TW201418897A - 校準磁阻致動器總成的方法、磁阻致動器、以及包含此類磁阻致動器的微影裝置 - Google Patents

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Abstract

一種磁阻致動器總成，其包含：一磁阻致動器；一通量感測器，其用以量測該磁阻致動器之一間隙中之一磁通量；及一通量放大器，其用以基於一通量設定點及由該通量感測器量測之該通量而驅動該磁阻致動器之一致動器線圈。一種方法，其包含：將一通量設定點提供至該通量放大器，該通量設定點包含在一激發頻率下之一時間常數分量及一正弦變化分量；量測由該磁阻致動器回應於該通量設定點而產生之一力；及自該測定力校準該磁阻致動器總成。

Description

校準磁阻致動器總成的方法、磁阻致動器、以及包含此類磁阻致動器的微影裝置
本發明係關於校準磁阻致動器總成之方法、磁阻致動器，及包含此類磁阻致動器之微影裝置。
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)之機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在此類狀況下，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之個別層上之電路圖案。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地圖案化之鄰近目標部分之網路。習知微影裝置包括：所謂步進器，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。
為了達成微影裝置之較高產出率且為了能夠處置較大基板，可 需要允許將高力施加至(例如)基板台上之馬達，而同時要求此類馬達之質量低。
需要提供磁阻致動器及其校準之一些改良。
根據本發明之一實施例，提供一種校準一磁阻致動器總成之方法，該磁阻致動器總成包含：一磁阻致動器；一通量感測器，其用以量測該磁阻致動器之一間隙中之一磁通量；一通量放大器，其用以基於一通量設定點及由該通量感測器量測之該通量而驅動該磁阻致動器之一致動器線圈。該方法包含：將一通量設定點提供至該通量放大器，該通量設定點包含在一激發頻率下之一時間常數分量及一正弦變化分量；相對於時間來量測由該磁阻致動器回應於該通量設定點而產生之一力；及使用該測定力來校準該磁阻致動器總成。
在本發明之另一實施例中，提供一種校準一磁阻致動器總成之方法，該磁阻致動器總成包含：一磁阻致動器；一通量感測器，其用以量測該磁阻致動器之一間隙中之一磁通量；一通量放大器，其用以基於一通量設定點及由該通量感測器量測之該通量而驅動該磁阻致動器之一致動器線圈。該方法包含：由一外力使該磁阻致動器之一可移動部件相對於該磁阻致動器之一靜止部件移動；由該通量感測器在該移動期間量測一通量；及使用該測定通量感測器通量來判定一通量感測器偏移。
根據本發明之一另外實施例，提供一種磁阻致動器，該磁阻致動器包含一定子，該定子包含：一定子磁軛，其圍繞一中心空間形成一封閉式磁路徑；複數個齒狀物，每一齒狀物自該定子磁軛突出至該中心空間中；及複數個線圈，每一線圈經配置用於在該等齒狀物中之各別齒狀物中產生一磁通量；且該磁阻致動器包含一動子，該動子配置於該中心空間中，該動子包含複數個面，該等面中每一者面對該等 齒狀物中之一各別齒狀物以在該動子與該等齒狀物中之該各別齒狀物之間形成一間隙。
根據本發明之又一實施例，提供一種磁阻致動器，該磁阻致動器包含一定子，該定子包含：一定子磁軛；複數個齒狀物，每一齒狀物自該定子磁軛突出；及複數個線圈，每一線圈經配置用於在該等齒狀物中之各別齒狀物中產生一磁通量。提供多對永久磁體以產生一磁偏置通量，該磁偏置通量具有與在操作中由該各別線圈產生之一通量之方向相反的一方向。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文所描述之特定實施例。本文僅出於說明性目的而呈現此類實施例。基於本文所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將顯而易見。
ACT‧‧‧致動器
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CL‧‧‧線圈
CO‧‧‧聚光器
FA‧‧‧通量放大器
FF‧‧‧通量回饋輸入
FS‧‧‧通量感測器
FST‧‧‧通量設定點
HL1‧‧‧霍耳感測器1
HL2‧‧‧霍耳感測器2
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件/光罩
MBF‧‧‧磁偏置通量
MG‧‧‧永久磁體
MT‧‧‧光罩支撐結構/光罩台
MV‧‧‧動子
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一***件
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二***件/第二***
SO‧‧‧輻射源
ST‧‧‧定子
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式說明本發明，且連同【實施方式】進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠進行及使用本發明。
