CN110709793B - 移动体装置、曝光装置、平板显示器的制造方法、元件制造方法以及移动体的驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是移动体装置、曝光装置、平板显示器的制造方法、元件制造方法以及移动体的驱动方法。基板平台装置(20)包括:微动平台(24);X粗动平台(34);Y粗动平台(32);致动器单元(70X1),包括将使X粗动平台相对于Y粗动平台相对移动的推力设为第一推力而赋予至微动平台的音圈马达(72X)、及将所述推力设为大于第一推力的第二推力而赋予至微动平台的空气致动器(74X),致动器单元使微动平台及X粗动平台相对于Y粗动平台相对移动;及控制系统,控制音圈马达及空气致动器,基于使微动平台及X粗动平台相对于Y粗动平台相对移动时所要求的推力,控制音圈马达及空气致动器中的至少任一个致动器。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动体装置、曝光装置、平板显示器(Flat Panel Display,FPD)的制造方法、元件制造方法及移动体的驱动方法,更详细而言,涉及一种使第一移动体及第二移动体相对移动的移动体装置及移动体的驱动方法、以及包含所述移动体装置的曝光装置、及利用所述曝光装置的平板显示器或元件的制造方法。
背景技术
之前,在制造液晶显示零件、半导体零件(集成电路等)等电子元件(微型元件(micro device))的微影(lithography)工艺中,是使用通过经由投影光学系统(透镜)利用照明光(能量射束(energy beam))使玻璃板或晶片(以下统称为“基板”)曝光,而将光掩模(photo mask)或标线片(reticle)(以下统称为“掩模”)所具有的规定的图案转印至所述基板的曝光装置。
作为此种曝光装置,已知有包含如下的粗微动构成的平台装置的曝光装置,所述粗微动构成的平台装置包括可在水平面内以长冲程(long stroke)移动的粗动平台、及保持基板的微动平台,且利用电磁马达等微动致动器自粗动平台对微动平台赋予推力,而进行微动平台的高精度位置控制(例如,参照专利文献1)。
此处,通过近年来的基板的大型化,微动平台有大型化的倾向。伴随于此,为了应对驱动对象物即微动平台的大型化,所述微动致动器也被要求高输出化(大型化)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1:美国专利申请公开第2010/0018950号说明书
发明内容
根据第一实施方式,提供一种移动体装置,其包括:第一移动体,可在规定方向上移动;第二移动体,设置成所述第一移动体可相对移动,且可朝向所述规定方向移动;底座,对所述第二移动体进行支撑;致动器单元,其包括将使所述第二移动体相对于所述底座在所述规定方向上相对移动的推力设为第一推力而赋予至所述第一移动体的第一致动器、及将所述推力设为大于所述第一推力的第二推力而赋予至所述第一移动体的第二致动器,并使所述第一移动体及所述第二移动体关于所述规定方向相对于所述底座相对驱动;以及控制系统,对所述第一致动器及所述第二致动器进行控制,基于使所述第一移动体及所述第二移动体相对于所述底座相对移动时所要求的推力,对所述第一致动器及所述第二致动器中的至少任一个致动器进行控制。
根据第二实施方式,提供一种曝光装置,其包括:第一实施方式的移动体装置;以及图案形成装置,对保持于所述移动体装置的所述第一移动体上的物体,利用能量射束形成规定的图案。
根据第三实施方式,提供一种平板显示器的制造方法,其包括:利用第二实施方式的曝光装置使所述物体曝光;以及使经曝光的所述基板显影。
根据第四实施方式,提供一种元件制造方法,其包括:利用第二实施方式的曝光装置使所述物体曝光;以及使经曝光的所述物体显影。
根据第五实施方式,提供一种移动体的驱动方法,其包括:使第一移动体及第二移动体关于规定方向相对于支撑所述第二移动体的底座而相对驱动,所述第一移动体可在所述规定方向上移动,所述第二移动体设置成所述第一移动体可相对移动,且可朝向所述规定方向移动;将使所述第二移动体相对于所述底座在所述规定方向上相对移动的推力设为第一推力,利用第一致动器赋予至所述第一移动体;将使所述第二移动体相对于所述底座在所述规定方向上相对移动的推力设为大于所述第一推力的第二推力,利用第二致动器赋予至所述第一移动体;以及对所述第一致动器及所述第二致动器进行控制,基于使所述第一移动体及所述第二移动体相对于所述底座相对移动时所要求的推力,对所述第一致动器及所述第二致动器中的至少任一个致动器进行控制。
