬底支撑结构”相对于图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”的速度和方向可以通过所述投影***PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分C的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分C的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一模式中，将用于保持可编程图案形成装置的图案形成装置支撑结构(例如掩模台)MT或“掩模支撑结构”保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT或“衬底支撑结构”进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT或“衬底支撑结构”的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体或完全不同的使用模式。
图2示意地示出传统的电磁致动器100，其可以应用于定位用途。图中所示的致动器包括：第一磁性构件110，例如包括铁磁材料；和第二磁性构件120，例如包括铁磁材料，所述磁性构件布置成形成磁路，如图中虚线130示意地指示的。致动器还包括两个线圈140.1和140.2，它们围绕第二磁性构件的腿部150.1和150.2缠绕。
当线圈在使用中被通电，即被提供以电流时，在第一磁性构件和第二磁性构件之间产生如F所示的吸引力。同样，使用这种致动器中的仅一个通常不适于在例如如图所示的Y方向上双向定位。
为了获得物体(例如前面所述的支撑结构或衬底台)的双向定位，可以在物体的相对的侧上布置一对这样的致动器。
替代地，磁阻型致动器可以设置有永磁体，所述永磁体提供通过连接第一和第二构件的磁路的附加的磁通量。由此，可以产生双向力。这种结合有永磁体的磁阻致动器(在下文中还称为混合致动器)的示例在图3中示意地示出。如图3示意地示出的混合致动器200包括第一磁性构件210和第二磁性构件220，第二磁性构件220包括三个腿部，其中中间的腿部设置有永磁体260。第二磁性构件的外部腿部设置有线圈240.1和240.2，所述线圈240.1和240.2配置成在连接第一磁性构件和第二磁性构件的磁路230中产生磁通量。如图所示的永磁体260在磁路270.1和270.2中提供附加的磁通量，如图示意地表示。图中的这种布置能够通过适当地给致动器的线圈240.1和240.2通电来在第一磁性构件210上产生双向力(如图3中的箭头280所示)。
图2和3中示出的致动器的缺点在于，可能会发生重大的串扰。在本文的含义中，串扰用来表示当第一磁性构件和第二磁性构件相对于彼此沿驱动方向移位时产生沿非驱动方向的(寄生)扭矩分量或力分量或产生这种扭矩分量或力分量的变化。如本领域技术人员所知，产生这种串扰可能会阻碍使用这种致动器精确地定位物体。当第一磁性构件和第二磁性构件相对于彼此在围绕名义位置的操作范围内产生位移时，这种位移不应该产生串扰或导致驱动方向(例如图2中Y方向)上所产生的力的变化。关于后者，值得提出的是，磁阻型致动器或混合型致动器将总是在一定程度上具有在驱动方向上的依赖于位置的致动器力(例如图2中示出的力F)。下面进一步描述可以如何调节这种依赖关系。关于如图所示的混合致动器，还要提及的是，如图所示的致动器具有另一个缺点，即在第一磁性构件和第二磁性构件之间在基本上垂直于驱动方向(该驱动方向是如图3所示的致动器的X方向)的方向上产生偏压力。如下面进一步详细描述的，这是由于由永磁体产生的附加的磁通量沿垂直于驱动方向的方向从第一构件越过至第二构件(反之亦然，这依赖于磁体的方向)。具体地，由永磁体260产生的附加的磁通量基本上沿Y方向越过空气间隙290(见图3)。此外，正如本领域技术人员认识到的，所产生的偏压力还可以依赖于第一磁性构件相对于第二磁性构件的位置并且同样对前面提到的串扰作出贡献。
为了消除前面提到的一个或更多个缺点，本发明的一个实施例提供电磁致动器，其提供以减小的串扰。
图4中示意地示出这种致动器的一个实施例。