圖1描繪根據本發明之一實施例之微影裝置。
圖2描繪磁阻致動器之高度示意圖，根據本發明之一態樣之校準方法將基於該磁阻致動器予以解釋。
圖3A及圖3B分別描繪磁通量相對於時間及力相對於時間以說明根據本發明之一態樣之校準方法。
圖4描繪通量密度相對於間隙大小以說明根據本發明之一態樣之校準方法。
圖5A至圖5C描繪根據本發明之一實施例之磁阻致動器的示意圖。
圖6A至圖6C描繪根據本發明之一實施例之磁阻致動器的示意 圖。
圖7A至圖7B描繪根據本發明之一實施例之磁阻致動器的示意圖。
圖8描繪根據本發明之一實施例之磁阻致動器的示意圖。
圖9A至圖9B描繪根據本發明之一實施例之磁阻致動器的示意圖。
圖10A及圖10B描繪根據本發明之實施例的包含磁阻致動器之載物台的示意圖。
圖11描繪根據本發明之一實施例之磁阻致動器的示意圖。
圖12A及圖12B分別描繪磁通量相對於時間及力相對於時間以說明根據本發明之一態樣之校準方法。
圖13描繪磁通量相對於力以說明根據本發明之一態樣之校準方法。
圖14描繪在有及無干擾力之情況下的磁通量相對於力以說明根據本發明之一態樣之校準方法。
本發明之特徵及優點將自下文在結合圖式時闡述之【實施方式】變得更顯而易見，在該等圖式中，類似元件符號始終識別對應元件。在該等圖式中，類似元件符號通常指示相同、功能上相似及/或結構上相似之元件。一元件第一次出現時之圖式係在對應元件符號中由最左側數位指示。
本說明書揭示併入本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於所揭示實施例。本發明係由附加於此處之申請專利範圍界定。
所描述實施例及在本說明書中對「一實施例」、「一實例實施例」等等之參考指示所描述實施例可包括一特定特徵、結構或特性， 但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此類片語未必指代同一實施例。另外，當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否予以明確地描述，結合其他實施例來實現此類特徵、結構或特性皆係在熟習此項技術者之認識範圍內。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合予以實施。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如，計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號，等等)；及其他者。另外，韌體、軟體、常式、指令可在本文被描述為執行某些動作。然而，應瞭解，此類描述僅僅係出於方便起見，且此類動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他器件引起。
然而，在更詳細地描述此類實施例之前，有指導性的是呈現可實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例之微影裝置。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輻射或任何其他合適輻射)；光罩支撐結構(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某些參數而準確地定位該圖案化器件之第一***件PM。該裝置亦包括基板台(例如，晶圓台)WT或「基板支撐件」，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈晶圓)W，且連接至經組態以根據某些參數而準確地定位該基板之第二***件PW。該裝置進一步包括投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件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。
照明系統可包括用於引導、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。
光罩支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化器件。支撐結構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。光罩支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化器件。光罩支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而固定或可移動。光罩支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「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創製圖案的任何器件。應注意，舉例而言，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中創製之器件(諸如，積體電路)中之特定功能層。