附图说明
图1是概略性地表示一实施形态的液晶曝光装置的构成的图。
图2是用以说明图1的液晶曝光装置所含的基板驱动系统中、第一驱动系统(微动平台驱动系统)的构成的图。
图3是第一驱动系统的概念图。
图4是用以说明第一驱动系统所含的2个致动器的控制平衡的图。
图5是第一驱动系统的控制方块图。
图6是表示液晶曝光装置所含的主控制装置的输入输出关系的方块图。
[符号的说明]
10:液晶曝光装置
20:基板平台装置
24:微动平台
26:粗动平台
34:X粗动平台
70X1:X致动器单元
72X:X音圈马达
74X:X空气致动器
90:主控制装置
P:基板
具体实施方式
以下,利用图1~图6,对一实施形态进行说明。
图1中,概略性地表示一实施形态的曝光装置(此处为液晶曝光装置10)的构成。液晶曝光装置10是将物体(此处为玻璃基板P)设为曝光对象物的步进扫描(step and scan)方式的投影曝光装置,即所谓扫描器(scanner)。玻璃基板P(以下简称为“基板P”)在俯视时形成为矩形(方形),用于液晶显示装置(平板显示器)等。
液晶曝光装置10包括照明系统12、保持形成有电路图案等的掩模M的掩模平台装置14、投影光学系统16、装置本体18、使表面(图1中朝向+Z侧的面)上涂布有抗蚀剂(感应剂)的基板P相对于投影光学系统16相对移动的移动体装置(此处为基板平台装置20)、及所述构件的控制系统等。以下,将曝光时对掩模M及基板P相对于投影光学系统16分别进行相对扫描的方向设为X轴方向,将在水平面内与X轴正交的方向设为Y轴方向,将与X轴及Y轴正交的方向设为Z轴方向,将围绕着X轴、Y轴及Z轴的旋转方向分别设为θx方向、θy方向及θz方向来进行说明。又,将关于X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的位置分别设为X位置、Y位置及Z位置来进行说明。
照明系统12是与美国专利第5,729,331号说明书等中所公开的照明系统同样地构成,使自未图示的光源(汞灯或激光二极管(laser diode)等)射出的光分别经由未图示的反射镜、双色镜(dichroic mirror)、光闸(shutter)、波长选择滤波器、各种透镜等,形成为多个曝光用照明光(照明光)IL而照射至掩模M。作为照明光IL,可使用i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、h线(波长405nm)等的光(或者,所述i线、g线、h线的合成光)。
作为掩模平台装置14所保持的掩模M,可使用在下表面(图1中为朝向-Z侧的面)上形成有规定的电路图案的透射型光掩模。掩模平台装置14是与国际公开第2010/131485号所公开的装置同样的所谓粗微动构成的平台装置,包括保持掩模M的主平台(微动平台)14a及一对副平台(粗动平台)14b。各副平台14b在相对应的架台14c上,通过线性马达而在X轴方向上以长冲程受到驱动。在掩模平台装置14中,通过与所述线性马达一并构成掩模驱动系统92(图1中为未图示。参照图6)的多个音圈马达(voice coil motor)14d,而自副平台14b对主平台14a适当地赋予推力。主控制装置90(图1中为未图示。参照图6)经由掩模驱动系统92使主平台14a(掩模M)相对于照明光IL,与一对副平台14b一并在X轴方向上以长冲程驱动,并且相对于一对副平台14b在XY平面内(包含Y轴方向及θz方向)适当地微小驱动。主平台14a的XY平面内的位置信息是经由包含编码器系统(encoder system)或干涉计(interferometer)系统等的掩模测量系统94(图1中未图示。参照图6)通过主控制装置90而获得。
投影光学系统16配置在掩模平台装置14的下方。投影光学系统16是与美国专利第6,552,775号说明书等所公开的投影光学系统同样的构成的所谓多透镜投影光学系统,包括利用双侧远心(telecentric)的等倍系统形成正立正像的多个透镜模块。
在液晶曝光装置10中,若利用来自照明系统12的多个照明光IL对掩模M上的照明区域进行照明,则会通过已通过(透射)掩模M的照明光IL,经由投影光学系统16将所述照明区域内的掩模M的电路图案的投影像(部分正立像)形成于与基板P上的照明区域共轭的照明光的照射区域(曝光区域)内。继而,通过掩模M相对于照明区域(照明光IL)沿扫描方向相对移动,并且基板P相对于曝光区域(照明光IL)沿扫描方向相对移动,而进行基板P上的1个照射(shot)区域的扫描曝光,将形成于掩模M上的图案转印至所述照射区域内。