如图4中示意地示出的电磁致动器300是磁阻型致动器，与图2中的致动器类似，其具有第一磁性构件310和第二磁性构件320，第二磁性构件320设置有围绕第二磁性构件缠绕的两个线圈340.1和340.2以在使用中产生通过如虚线330示意地表示的磁路的磁通量。要注意的是，单个线圈也适于产生通过磁路的磁通量。由于该磁通量，可以产生力F，其在第一磁性构件和第二磁性构件之间操作，沿第一方向(也称为驱动方向，在图中是如图所示的Y方向)产生作用。在使用期间，磁通量在第一磁性构件和第二磁性构件之间传递通过第一磁性构件310的第一表面312和第二磁性构件320的第二表面322，第一和第二表面通过空气间隙390分开。
根据本发明的一个实施例，第一表面312和第二表面322相对彼此布置成使得：在基本上垂直于第一方向的第二方向上，第一表面的外部尺寸延伸超过第二表面的外部尺寸。参照图4，第二方向可以例如对应于X方向，在这种情形中，如图可以看到，第一表面的外部尺寸L1延伸超过第二表面的外部尺寸L2。替换地或附加地，第二方向可以等同地对应于Z方向，在这种情形中(如图4右边所示)，第一表面312的外部尺寸L3延伸超过第二表面322的外部尺寸L4。根据本发明的一个实施例，所述外部尺寸用于表示在使用中对磁通量从一个磁性构件传递至另一磁性构件作出贡献的一个表面或多个表面的总外部长度或尺寸。同样，在图4中示出的实施例中，外部尺寸L2对应于第二磁性构件在X方向上的外部尺寸，而如图可以看到，表面322在X方向上的增加的长度较小。在图5中，示出致动器布置的一些其他示例，其包括具有第一表面412的第一磁性构件410和具有第二表面422的第二磁性构件420，第一表面的外部尺寸L5延伸超过第二表面的外部尺寸L6。为了清楚起见，可以安装在第一或第二磁性构件上的一个或更多个通电线圈没有示出。
在一个实施例中，第二磁性构件包括C芯部或E芯部。
在图6a中，电磁致动器500的一个实施例(混合型致动器)如图示意地示出。与图3中示出的混合型致动器类似，图中所示的致动器包括第一磁性构件510和第二磁性构件520，用于形成经由空气间隙590耦合第一磁性构件和第二磁性构件的磁路530。在如图所示的实施例中，第一磁性构件510包括第一部分510.1和第二部分510.2，第二磁性构件520布置在第一磁性构件的两个部分之间。致动器还包括永磁体560，所述永磁体560布置成提供附加的磁通量570.1和570.2。与图3中示出的致动器布置相对比，根据本发明一个实施例的混合致动器的永磁体560布置成使得所述附加的磁通量在基本上平行于第一方向(驱动方向，对于图中示出的布置是X方向)的方向上越过将第一磁性构件与第二磁性构件分隔的空气间隙590。由此，可以在相当大的程度上削减产生偏压力的缺点。通过将第一磁性构件510的第一表面512和第二磁性构件520的第二表面522相对于彼此布置成使得在基本上垂直于第一方向的第二方向(如图所示的布置的Y方向)上第一表面的外部尺寸L7延伸超过第二表面的外部尺寸L8，可以获得对图3中示出的致动器的串扰的另一改进。与图3中的布置类似，图6a中的混合致动器能够通过适当地给致动器的一个或更多个线圈540通电来实现双向致动。
通常，为了提供物体的精确定位(例如光刻设备中物体台)，优选地，将致动器安装至所述物体、使得包括致动线圈的致动器部分不安装至所述物体。在图6a的实施例情形中，第一磁性构件(包括部分510.1和510.2)将因此被安装至需要定位的所述物体。在这种布置中，两个磁性部分510.1和510.2将因此与所述物体一起移动，并且致动器的尺寸将因此不得不形成为将这些部分也加速或减速(与所述物体一起)。然而，要注意的是，本发明不限于特别地将致动器安装至将要被移位的物体。同样，如图6a所示的致动器的第二磁性部分(或如图6c所示的致动器的第一磁性构件，见下文)可以等同地被安装至将要被移位的物体。此外，在这种布置中，致动器在物体上施加力的位置将依赖于所需的力的方向而变化。
这在图6b中示出，图6b中示出如图6a所示的混合致动器的两种操作模式。在第一种操作模式中，如图6b的上部所示，线圈540的通电使得由通电线圈和永磁体560产生的合成磁通量575基本上仅将第二磁性构件520与第一部分510.1链接，由此导致在第二磁性构件520和第一部分510.1之间施加的吸引力F。在第二操作模式中，如图6b下部所示，线圈540通电使得由通电线圈和永磁体560产生的合成磁通量575基本上仅将第二磁性构件520和第二部分510.2链接，由此导致在第二磁性构件520和第二部分510.2之间施加的吸引力F。通过将第一部分和第二部分(510.1和510.2)安装至将要被定位的物体，施加在物体上的力将因此被在不同的位置(即，将第一和/或第二部分安装至物体的接合部处)施加至物体。