圖案化器件可為透射的或反射的。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。光罩在微影中為吾人所熟知，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，該等小鏡面中每一者可個別地傾斜，以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋適於所 使用之曝光輻射或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的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。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用皆與更一般之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置屬於透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可屬於反射類型(例如，使用上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可屬於具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台或「基板支撐件」(及/或兩個或兩個以上光罩台或「光罩支撐件」)之類型。在此類「多載物台」機器中，可並行地使用額外台或支撐件，或可在一或多個台或支撐件上進行預備步驟，同時將一或多個其他台或支撐件用於曝光。
微影裝置亦可屬於如下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(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於微影裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術可用以增加投影系統之數值孔徑。本文所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，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，輻射源及微影裝置可為分離實體。在此類狀況下，不認為輻射源形成微影裝置之部件，且輻射光束係憑藉包括(例如)合適引導鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下，舉例而言，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置之整體部件。輻射源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包括經組態以調整輻射光束之角強度分佈之調整器 AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈之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)。另外，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入射於被固持於光罩支撐結構(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。在已橫穿光罩MA的情況下，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***件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)，可使基板台WT準確地移動，例如，以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地，第一***件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光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一***件PM之部件之長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。相似地，可使用形成第二***PW之部件之長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT或「基板支撐件」之移動。在步進器(相對於掃描器)之狀況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可固定。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但該等標記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)。相似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩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，使光罩台MT或「光罩支撐件」及基板台WT或 「基板支撐件」保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT或「基板支撐件」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成像之目標部分C之大小。