装置本体18支撑着掩模平台装置14及投影光学系统16,经由防振装置19设置在无尘室(clean room)的地板F上。装置本体18是与美国专利申请公开第2008/0030702号说明书所公开的装置本体同样地构成,包括上架台部18a、一对中架台部18b及下架台部18c。所述掩模平台装置14的架台14c是以相对于装置本体18振动性地呈绝缘状态的方式,以与装置本体18物理上分离的状态设置在地板F上。
基板平台装置20是用以对基板P相对于投影光学系统16(照明光IL)以高精度进行位置控制的装置,具体而言,使基板P相对于照明光IL沿水平面(X轴方向及Y轴方向)以规定的长冲程驱动,并且在六个自由度方向(X轴、Y轴、Z轴、θx、θy及θz的各方向)上微量驱动。基板平台装置20是除了后述第一驱动系统62(参照图6)以外,与美国专利申请公开第2012/0057140号说明书等所公开的装置同样地构成的所谓粗微动构成的平台装置,包括经由基板固持器22保持基板P的微动平台24、龙门式(gantry type)的粗动平台26、自重支撑装置28、底架(base frame)30、及用以驱动构成基板平台装置20的各元件的基板驱动系统60(图1中未图示,参照图6)、以及用以测量所述各元件的位置信息的基板测量系统96(图1中未图示,参照图6)等。
微动平台24形成为俯视时为矩形的板状(或箱型),在其上表面固定有基板固持器22。基板固持器22形成为X轴方向及Y轴方向上的尺寸长于微动平台24的尺寸的俯视时为矩形的板状(或者箱形),在其上表面(基板载置面)载置基板P。基板固持器22的上表面的X轴方向及Y轴方向上的尺寸设定为与基板P为相同程度(实际上为稍短)。基板P通过以载置于基板固持器22的上表面的状态真空吸附保持于基板固持器22上,而沿基板固持器22的上表面对大致整体(整个面)进行平面矫正。
粗动平台26包括Y粗动平台32及X粗动平台34。Y粗动平台32配置在微动平台24的下方(-Z侧),即配置在底架30上。Y粗动平台32具有沿Y轴方向以规定间隔平行地配置的一对X射束36。一对X射束36经由机械性的线性导引装置而载置在底架30上,且在底架30上沿Y轴方向移动自如。底架30以相对于所述装置本体18振动性地呈绝缘状态的方式,以与装置本体18物理上分离的状态设置在地板F上。
X粗动平台34配置在Y粗动平台32的上方(+Z侧),即配置在微动平台24的下方(微动平台24与Y粗动平台32之间)。X粗动平台34是俯视时呈矩形的板状的构件,经由多个机械性的线性导引装置38载置在Y粗动平台32所具有的一对X射束36上,相对于Y粗动平台32关于X轴方向而移动自如,与此相对,关于Y轴方向,与Y粗动平台32一体地移动。
自重支撑装置28包括自下方支撑微动平台24的自重的重量取消装置42、以及自下方支撑所述重量取消装置42的Y步进导件(step guide)44。重量取消装置42(也称为心柱等)插入至形成于X粗动平台34上的开口部(未图示),在其重心高度位置上,经由也称为挠曲(flexure)装置的多个连结构件(未图示)而机械连接于X粗动平台34。重量取消装置42通过被X粗动平台34牵引,而与所述X粗动平台34一体地在X轴方向和/或Y轴方向上移动。
重量取消装置42经由被称为水平测量(leveling)装置46的伪球面轴承装置而自下方以非接触方式支撑着微动平台24的自重。水平测量装置46相对于XY平面摆动(倾斜(tilt)动作)自如地支撑着微动平台24。水平测量装置46经由未图示的空气轴承(airbearing)自下方以非接触状态由重量取消装置42受到支撑。由此,容许微动平台24相对于重量取消装置42(及X粗动平台34)朝向X轴方向、Y轴方向及θz方向的相对移动及相对于水平面的摆动(朝向θx方向、θy方向的相对移动)。关于重量取消装置42、水平测量装置46、挠曲装置的构成及功能,已公开于美国专利申请公开第2010/0018950号说明书等中,因此省略说明。
Y步进导件44包括与X轴平行地延伸的构件,配置在Y粗动平台32所具有的一对X射束36之间。Y步进导件44经由空气轴承48以非接触状态支撑着重量取消装置42,作为重量取消装置42朝向X轴方向移动时的压板而发挥作用。Y步进导件44经由机械性的线性导引装置50而载置在下架台部18c上,相对于下架台部18c在Y轴方向上移动自如。Y步进导件44经由多个连结构件52(挠曲装置)机械连接于一对X射束36,且通过被Y粗动平台32牵引,而与Y粗动平台32一体地沿Y轴方向移动。