在图6c中，示意地示出根据本发明的混合型致动器的第二实施例。在该实施例中，用于将合成磁通量引导至第一磁性构件的第一部分或第二部分的致动线圈540被安装至第一磁性构件的第一部分和第二部分，而不是安装至第二磁性部分。在图中示出的实施例中，致动器包括具有第一部分510.1和第二部分510.2(可以例如是如图所示的C芯部或E芯部)的第一磁性构件和设置在第一磁性构件的第一部分和第二部分之间的第二磁性构件520，因此形成(以与图6a中的致动器类似的方式)经由空气间隙590将第一磁性构件与第二磁性构件磁性地耦合的磁路。致动器还包括永磁体560，其布置成提供附加的磁通量570.1和570.2，与图6a中的布置类似。同样，图6c所示的混合致动器的永磁体560布置成使得附加的磁通量在基本上平行于第一方向(驱动方向，对图中所示的布置是X方向)的方向上越过将第一磁性构件与第二磁性构件分隔的空气间隙590。由此，可以在相当大程度上削减产生偏压力的缺点。与图6a中线圈布置在第二磁性构件520上的情形不同，在图6c的布置中，致动线圈540设置在第一磁性构件的第一部分和第二部分(510.1和510.2)上。如图所示，第一部分510.1和第二部分510.2中的每一个设置有一对线圈，用于控制耦合第一磁性构件和第二磁性构件的磁通量。要注意的是，也可以应用单个线圈(而不是一对线圈)以获得相同的功能。与图3或图6a中的布置类似，图6c的混合致动器因此能够通过对致动器的线圈540适当地通电来实现双向致动。因为在图6c的布置中线圈被安装至第一磁性构件，所以将第二磁性构件520安装至将要被定位的物体可以是有利的。
关于如图6a-6c所示的混合型致动器，可以突出下面的优点：
-在一个实施例中，基本上全部磁通量在移动方向(或力的方向)(即第一方向)上越过在第一磁性部分和第二磁性部分之间的一个空气间隙(或多个空气间隙)，因此削减或避免在其他方向上产生的寄生力。
-由一个或多个永磁体产生的磁通量可以被看作与由线圈产生的磁通量相一致的并联磁路，使得在越过空气间隙时增加两个磁通量贡献。
-在一个实施例中，如图所示的由线圈构成的磁通量路径具有基本上恒定的磁阻，由此导致线圈的基本上恒定的自感(即，基本上与第一磁性部分相对于第二磁性部分的位置无关)，这有利于给线圈供电的放大器的控制回路，因为其能够实现基本上恒定的增益。
通常，第二磁性构件520的重量将小于在图6a中示出的致动器的第一部分510.1和第二部分510.2的组合的重量，由此减小了用于提供物体(例如物体台)的想要的加速或减速所需的致动器力。
此外，通过将第二磁性构件520安装至将要被定位的物体，施加到物体上的力因此将被以相同的位置(即在第二磁性构件安装至物体的界面处)施加至物体，因此避免物体台或物体台位置的变形或扭曲，这在图6d中示出。
在图6d中，示意地示出物体台900的俯视图，其结合有图6c中示出的类型的四个致动器910。要注意的是，为了清楚起见，图中仅示出致动器的第一磁性构件和第二磁性构件的轮廓，而永磁体和线圈没有示出。对于每一个致动器，示意地示出将第一磁性构件和第二磁性构件耦合的合成磁通量920以及第二磁性构件所经受的且被施加到物体台上的致动器力F。如图所示，不论所产生的力F的方向如何，所述力被以基本上相同的位置(即，第二磁性构件连接至物体台的位置)提供或施加到物体台上。在一个实施例(未示出)中，多个致动器可以用于驱动相应的轴。
在根据本发明一个实施例的致动器中，对于在致动器的操作范围内第一磁性构件相对于第二磁性构件的每个位置，第二表面(例如表面312或512)沿第一方向(即驱动方向)在第一表面(例如表面322或522)上的投影保持在第一表面区域的外部轮廓内。同样，在该实施例中，第一磁性构件和第二磁性构件的尺寸形成为使得对于在致动器的操作范围内的每个操作点，第一磁性构件的第一表面的外部尺寸(例如L1、L3、L7)在第二方向上延伸超过第二表面的外部尺寸(例如相应地是L2、L4、L8)。致动器的操作范围可以例如通过围绕名义工作点的体积(Δx乘以Δy乘以Δz)来描述。通过确保第一磁性构件和第二磁性构件的尺寸使得对于致动器的操作范围内的每个操作点，第一磁性构件的第一表面的外部尺寸在第二方向上延伸超过第二表面的外部尺寸，可以实现削减串扰。
在一个实施例中，第一磁性构件的第一表面的外部尺寸在基本上垂直于第一和第二方向的第三方向上也延伸超过第二表面的外部尺寸。