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，同步地掃描光罩台MT或「光罩支撐件」及基板台WT或「基板支撐件」(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或「基板支撐件」相對於光罩台MT或「光罩支撐件」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之寬度(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，使光罩台MT或「光罩支撐件」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或「基板支撐件」。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT或「基板支撐件」之每一移動之後或在一掃描期間之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，上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列)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/或變化或完全不同之使用模式。
全文以引用方式併入本文中之US-2011-0069293-A1揭示可提供呈兩個自由度之組態之磁阻致動器。全文以引用方式併入本文中之US-2012-0019794-A1揭示如可應用於磁阻致動器中之通量量測原理。
一般而言，磁阻致動器展現致動器電流、致動器力與致動器間隙之間的非線性關係。先前已描述用以量測致動器間隙中之通量之通 量感測器的應用。本發明之第一態樣旨在此類通量感測器之校準。
致動器力及致動器間隙中之磁通量展現如由下式表達之二次關係：F=kB 2，其中k[N/T2]為致動器常數，且B[T]為致動器間隙中之磁通量密度。此磁通量密度係由通量感測器(諸如，在此實例中為霍耳(Hall)感測器)量測。關於此量測之誤差可引起力誤差，亦即， 其中B e [T]為通量密度量測誤差，[N]為力估計值，F[N]為實際致動器力，且F e [N]為力誤差。
歸因於通量與力之間的二次關係，力誤差可隨著通量而按比例調整。霍耳感測器充當自磁通量密度至電壓之傳感器(transducer)。為了能夠執行感測器偏移校準，可需要區分由讀出電子件誘發之電壓偏移與由小磁通量密度場引入之電壓偏移。另外，可需要判定使磁通量密度與力相關之致動器常數k。
所提議解決方案係將通量設定點注入至具有DC項及正弦項之致動器，亦即，
致動器力現在等於
此隱含DC力、在徑向頻率w下之力及在為徑向頻率w之兩倍下之力，二階諧波(second harmonic)係歸因於通量密度與力之間的二次關係。
在將偏移誤差Be引入至方程式中的情況下，合成外加力等於
可自編碼器區塊之測定位移來導出實際時變致動器力。歸因於外加力，致動器(或致動器被連接至之載物台或其他結構)開始在頻率w及2w下搖動。可藉由量測(例如)歷時徑向頻率之多個週期時間而準確地判定在兩個徑向頻率下之力。可應用傅立葉(Fourier)變換以判定在頻率w及2w下之已實現力。因此，可將測定力寫為
接下來，可自組合式方程式來求解感測器之增益及偏移，亦即，F 1=2k[B 0+B e ]B 1
求解k及B e 會得出：
因此，所描述之校準方法允許致動器增益k以及偏移之校準，從而允許相對快速校準。此外，如在以上表達式中，致動器常數k不取決於感測器偏移，致動器常數k可獨立於感測器偏移予以判定。換言之，感測器偏移可對致動器增益校準無影響。
圖2示意性地描繪包含兩個定子ST之磁阻致動器，每一定子具有兩個齒狀物，每一齒狀物具備一各別線圈CL。該磁阻致動器進一步包含動子MV，及在定子ST之齒狀物中之一者與動子MV之間的致動器間隙中之通量感測器FS(諸如，霍耳感測器)。提供通量放大器FA以 驅動線圈CL中之各別線圈。通量放大器FA具備一設定點輸入，通量設定點FST(亦即，所要通量)可施加於該設定點輸入處；且通量放大器FA具備通量回饋輸入FF，通量回饋輸入FF連接至通量感測器FS，使得提供來自通量感測器FS之信號以供回饋。將以上校準方法應用於圖2所描繪之組態會提供具有常數項及正弦時變項之磁通量B，如圖3A所描繪，其中相對於水平軸線處之時間在垂直軸線處描繪磁通量B。由致動器產生之力可由(例如)勞侖茲(Lorentz)致動器量測且被描繪於圖3B中，圖3B描繪垂直軸線處之測定致動器力相對於水平軸線處之時間。如上文所描述，自測定力導出在外加正弦改變通量分量之頻率下的頻率分量及在為此頻率之兩倍下(亦即，在其二階諧波下)的頻率分量會允許判定致動器常數及偏移。
上述校準可與如參看圖2所描述之磁阻致動器一起應用。然而，此校準亦可應用於具有通量感測之任何其他磁阻致動器，諸如，下文參看圖5至圖11所描述之致動器。