基板驱动系统60(图1中未图示。参照图6)包括用以使微动平台24相对于投影光学系统16(照明光IL)在六个自由度方向上驱动的第一驱动系统62(参照图6)、用以使Y粗动平台32在底架30上沿Y轴方向以长冲程驱动的第二驱动系统64(参照图6)、及用以使X粗动平台34在Y粗动平台32上沿X轴方向以长冲程驱动的第三驱动系统66(参照图6)。构成第二驱动系统64及第三驱动系统66的致动器的种类并无特别限定,作为一例,可使用线性马达或滚珠螺杆驱动装置等(图1中图示有线性马达)。关于第二驱动系统64及第三驱动系统66的详细构成,作为一例而公开于美国专利申请公开第2010/0018950号说明书等中,因此省略说明。
图2中,表示已去除基板固持器22(参照图1)的状态的基板平台装置20的平面图(Y粗动平台32、底架30(分别参照图1)等也未图示)。如图2所示,第一驱动系统62包括用以对微动平台24赋予X轴方向上的推力的一对X致动器单元70X1、X致动器单元70X2,及用以对微动平台24赋予Y轴方向上的推力的一对Y致动器单元70Y1、Y致动器单元70Y2。一对X致动器单元70X1、X致动器单元70X2是在微动平台24的+X侧,在Y轴方向上隔开地配置。一对X致动器单元70X1、X致动器单元70X2是相对于包含微动平台24的系统(质量系统)的重心位置G而对称(图2中为上下对称)地配置。此处,所谓“包含微动平台24的系统”,是指包含微动平台24及其一体物(基板固持器22等。参照图1)的系统。
一对Y致动器单元70Y1、Y致动器单元70Y2是在微动平台24的+Y侧,在X轴方向上隔开地配置。一对Y致动器单元70Y1、Y致动器单元70Y2是相对于包含微动平台24的系统的重心位置G而对称(图2中为左右对称)地配置。各Y致动器单元70Y1、Y致动器单元70Y2的构成除了配置不同的方面以外,与X致动器单元70X1相同,因此以下,代表4个致动器单元对X致动器单元70X1的构成进行说明。再者,图1中,为了说明粗动平台26及自重支撑装置28等的构成,为方便起见,并未图示一对X致动器单元70X1、X致动器单元70X2。
X致动器单元70X1包括包含动磁(moving magnet)型的X音圈马达72X、及X空气致动器(气动致动器(pneumatic actuator))74X的一组致动器。X音圈马达72X主要用于对微动平台24的投影光学系统16(参照图1)的以亚微米级(submicron order)的位置控制(微小驱动),X空气致动器74X主要于使微动平台24加速至规定的曝光速度为止时使用。作为X致动器单元70X1所具有的X音圈马达72X及X空气致动器74X,分别使用冲程(最大发送量)为±数mm(例如2mm~3mm)程度的装置,X空气致动器74X是使用较X音圈马达72X高输出的(可产生大推力的)装置。与此相对,作为X音圈马达72X,则使用相较于X空气致动器74X,能够以亚微米级对驱动对象物(此处为微动平台24)进行位置控制(微量驱动)的装置。
X音圈马达72X的定子(stator)76a经由支柱78安装在X粗动平台34上,动子76b安装在微动平台24的侧面。X空气致动器74X包含合成橡胶制的风箱(bellows),所述风箱的伸缩方向(此处为X轴方向)上的一端与所述支柱78(X粗动平台34)机械连接,另一端与微动平台24的侧面机械连接。如上所述,X音圈马达72X及X空气致动器74X是并列地配置,当利用致动器72X、致动器74X任一个对微动平台24赋予推力时,其驱动反作用力均仅作用至X粗动平台34(可视为自X粗动平台34对微动平台24赋予推力,或者将推力自X粗动平台34传递至微动平台24)。X音圈马达72X及X空气致动器74X、以及其控制系统的详细情况将在后文描述。