在一个实施例中，第一磁性构件和第二磁性构件的尺寸形成为使得第一表面延伸超过第二表面一长度，该长度大于或等于两个构件之间的空气间隙的名义值。同样，假定第二表面具有n乘以m的外部面积，则该第一表面可以因此具有至少(n+δ)乘以(m+δ)的外部面积，δ是第一磁性构件和第二磁性构件之间的名义空气间隙长度。当电磁致动器被应用在相对小的操作范围内时，例如，Δx、Δy、Δz＜δ，可以观察到串扰的明显减小。在沿基本上垂直于驱动方向的方向上的操作范围相对大的情形中，甚至可以要求进一步增加第一表面的外部面积。
在一个实施例中，致动器(图4和5中的磁阻型致动器或图6a或6c中的混合型致动器)是旋转对称的，其中对称轴基本上平行于驱动轴，即平行于驱动方向的轴线。这种布置在图7中示意地示出，其中700表示对称轴。在图7中，还示出了通过永磁体660和第一磁性构件610.1、610.2和第二磁性构件620的磁通量的模拟。在第一磁性构件和第二磁性构件之间产生的电磁作用力可以通过在致动器的线圈640中的一个提供电流来控制。在这种旋转对称的设计中，可以优选使用烧结的磁性材料代替使用层压材料，因为层压材料不容易以旋转对称设计的方式来应用。
在一个实施例中，致动器中的一个或更多个被应用在平台设备中用于定位物体，所述平台设备包括配置成安装物体的台。在这种实施例中，所述一个或更多个致动器的第一磁性构件可以安装至所述台。
关于根据本发明一个实施例的致动器的机电性质，下面几点值得注意：
-根据本发明一个实施例的两种致动器类型提供高的力质量比(force-to-mass ratio)，尤其是相对于第一磁性构件的质量，该构件通常安装至将要被移位的物体，而通电线圈优选安装至第二磁性构件。
-磁阻型致动器的另一特征在于提供低的信噪比，并且在没有电流提供至致动器的一个线圈或多个线圈时提供零刚性。
-如所提起的那样，混合型致动器提供双向力，以能够实现通过单个功率放大器来控制致动器。
-值得提起的其他优点在于，低的磁滞和基本上恒定的电感。后者尤其有益，因为由此功率放大器感知致动器而将线圈作为基本上恒定负载供给。混合致动器的另一特征在于力随电流特征的变化基本上是线性的。
为了能够实现例如光刻设备中的图案形成装置或衬底等物体的甚至更精确的力控制(和因此的位置控制)，根据本发明一个实施例的致动器可以还设置有用于生成表示通过磁路的磁通量的测量信号的测量线圈，由此测量线圈布置成基本上包围通过磁路的磁通量。在这方面，参照序列号为61/362,887的美国临时申请，其通过引用整体并入本文。
在这种布置中，致动器还可以包括控制单元，所述控制单元布置成接收测量信号并基于在输出端子处的测量信号来提供控制信号以控制致动器的线圈的电流幅值，或控制另一致动器的线圈的电流幅值。
如序列号为61/362,887的美国临时申请详细描述的那样，测量线圈优选至少部分地布置在将第一磁性构件和第二磁性构件分隔的空气间隙中。在图8中，示出图6a中的致动器的细节，进一步示出测量线圈800的可能位置。在如图所示的布置中，测量线圈800可以是部分地围绕磁性构件520缠绕且安装至所述构件的线圈。
虽然本说明书详述了光刻设备在制造IC中的应用，应该理解到，这里描述的光刻设备可以有制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件的其他应用，例如制造集成光学***、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等(例如包括这些应用中的一个的装置)。本领域技术人员应该看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将这里公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
虽然上面详述了本发明的实施例在光刻设备的应用，应该注意到，本发明可以有其它的应用，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(UV)(例如具有约为365、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有在5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在允许的情况下术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的以及静电的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。