下文將描述根據本發明之另一態樣之磁阻致動器的校準。
假設該致動器展現可在零電流下導致1[mN]之力的磁滯。在將忽略此磁滯且將校準霍耳感測器偏移以指示此操作點中之零通量的狀況下，在1[kN]之力下之力誤差將等於2[N](假定k 1 =4e2 N/T2)。因此，可需要準確感測器偏移校準，其併入致動器磁滯效應。
應注意，此類磁滯力之直接量測可不準確，此係因為可歸因於來自諸如纜線及其他致動器之其他來源之力干擾而極難以在(例如)晶圓載物台應用中量測mN力位準。
霍耳感測器充當自磁通量密度至電壓之傳感器。為了能夠進行感測器偏移校準，可需要區分由讀出電子件誘發之電壓偏移與由小磁通量密度場引入之電壓偏移。
為了進行此類區分，回復至圖2所描繪之組態，在使致動器間隙 變化且停用致動器之通量放大器FA(亦即，零電流)時量測霍耳感測器(通量感測器FS)。磁滯通量歸因於間隙變化而變化，且因此，霍耳感測器電壓輸出可變化。歸因於電子件之霍耳感測器電壓偏移可不依據致動器間隙而變化。此量測允許判定磁滯通量及感測器電壓偏移兩者。
為了示範原理，圖4中展示依據磁間隙的霍耳感測器電壓之量測，圖4描繪通量密度B相對於致動器間隙GP。如圖4所描繪，歸因於磁滯通量之輸出電壓係與1/g成比例，其中g為磁致動器間隙。
自圖4展示出，可區分磁滯效應與電子件偏移電壓。可將測定通量密度寫為 其中c為由致動器磁滯引起之常數項，o為由電子件偏移引起之常數項，且g為磁致動器間隙。因此，可自曲線之漸近線判定偏移。在此實例中，擬合參數為c=1.3[mT．m]及o=1.4[mT]。
歸因於霍耳感測器準確度之改良，可進一步有可能自致動器移除通量量測線圈。此情形可引起致動器之成本縮減、複雜性縮減及可製造性改良。
上述校準可與如參看圖2所描述之磁阻致動器一起應用。然而，此校準亦可應用於具有通量感測之任何其他磁阻致動器，諸如，下文參看圖5至圖11所描述之致動器。
下文將描述根據本發明之又一態樣之磁阻致動器的校準。假設該感測器量測在有某一偏移之情況下的致動器間隙中之磁通量密度，亦即，B m =B+β
其中B m [T]為測定通量密度場，B[T]為實際通量密度場，且β[T] 為感測器偏移。在校準之下一步驟中，將以零為中心之正弦磁通量密度設定點提供至磁阻致動器。此類設定點將引起一力F=kB 2
可將其重寫為F=k(B m -β)2
其中k為致動器常數[N/T2]。可觀測出，B m -F關係為藉由在Bm方向上之感測器偏移β而移位之抛物線曲線。可藉由使測定抛物線曲線擬合而判定此移位。
為了示範此原理，在一實驗中驗證所描述之校準程序，在該實驗中，使用勞侖茲致動器以抵消磁阻致動器之力。依據時間而量測磁通量密度及關聯力信號(分別如圖12A及圖12B所展示)。圖13中展示合成Bm-F曲線(亦即，力-通量密度關係)，以及分別用於霍耳感測器1 HL1及霍耳感測器2 HL2之擬合抛物線曲線。自該等擬合曲線，可將霍耳感測器偏移判定為β 1 =-6.6838[mT]及β 2 =-0.78141[mT]，其中下標1、2分別表示霍耳感測器1及2之偏移。
為了進一步指示出此方法對由(例如)纜線或其他致動器引起之靜態外力實質上不敏感，已在磁阻致動器之定子與動子之間施加約1[N]之外部干擾力。圖14中展示在重複校準程序之後的合成抛物線曲線，其中兩個合成下部曲線無干擾力，且兩個合成上部曲線有干擾力。可觀測出，感測器偏移在0.02[mT]內產生。
本發明之一另外態樣提供一種磁阻致動器。如圖2示意性地所描繪，已知磁阻致動器為1自由度(dof)致動器。
當應用此類磁阻致動器以用於使載物台(例如，基板台WT，例如，基板台WT之短衝程致動器)移動時，在非主方向上之寄生力及扭矩可必須由位於載物台上之其他位置處之其他致動器抵消。此情形可引起力通過載物台，該等力導致變形，從而可能地引起疊對誤差。由 於此情形，致動器之串擾規格(crosstalk specification)可極嚴格。
對於最高可能效能，致動器之動子可具有低質量及高硬度。如圖2示意性地所描繪之致動器之幾何形狀在此方面可不最佳。
本發明之一態樣提供一種多自由度通量控制磁阻致動器。圖5A至圖5C中示意性地描繪此類磁阻致動器之實施例。該磁阻致動器包含定子ST，定子ST包含：定子磁軛，其圍繞中心空間形成封閉式磁路徑(在該致動器之移動平面中所見)；複數個齒狀物TH，每一齒狀物自定子磁軛突出至中心空間中；及複數個線圈CL，每一線圈經配置用於在該等齒狀物TH中之各別齒狀物中產生磁通量；且該磁阻致動器包含動子MV，動子MV包含複數個面，該等表面中每一者面對該等齒狀物TH中之一各別齒狀物以在動子MV與該等齒狀物中之該各別齒狀物之間形成間隙。動子配置於中心空間中。在圖5A所描繪之組態中，提供4個齒狀物。該等齒狀物中每一者具備其各別線圈。磁軛提供連接所有齒狀物之磁傳導路徑。動子具備4個側，亦即，各自面對該等齒狀物中之一各別齒狀物之4個面。當使線圈致動(亦即，在線圈中提供電流)時，將在該等齒狀物中之對應齒狀物中產生磁通量，從而在動子與該等齒狀物中之該齒狀物之間引起對應力。為了形成封閉式磁通量線，磁通量將經由其他齒狀物中之一或多者而流動回至磁軛。為了根據需要而引導致動器力，可使其他線圈相應地致動。因為齒狀物及對應線圈實質上對稱地配置，所以使該等齒狀物中之該齒狀物之線圈致動且使其相鄰(對稱)線圈兩者相應地致動將在動子上引起朝向該等齒狀物中之該齒狀物的力。圖5B中描繪一實例，藉以使Y線圈中之一者致動，從而在該等齒狀物中之該對應齒狀物中造成通量。亦操作兩個相鄰齒狀物之線圈(亦即，在X方向上的該等齒狀物中之左側線圈及右側線圈)，且兩者皆在各別齒狀物中產生對應較低磁通量。因為兩個相鄰齒狀物相對於動子對稱地配置，且因為其線圈引起 具有實質上相同量值之通量，所以X齒狀物在動子上提供對置力，從而有效地使彼此消除，因此在Y方向上在動子上引起朝向該等齒狀物中之(經致動)齒狀物的淨力。圖5C中描繪另一實例。此處，在實質上相同通量下供電於一個X線圈及一個Y線圈，從而在動子上引起朝向此兩個相鄰齒狀物兩者之力。結果，相對於X及Y軸在45度之角度下產生至動子上之淨力。