主控制装置90(参照图6)为了在扫描曝光运行中,将微动平台24自静止状态(速度及加速度为零的状态)设为规定的等速移动状态,经由第三驱动系统66(参照图6)对X粗动平台34赋予X轴方向上的推力(加速度)而使所述X粗动平台34在扫描方向上以长冲程移动,并且经由第一驱动系统62自X粗动平台34对微动平台24赋予X轴方向上的推力(加速度)。又,在X粗动平台34及微动平台24达到所期望的曝光速度后(或即将达到曝光速度之前),通过包含规定的调整时间(settling time),自等速移动的X粗动平台34经由第一驱动系统62将小于所述加速驱动控制时的推力赋予至微动平台24,而对微动平台24进行等速驱动控制。又,在扫描曝光时,与所述等速移动控制同时,基于对准测量结果等,经由第一驱动系统62使微动平台24相对于投影光学系统16(参照图1)在水平面内三个自由度方向(X轴方向、Y轴方向、θz方向中的至少一个方向)上微量驱动。又,主控制装置90在关于Y轴方向的基板P的照射区域间移动动作(Y步进动作)时,经由第2驱动系统64(参照图6)对Y粗动平台32及X粗动平台34赋予Y轴方向上的推力,并且经由第一驱动系统62自X粗动平台34对微动平台24赋予Y轴方向上的推力。
如上所述,在微动平台24的驱动控制时,主控制装置90(参照图6)适当使用第一驱动系统62所包含的共计4个致动器单元(70X1、70X2、70Y1、70Y2),对微动平台24适当地赋予X轴方向、Y轴方向及θz方向上的推力。此时,1个致动器单元所具有的一组(2个)致动器(若为X致动器单元70X1,则为X音圈马达72X及X空气致动器74X)中的一者或两者是以基于对微动平台24进行驱动时的条件而预先设定的规定的控制平衡(按照控制算法(controlalgorithm))来使用。关于所述规定的控制平衡,将在后文描述。
又,第一驱动系统62(参照图6)包括用以使微动平台24相对于X粗动平台34在Z倾斜方向(Z轴方向及相对于XY平面进行摆动的方向)上驱动的Z倾斜驱动系统68(参照图6)。Z倾斜驱动系统68如图1所示,包括配置在微动平台24与X粗动平台34之间的多个Z音圈马达72Z。多个Z音圈马达72Z配置于不在同一直线上的至少3个部位。关于包含Z音圈马达72Z在内的Z倾斜驱动系统68的构成,已公开于美国专利申请公开第2010/0018950号说明书等中,故而省略说明。
微动平台24(基板P)的六个自由度方向上的位置信息是经由基板测量系统96通过主控制装置90(分别参照图6)而求出。基板测量系统96包括包含固定在装置本体18上的光干涉计54的光干涉计系统。再者,图1中,仅图示有用以求出微动平台24的Y轴方向上的位置信息的Y干涉计,但实际上,Y干涉计及用以求出微动平台24的X轴方向上的位置信息的X干涉计分别配置有多个。又,在微动平台24上,固定有与光干涉计54相对应的条状镜(barmirror)56(图1中仅图示有与Y干涉计相对应的Y条状镜)。又,图1中虽未图示,但基板测量系统96也包含用以求出微动平台24的Z倾斜方向上的位置信息的Z倾斜测量系统(构成并无特别限定)。光干涉计系统及Z倾斜测量系统的一例已公开于美国专利申请公开第2010/0018950号说明书等中,因此省略说明。再者,用以求出微动平台24的水平面内的位置信息的测量系统的构成可适当变更,而并不限于所述光干涉计系统,也可使用如国际公开第2015/147319号所公开的编码器系统、或者光干涉计系统及编码器系统的混合(hybrid)型的测量系统。
其次,对构成所述第一驱动系统62的各致动器的构成及其控制系统进行说明。此处,第一驱动系统62所具有的4个致动器单元70X1、致动器单元70X2、致动器单元70Y1、致动器单元70Y2的构成除了配置(推力的产生方向)不同的方面以外,实质上相同,因而此处,为了便于说明,将4个致动器单元70X1、致动器单元70X2、致动器单元70Y1、致动器单元70Y2称为致动器单元70而不特别加以区分,并且将致动器单元70设为包含音圈马达72及空气致动器74的单元来进行说明。
如图3所示,致动器单元70包含控制器80。控制器80是针对4个致动器单元70X1、致动器单元70X2、致动器单元70Y1、致动器单元70Y2(参照图2)分别单独地配置。1个致动器单元70所具有的一组致动器(音圈马达72及空气致动器74)通过共同的控制器80来控制。再者,在图3中,是图示为控制器80构成致动器单元70的一部分,但控制器80也可为统一控制液晶曝光装置10(参照图1)的主控制装置90(参照图6)的一部分。
控制器80通过对音圈马达72的定子所具有的线圈的电流的供给控制,而进行音圈马达72的驱动控制(推力的大小及方向的控制)。又,控制器80通过一面时常监视测量空气致动器74所具有的风箱内的压力的压力传感器74a的输出,一面进行配置在空气致动器74与包含压缩机(compressor)等的加压空气装置74b之间的阀74c的开闭控制,来进行空气致动器74的驱动控制(推力的大小及方向的控制)。