上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离所附的权利要求的范围的情况下，可以对上述本发明进行更改。

Claims (15)

1.一种电磁致动器，包括：
第一磁性构件和第二磁性构件，所述第一磁性构件和第二磁性构件相对于彼此是可移位的并且布置成提供磁路；和
线圈，配置成在使用中接收电流以产生通过所述磁路的磁通量，由此在第一磁性构件和第二磁性构件之间产生沿第一方向的力，
所述磁通量在使用中在第一磁性构件和第二磁性构件之间被传递通过第一磁性构件的第一表面和第二磁性构件的第二表面，所述第一表面和第二表面通过空气间隙分隔开，
其中第一表面和第二表面相对于彼此布置成使得：在基本上垂直于第一方向的第二方向上，第一表面的外部尺寸延伸超过第二表面的外部尺寸，并且其中在使用中对于在致动器的操作范围内第一磁性构件相对于第二磁性构件的每一个位置，第二表面沿第一方向在第一表面上的投影保持在第一表面的外部轮廓内。
2.一种电磁致动器，包括：
第一磁性构件和第二磁性构件，所述第一磁性构件和第二磁性构件相对于彼此是可移位的并且布置成提供磁路；
线圈，配置成在使用中接收电流以产生通过所述磁路的磁通量，由此在第一磁性构件和第二磁性构件之间产生沿第一方向的力，
所述磁通量在使用中在第一磁性构件和第二磁性构件之间被传递通过第一磁性构件的第一表面和第二磁性构件的第二表面，所述第一表面和第二表面通过空气间隙分隔开；和
永磁体，布置成提供通过所述磁路的附加的磁通量，其中所述附加的磁通量布置成沿基本上平行于第一方向的方向越过将第一磁性构件与第二磁性构件分隔开的空气间隙。
3.如权利要求1或2所述的电磁致动器，其中所述线圈围绕第二磁性构件的腿部缠绕。
4.如前述权利要求任一项所述的电磁致动器，其中第二表面具有n×m的外部面积，并且第一表面具有至少(n+δ)×(m+δ)的外部面积，δ是第一磁性构件和第二磁性构件之间的名义空气间隙长度。
5.如前述权利要求任一项所述的电磁致动器，当引用权利要求1时，还包括永磁体，所述永磁体布置成提供通过所述磁路的附加的磁通量。
6.如权利要求5所述的电磁致动器，其中永磁体是第二磁性构件的一部分。
7.如权利要求5或6所述的电磁致动器，其中所述附加的磁通量布置成在基本上平行于第一方向的方向上越过将第一磁性构件和第二磁性构件分隔开的空气间隙。
8.如权利要求5-7中任一项所述的电磁致动器，其中第一磁性构件包括第一部分和第二部分，第二磁性构件布置在第一部分和第二部分之间。
9.如前述权利要求任一项所述的电磁致动器，其中致动器围绕基本上平行于第一方向的轴线是旋转对称的。
10.如前述权利要求任一项所述的电磁致动器，其中第一表面和第二表面相对于彼此布置成使得：在基本上垂直于第一方向和第二方向的第三方向上，第一表面的外部尺寸延伸超过第二表面的外部尺寸。
11.如前述权利要求任一项所述的电磁致动器，还包括测量线圈，所述测量线圈配置成产生表示通过磁路的磁通量的测量信号，其中测量线圈布置成基本上包围通过磁路的磁通量。
12.一种平台设备，配置成定位物体，所述平台设备包括：
台，配置成保持物体；和
根据前述权利要求中任一项所述的一个或更多个致动器，用以定位所述台，其中所述一个或更多个致动器的第一磁性构件安装至所述台。
13.一种光刻设备，包括：
照射***，配置成调节辐射束；
支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束以形成图案化的辐射束；
衬底台，构造成保持衬底；
投影***，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；和
如权利要求1-11中任一项所述的致动器，配置成定位所述支撑结构或衬底台。
14.一种用于压印光刻术的设备，布置成将图案从图案形成装置转移至衬底上，所述设备包括一个或更多个如权利要求1-11中任一项所述的致动器。
15.一种器件制造方法，包括下列步骤：
将图案从图案形成装置转移至衬底的步骤；和
在转移步骤之前，使用一个或更多个如权利要求1-11中任一项所述的致动器来定位图案形成装置或衬底。
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