根據本發明之一態樣之磁阻致動器可進一步包含每齒狀物一個通量感測器，該通量感測器提供於動子與齒狀物之間的間隙中。可提供通量控制，此在於：磁阻致動器進一步包含通量放大器以基於通量設定點及由通量感測器量測之通量而驅動磁阻致動器之線圈，如上文參看圖2所描述。通量放大器可藉由多通道放大器形成以驅動致動器之各種線圈。同樣地，通量設定點可包含每齒狀物一個設定點。對所有齒狀物之通量密度量測可用以控制通量路徑，使得合成力向量具有所要方向及量值。通常，在定子之每一齒狀物處，產生至動子之吸引力。因此，所要力向量可轉譯成4個分量(針對每一齒狀物一個分量)。自此等分量中每一者，可根據先前所描述之公式F=k．B2(其中：F為力；k為用於致動器之常數；且B為通量密度)而導出通量設定點。可控制至每一線圈之電壓，使得測定通量匹配於通量設定點。以此方式，可控制每一齒狀物上之力，且可產生任意2D力向量。
應注意，(線性)致動器可在x及y上產生同時最大力，從而在45度下給出sqrt(2)乘在X及Y上之最大力的最大總力。此可在不將力引入至載物台中的情況下進行。
圖6A至圖6C描繪參看圖5A至圖5C所描述之致動器之替代幾何形狀。該等替代幾何形狀可提供相似結果。通常，此類替代例可展現較小的總體積及/或質量，此係因為磁軛可保持更緊密。之所以可為此狀況係因為：齒狀物可保持較小(因為其不必容納線圈)，從而造成磁 軛較小，因此允許磁軛之重量較低。在圖6A至圖6C所描繪之實施例中，圍繞相鄰齒狀物之間的磁軛之各別部分提供線圈。圖6B所描繪之組態可在X方向及Y方向上產生相對較大力，此係因為2個齒狀物中之通量及由2個齒狀物進行之力分量貢獻於分別在X、Y方向上之淨力。
可由磁阻致動器遞送之最大力通常受到動子抑或定子之飽和限制。可由1自由度雙C核心組態(如圖2示意性地所描繪)遞送之最大力係與其齒狀物之表面積成比例。因此，C核心及動子之橫截面應相似於此橫截面，以便避免致動器中之不同點處之飽和。
對於圖5A至圖5C所說明之2自由度致動器，最大力同樣地係與齒狀物上之表面積成比例。在圖5A至圖5C所描繪之組態中，因為當在X方向或Y方向上產生力時存在產生此最大力之僅一個齒狀物，所以該最大力為具有相似齒狀物大小之雙C核心致動器之最大力的大約一半。然而，通量路徑劃分成通過定子之左側路徑及右側路徑。在此等部分中，可縮減定子橫截面，從而節省致動器之定子上之質量。當使用呈旋轉型(45度)設置之兩個2自由度致動器時，相比於兩個1自由度致動器，可在主方向上獲得sqrt(2)倍之額外力，此等1自由度致動器可歸因於其將產生之大內部載物台力而不以此方式使用。因此，相比於如參看圖2所描述之1自由度磁阻致動器組態，可歸因於非貢獻中間部分之移除而獲得質量縮減及硬度改良。
根據參看圖5及圖6所描述之原理的磁阻致動器之概念可進一步一般化至多個自由度。舉例而言，在圖7A及圖7B中，說明可用於x、y及Rz致動之致動器。在圖8中，展示針對x、y、z的用於致動器之基本幾何形狀。一般而言，有可能製造在6個自由度中工作之致動器。
在一些狀況下，可能有益的是具有可在一方向上相比於在其他方向上產生較高最大力之致動器。此情形可藉由使用如圖9A所說明 之不對稱幾何形狀而達成，在圖9A中，在Y方向上之齒狀物相比於在X方向上之齒狀物具有較大表面，從而允許產生超過在X方向上之最大力的在Y方向上之最大力。在圖9B中，以三角形設計來說明致動器。原則上，此類組態亦可用以在2自由度中產生力。然而，此致動器可較不有效率，此係因為對角置放側可在錯誤方向上引起力分量。自幾何關係可推斷出，合成最大力為圖6A中之致動器之最大力的一半(假定相等齒狀物面積)。
在如圖5A至圖5C及圖6A至圖6C所描繪之組態中，動子之側用於力產生。用於力產生的動子之側愈多，則可用於動子附接之側愈少。然而，在動子之頂部表面抑或底部表面上之附接可足夠用於硬連接。在動子之頂部表面抑或底部表面上之附接可提供動子之較小的大小作為優點，較小的大小可造成藉由熱變形之較少問題。
圖10A及圖10B中說明載物台致動器佈局之實例。圖10A及圖10B各自描繪諸如基板台WT之載物台之高度示意性俯視圖。該載物台具備8個致動器，沿著該載物台之每一側有2個致動器。致動器ACT沿著X軸以及沿著Y軸相對於載物台之中心線對稱地配置。在圖10A中，8個致動器為如參看圖2所描述之1自由度致動器，即，在X方向上(沿著在X方向上延伸的載物台之側)有4個致動器，且在Y方向上(沿著在Y方向上延伸的載物台之側)有4個致動器。在圖10B中，提供如參看圖5A至圖5C及圖6A至圖6C所描述之類型之8個2自由度致動器。該等致動器沿著X軸以及沿著Y軸相對於載物台之中心線對稱地配置，沿著載物台之每一側有2個致動器。該等致動器經定向成使得該等致動器之齒狀物相對於X軸及Y軸以45度之角度進行指向，以便最大化待由該等致動器在X方向及Y方向上產生之力。藉由大數目個致動器進行之同時致動可將高力提供至載物台上以便允許高加速度，同時縮減扭矩且可能地縮減載物台中之彎曲模式之合成激發等等。