此处,在对空气致动器74已供给空气(已产生推力)的状态下,通过空气致动器74自身的刚性,而使X粗动平台34与微动平台24成为机械连结的状态。当在所述连结状态下X粗动平台34在X轴方向和/或Y轴方向上以长冲程移动时,可使与所述X粗动平台34机械连结的微动平台24与X粗动平台34一同以长冲程移动。如上所述,空气致动器74自身的冲程为数毫米程度,在对空气致动器74已供给空气的状态下,X粗动平台34会经由空气致动器74而按压或牵引微动平台24,因此可不对音圈马达72进行电流供给,而使微动平台24以长冲程移动。
与此相对,在对空气致动器74未供给空气(未产生推力)的状态下,成为可实质上忽视空气致动器74自身的刚性的状态,微动平台24成为对X粗动平台34关于沿XY平面的方向无机械约束(移动自如)的状态。当在所述非约束状态下X粗动平台34在X轴方向和/或Y轴方向上以长冲程移动时,通过利用音圈马达72对微动平台24赋予推力,可使微动平台24与X粗动平台34一同以长冲程移动。又,也可与所述以长冲程的移动同时,通过音圈马达72而使微动平台24相对于X粗动平台34在水平面内微小驱动。再者,所述“可实质上忽视空气致动器74的刚性的状态”,是指当利用音圈马达72驱动微动平台24时,空气致动器74(风箱)的刚性不会成为音圈马达74的阻力(负载)之类的程度。再者,所谓“不产生通过空气致动器74的推力的状态”,也可对空气致动器74供给空气,只要是微动平台24对X粗动平台34关于沿XY平面的方向无机械约束(移动自如)的状态即可。
再者,在本实施形态的致动器单元70中,是空气致动器74与微动平台24及X粗动平台34分别机械连接的构造,因此在微动平台24与X粗动平台34之间,包含未对空气致动器74供给空气的状态,经常介在有可使振动相互传递的物体。与此相对,空气致动器74所含的风箱具有与公知的防振(除震)装置(本实施形态的防振装置19(参照图1)等)中所使用的合成橡胶制的风箱型空气弹簧同样的除震功能,可使微动平台24与X粗动平台34之间的振动衰减(阻碍振动的传递)。如上所述,在空气致动器74中,风箱作为衰减部而发挥作用,微动平台24与X粗动平台34成为振动性的伪分离状态。因此,能够以高精度进行使用音圈马达72的微动平台24的位置控制。
又,在本实施形态的基板平台装置20中,如上所述,在微动平台24的位置控制时,致动器单元70所具有的2个(一组)致动器,即音圈马达72及空气致动器74是以规定的控制平衡来使用。以下,对2个致动器的控制平衡进行说明。
图4是用以说明本实施形态的致动器单元70所具有的2个致动器的控制平衡的概念图。如图4所示,在本实施形态中,在微动平台24的位置控制时,根据频率,分别使用将需要的(所要求的)推力施加至微动平台24的致动器。具体而言,2个致动器中的、作为微动致动器的音圈马达72与空气致动器74相比,可在高带宽(bandwidth)内进行控制驱动,因此在高带宽内进行微动平台24的位置控制时,使用音圈马达72。又,在低带宽内的微动平台24的位置控制时,使用可产生大于音圈马达72的推力的空气致动器74。又,在高带宽与低带宽之间的中带宽内,使用空气致动器74。再者,在本实施形态中,作为一例,假设未达3Hz的带宽作为低带宽,3Hz以上且未达10Hz~20Hz的带宽作为中带宽,10Hz~20Hz以上的带宽作为高带宽,但各带宽的频率并不限定于此,可适当变更。
又,如由图4所知,在利用空气致动器74的低带宽内的微动平台24的位置控制中,通过前馈(feedforward,FF)控制而对微动平台24赋予推力(空气前馈力(Air FF Force))。在利用空气致动器74的中带宽内的微动平台24的位置控制中,通过反馈(feedback,FB)控制而对微动平台24赋予推力(空气反馈力(Air FB Force))。又,在利用音圈马达72的高带宽内的微动平台24的位置控制中,将音圈马达72的推力(马达力(Motor Force))赋予至微动平台24。再者,在中带宽内的微动平台的24的位置控制中,也可设为将通过使用空气致动器74的反馈(FB)控制而获得的推力及音圈马达72的推力赋予至微动平台24。
