[发明专利]致动器、定位系统以及光刻设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种致动器，其配置用以施加力和扭矩到物体上。

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(ICs)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)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

一种现有技术中熟知的致动器类型是“磁阻致动器”。磁通量可以例如通过施加电流通过线圈来产生，其中磁通量的路径依赖于环绕材料的磁阻形成回路。磁通量被集中到最小磁阻的路径周围。在低磁阻材料中的磁通量的集中形成强的临时磁极并且引起倾向于移动材料朝向较高磁通量区域的机械力，引起吸引力。此外还公知的是，磁阻致动器以低成本具有非常高的功率密度，使得它们成为许多应用的理想工具。高功率密度的致动器可以例如用于光刻设备中，同时加速和减速掩模台，例如在US 7,352,149中提出的。然而，磁阻致动器的使用受到设计和可控性的固有的复杂性的限制，这导致高功率密度致动器概念，但相对于例如熟知的音圈致动器具有较差的精确度。

发明内容

在本发明的一个方面中，提供一种轻量的具有提高的可控性的致动器。在一个实施例中，致动器的各部分中的一个部分设置有第二电线圈，其布置成与其他部分的可磁化部协同工作。在一个实施例中，致动器的控制器还布置成产生通过第二线圈的第二电流和通过第一电线圈的第一电流，用于在这些部分之间施加力和扭矩，使得致动器布置成相对于第二部分施加力和扭矩到物体上。

本发明具有技术效果，致动器能够产生(吸引)力和扭矩圈，这导致紧凑的和轻量的多自由度致动器设计。

在一个实施例中，第一部分的可磁化部和/或第二部分的可磁化部是高透磁材料，其为线性响应于所应用的磁场的材料的磁化程度。这种设计使得磁阻致动器的概念非常适于高精确度的定位。此外，由于磁阻致动器相对于传统使用的高精确度致动器的有益的“质量对功率密度”的比，致动器的轻量且高功率密度性能导致由这种致动器例如在加速和减速掩模台时用以产生特定力而产生的热的减少。因为量被减少的热量是需要冷却掉的，这导致减少所需的用以例如将图案形成装置台(或其一部分)保持在所需的恒定温度下的冷却器的数量。减少所需的冷却器，例如冷却流体的量，因此会导致第一部分和第二部分之间的导线和/或管的较少的交叉或交叠(crossover)，这会减小第一部分和第二部分之间的刚度和阻尼的量，使得将较小的寄生的动力扰动作用到两个部分上，这也有利于实现高精确度的定位。此外，正如公知的，冷却流体会引起动力扰动，并且在减少冷却器需求的同时，这也降低了由冷却流体造成的力扰动的量，也导致定位精确度的提高。

在一个实施例中，一个部分设置有第三电线圈，其中第三线圈被基本上分成两半，分成第一线圈构件和第二线圈构件，使得这些线圈构件是不电连接的，并且其中第一线圈构件与第一线圈串联连接而第二线圈构件与第二线圈串联连接。这对于高的(吸引)力和扭矩圈可控性更好是具有技术效果的，其因此导致较高的精确度。

在另一实施例中，电线圈具有基本上平行于第一自由度的取向，其中第三电线圈构造并布置成相对于第一和第二电线圈沿第三自由度具有偏移。这种致动器能够控制在一个附加的(旋转)自由度上控制这些部分，当沿多个自由度机构控制第一部分和第二部分时这是可以是有益的，同时相对于将要进一步移动的实际质量减小了致动器质量的相对大小。

在还一实施例中，至少一个电线圈围绕至少一个磁轭构造并布置，磁轭至少部分地由可磁化材料构成，并且其中该至少一个磁轭安装到这些部分中的一个。通过增加至少一个磁轭提高磁通量的密度在这些部分之间产生更高的磁通量，因此在这些部分之间导致增大的吸引力和转矩。因此，这种高功率密度致动器可以用于产生较高的加速度和减速水平。