在使用如參看圖5A至圖5C及圖6A至圖6C所描述之磁阻致動器的情況下，可達成數個效應，如下文將解釋。在一載物台上運用兩個2自由度致動器的情況下，可控制x、y及Rz兩者：此情形在運用具有約相同重量及最大力之兩個1自由度致動器的情況下可不被達成。可需要此類1自由度致動器中至少三者。當藉由相似數目個2自由度致動器來替換數個1自由度致動器時，可獲得移動質量之顯著縮減(以及硬度改良)。使比如最大力以及所需體積及總質量之其他參數相等或較好。藉由具相似大小之2自由度致動器來替換八個1自由度致動器(4 X及4 Y)可使力遍及載物台更均勻地分佈，從而引起歸因於加速度之較少變形。另外，其可提供可用於過致動之額外自由度(且因此抑制載物台之內部動態模式)。每一2自由度致動器可在任何(2D)方向上提供一力向量。致動器中之對準問題及寄生力可由每一個別致動器局域地校準及去掉。因此，可較少地需要或不再需要消除來自一致動器的由另一致動器造成之串擾(其將引起載物台變形)。藉由在45度之旋轉下擺放致動器，在主方向上之最大力可增加達SQRT(2)倍，此係因為最大X'及Y'力兩者可貢獻於總力。
通常，在運用所有類型之磁阻致動器的情況下，為了防止磁阻致動器之飽和，磁性可滲透結構之橫截面積應足夠大以防止磁性飽和。為了最小化質量，設計者需要在飽和(一方面)與致動器質量(另一方面)之間進行平衡。根據本發明之一態樣，為了限制飽和，可圍繞線圈置放小永久磁體，使得其提供與由線圈產生之通量對置的偏置通量。圖11中展示一實例。來自線圈之通量係在相同方向上進行指向。由永久磁體產生之通量正縮減核心中之淨通量，使得在較高電流位準下發生飽和。
如圖11所描繪之磁阻致動器包含一定子，該定子包含：定子磁軛；複數個齒狀物，每一齒狀物自定子磁軛突出；及複數個線圈 CL，每一線圈經配置用於在該等齒狀物中之各別齒狀物中產生磁通量，其中提供多對永久磁體MG以產生磁偏置通量MBF，磁偏置通量MBF具有與在操作中由各別線圈產生之通量之方向相反的方向。該多對永久磁體經配置成使得磁偏置通量對間隙中之磁通量無影響或無實質影響。應注意，用以產生方向與在操作中由各別線圈產生之通量之方向相反的磁通量之永久磁體可與包括參看圖2至圖10所描述之磁阻致動器的任何磁阻致動器一起應用。
如應用於如貫穿此文件所描述之磁阻致動器中的通量感測器可藉由霍耳感測器、霍耳感測器與線圈之組合或任何其他類型之通量感測器或感測器組合而形成。
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，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如，製造整合式光學系統、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，在此類替代應用之內容背景中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般之術語「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所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此類及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，例如，以便創製多層IC，使得本文所使用之術語「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之使用，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(topography)界定創製於基板上之圖案。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、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5奈米至20奈米之範圍內之波長)，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任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此類電腦程式。
以上描述意欲為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明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。
應瞭解，【實施方式】章節而非【發明內容】及【中文發明摘要】章節意欲用以解釋申請專利範圍。【發明內容】及【中文發明摘要】章節可闡述如由本發明之發明人所預料的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及附加申請專利範圍。