图5是表示用以进行所述前馈控制及反馈控制的致动器单元70的控制电路的一例的方块图。如图5所示,将基于自控制器80(参照图3)供给的基板P的目标驱动位置的指令值输入至FF(前馈)控制器82a及FB(反馈)控制器82b,分成低频及低频以外的频率的2个信号。FF控制器82a将基于低频的信号而运算出的输出值,输出至用以控制空气致动器74(实际上为阀74c)的空气驱动器84a。空气致动器74基于所述输出值对微动平台24赋予推力。所述前馈控制是在将静止状态的微动平台24加速至达到扫描速度为止时、或微动平台24的Y步进动作时、微动平台24的减速时(赋予负加速度的情况)等无需对微动平台24以高精度进行位置控制的情况下进行。
又,在微动平台24(参照图3)的位置控制系统中,每隔规定的控制取样间隔基于基板测量系统96(参照图3)的输出对微动平台24的当前位置信息进行更新,且反馈所述微动平台24的位置的实测值与指令值的差分即位置误差信号,以更高精度进行微动平台24的位置控制。如图5所示,将反馈信号(位置误差信号)输入至反馈控制器82b。来自反馈控制器82b的输出(指令值)在低通滤波器(low pass filter)(LPFmix 86a及LPFair86b)中基于频率而被划分。即,如上所述,将基于中频(位置误差信号的低带宽)的信号而运算出的输出值输入至空气驱动器84a,将基于高频的信号而运算出的输出值输入至用以控制音圈马达72的马达驱动器84b。空气致动器74及音圈马达72(当位置误差为微量(高带宽)时,仅音圈马达72)基于所述输出值对微动平台24赋予推力。所述反馈控制是在微动平台24的调整运行时及扫描曝光运行时等对微动平台24以高精度进行位置控制时进行。
又,在本实施形态的基板平台装置20(参照图1)中,与基于所述位置误差信号而进行的反馈控制一并,利用加速度传感器88(参照图3)来监视微动平台24的加速度,进行加速度反馈控制,即对基于微动平台24的振动而产生的微动平台24的位置误差进行修正。所述加速度反馈控制与公知的主动防振(除震)装置等中所进行的控制相同,因而此处省略详细的说明。
如以上说明,在本实施形态的基板平台装置20中,在用以进行微动平台24(基板P)的高精度位置控制的反馈控制中,通过频率的带宽来划分施加需要的推力的致动器(分别使用2个致动器),因此与假设利用所有音圈马达72进行反馈控制(微小定位控制)的情况相比,音圈马达72的负载轻,因此可使用低输出(小型且低消耗电力)的致动器作为音圈马达72。
又,在本实施形态中,作为前馈控制,仅使用可产生大推力的空气致动器74对微动平台24赋予推力,因此可不对音圈马达72通电,而使微动平台24加减速度,从而效率良好。
又,致动器单元70是利用1个控制器80(利用1个信号输入)来统一控制2个致动器(音圈马达72、空气致动器74),因此控制系统的构成简单。
再者,构成以上说明的实施形态的液晶曝光装置10的各元件的构成并不限定于所述说明的构成,可进行适当变更。作为一例,所述实施形态的第一驱动系统62包括共计4个致动器单元(70X1、70X2、70Y1、70Y2),但致动器单元的数量并不限定于此。又,产生X轴方向上的推力的X致动器单元及在Y轴方向上产生推力的Y致动器单元中,数量也可不同。
又,在所述实施形态的致动器单元70中,是将2个致动器(音圈马达72及空气致动器74)邻接地(隔开地)配置(使推力作用至微动平台24的不同位置)的构成,但各致动器的配置并不限于此,也可将音圈马达72与空气致动器74配置在同轴上。具体而言,通过在空气致动器74中使用筒状的风箱,并且将音圈马达72插入至所述风箱的内径侧,可将2个致动器配置在大致同轴上。
又,构成1个致动器单元的致动器的种类也可适当变更。即,在所述实施形态中,使用电磁力(劳仑兹力(Lorentz force))驱动方式的音圈马达72作为微量驱动用的致动器,但也可使用其他种类的致动器(利用压电零件等的微动致动器)。同样地,作为用以对微动平台24赋予大推力的致动器是使用空气致动器74,但也可使用其他种类的致动器(电磁马达等)。又,在多个致动器单元中,各致动器单元所具有的致动器的构成也可未必共同,例如在X轴用致动器单元及Y轴用致动器单元中,构成也可为不同。
又,所述实施形态的各致动器单元包含2个1组的致动器(1个音圈马达72及1个空气致动器74),但构成各致动器单元的致动器的数量也可为3个以上。此时,也可与所述实施形态同样地将致动器设为两种种类,将其中一种或两种致动器配置多个,3个以上的致动器的种类也可互不相同。
又,在所述实施形态中,配置有在二维平面内的正交二轴方向(X轴及Y轴)上产生推力的致动器单元,但致动器单元所产生的推力的方向并不限于此,也可仅在单轴方向上,也可为三个自由度方向以上。又,在所述实施形态中,将致动器单元配置在微动平台24的+X侧及+Y侧,但也可设为也配置在-X侧及-Y侧。