上文已憑藉說明特定功能及該等功能之關係之實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述，本文已任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及其關係，便可界定替代邊界。
特定實施例之前述描述將充分地揭露本發明之一般性質，使得在不脫離本發明之一般概念的情況下，其他人可藉由應用熟習此項技術者之認識針對各種應用而易於修改及/或調適此等特定實施例，而無不當實驗。因此，基於本文所呈現之教示及指導，此類調適及修改意欲係在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解，本文之措辭或術語係出於描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解釋。
本發明之廣度及範疇不應受到上述例示性實施例中任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效者進行界定。
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化器件/光罩
MT‧‧‧光罩支撐結構/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一***件
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二***件/第二***
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台

Claims (15)

  1. 一種線性磁阻致動器，該磁阻致動器包含：一定子，其包含：一定子磁軛，該定子磁軛圍繞一中心空間形成一封閉式磁路徑；複數個齒狀物，每一齒狀物自該定子磁軛突出至該中心空間中；及複數個線圈，每一線圈經配置用於在該等齒狀物中之各別齒狀物中產生一磁通量；及一動子，其配置於該中心空間中，該動子包含複數個面，該等面中每一者面對該等齒狀物中之一各別齒狀物以在該動子與該等齒狀物中之該各別齒狀物之間形成一間隙。
  2. 如請求項1之線性磁阻致動器，其進一步包含每齒狀物一個通量感測器，該通量感測器提供於該動子與該齒狀物之間的該間隙中。
  3. 如請求項2之線性磁阻致動器，其進一步包含一通量放大器以基於一通量設定點及由該等通量感測器量測之該通量而驅動該磁阻致動器之該等線圈。
  4. 如請求項1至3中任一項之線性磁阻致動器，其中每一線圈圍繞該等齒狀物中之一各別齒狀物而定位。
  5. 如請求項1至3中任一項之線性磁阻致動器，其中每一線圈圍繞相鄰齒狀物之間的該定子磁軛之一各別部分而定位。
  6. 如請求項1至3中任一項之線性磁阻致動器，其包含4個齒狀物及4個線圈。
  7. 一種經配置以將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之微影裝置，該微影裝置包含一可移動物件及至少一如請求項1至6中任一項之磁阻致動器，該磁阻致動器用以使該可移動物件移動。
  8. 如請求項7之微影裝置，其包含至少兩個如請求項1至6中任一項之磁阻致動器，其中該等磁阻致動器中每一者包含至少4個齒狀物及4個線圈。
  9. 如請求項8之微影裝置，其中該等致動器之4個該等齒狀物中每一者相對於該物件之一掃描方向在實質上45度之一角度下定向。
  10. 一種磁阻致動器，該磁阻致動器包含：一定子，其包含：一定子磁軛；複數個齒狀物，每一齒狀物自該定子磁軛突出；及複數個線圈，每一線圈經配置用於在該等齒狀物中之各別齒狀物中產生一磁通量，其中提供多對永久磁體以產生一磁偏置通量，該磁偏置通量具有與在操作中由該各別線圈產生之一通量之方向相反的一方向。
  11. 一種經配置以將一圖案自一圖案化器件轉印至一基板上之微影裝置，該微影裝置包含一可移動載物台及至少一如請求項10之磁阻致動器，該磁阻致動器用以使該可移動載物台移動。
  12. 一種校準一磁阻致動器總成之方法，其包含：將一通量設定點提供至一通量放大器，該通量設定點包含在一激發頻率下之一時間常數分量及一正弦變化分量；相對於時間來量測由該磁阻致動器回應於該通量設定點而產生之一力；及使用該測定力來校準該磁阻致動器總成。
  13. 如請求項12之方法，其中該校準包含：自在該激發頻率之一個二階諧波下的該測定力之一分量判定一磁阻致動器常數；及自在該激發頻率下的該測定力之一分量及在該激發頻率之該 二階諧波下的該測定力之該分量判定一通量感測器偏移。
  14. 一種校準一磁阻致動器總成之方法，該磁阻致動器總成包含：一磁阻致動器；一通量感測器，其用以量測該磁阻致動器之一間隙中之一磁通量；一通量放大器，其用以基於一通量設定點及由該通量感測器量測之該通量而驅動該磁阻致動器之一致動器線圈，該方法包含：由一外力使該磁阻致動器之一可移動部件相對於該磁阻致動器之一靜止部件移動；由該通量感測器在該移動期間量測一通量；及使用該測定通量感測器通量來判定一通量感測器偏移。
  15. 如請求項14之方法，其中該自該測定通量感測器通量判定該通量感測器偏移包含：自一測定通量相對於一致動器間隙之曲線之一漸近線判定該通量感測器偏移。
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