又,在所述实施形态中,是根据3个带宽(低带宽、中带宽及高带宽)选择性地分别使用将前馈控制时及反馈控制时所需的推力施加至微动平台24的致动器的构成,但并不限于此,也可根据2个带宽(低带宽及高带宽)选择性地分别使用致动器。具体而言,也可在前馈控制中仅使用低带宽用的空气致动器74使微动平台24加速,在反馈控制中仅使用高带宽用的音圈马达72进行微动平台24的位置控制。
又,在所述实施形态中,已对用以对保持基板P的微动平台24进行高精度位置控制的第一驱动系统62具备多个致动器单元的情况进行说明,但并不限于此,也可在用以驱动掩模M(参照图1)的掩模驱动系统92(参照图6)中,配置同样的构成的致动器单元。在所述实施形态的掩模平台装置14中,掩模M仅在X轴方向上以长冲程进行移动,因此作为致动器单元,仅配置沿X轴方向产生推力的致动器单元即可。
又,所述实施形态的基板平台装置20的构成也不限于所述实施形态中所说明的构成,而可适当变更,在这些变形例中,也可应用与本实施形态同样的基板驱动系统60。即,作为基板平台装置,也可为如美国专利申请公开第2010/0018950号说明书所公开的在X粗动平台上配置Y粗动平台的类型的粗动平台(此时,微动平台24是自Y粗动平台通过各致动器单元而被赋予推力)。又,作为基板平台装置,也可未必包含自重支撑装置28。又,基板平台装置也可为使基板P仅在扫描方向上长冲程驱动的装置。
又,控制系统80是说明针对4个致动器单元70X1、致动器单元70X2、致动器单元70Y1、致动器单元70Y2(参照图2)分别单独地配置的情况,但也可设为针对一对X致动器单元70X1、X致动器单元70X2配置1个控制系统80,针对一对Y致动器单元70Y1、Y致动器单元70Y2配置1个控制系统80。即,也可设为在每个驱动方向上配置控制系统80的构成。又,也可设为针对4个全部的致动器单元70X1、致动器单元70X2、致动器单元70Y1、致动器单元70Y2配置1个控制系统80。
又,照明光也可为ArF准分子激光(波长193nm)、KrF准分子激光(波长248nm)等紫外光、F2激光(波长157nm)等真空紫外光。又,作为照明光,也可使用通过掺杂有铒(或铒及镱两者)的光纤放大器(fiber amplifier),将自分布回馈(distributed feedback,DFB)半导体激光器或光纤激光器(fiber laser)振荡的红外区域、或可见区域的单一波长激光加以放大,且使用非线性光学结晶而波长转换成紫外光的高谐波。又,也可使用固体激光(波长:355nm,266nm)等。
又,已说明投影光学系统16是具备多条光学系统的多透镜方式的投影光学系统的情况,但投影光学系统的条数并不限于此,只要有1条以上即可。又,并不限于多透镜方式的投影光学系统,也可为使用奥夫纳(Offner)型的大型镜的投影光学系统等。又,作为投影光学系统16,也可为放大系统或缩小系统。
又,作为曝光装置的用途,并不限定于将液晶显示零件图案转印至方形的玻璃板的液晶用的曝光装置,也可广泛应用于有机电致发光(Electro-Luminescence,EL)面板制造用的曝光装置,半导体制造用的曝光装置,用以制造薄膜磁头、微机械(micro machine)及脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)芯片等的曝光装置。又,不仅可应用于为了制造半导体零件等微型元件的曝光装置,而且也可应用于为了制造光曝光装置、极紫外线(extreme ultraviolet,EUV)曝光装置、X线曝光装置及电子束曝光装置等中所使用的掩模或标线片,将电路图案转印至玻璃基板或硅晶片等的曝光装置。
又,成为曝光对象的物体并不限于玻璃板,也可为晶片、陶瓷基板、薄膜构件或掩模坯料(mask blanks)等其他物体。又,当曝光对象物为平板显示器用的基板时,所述基板的厚度并无特别限定,也包含薄膜状(具有可挠性的片材(sheet)状的构件)的物体。再者,本实施形态的曝光装置在一边的长度或对角长度为500mm以上的基板为曝光对象物的情况下特别有效。
液晶显示零件(或者半导体零件)等电子元件是经由如下步骤而制造:进行元件的功能及性能设计;制作基于所述设计步骤的掩模(或者标线片);制作玻璃基板(或者晶片);微影步骤,利用所述各实施形态的曝光装置及所述曝光方法,将掩模(标线片)的图案转印至玻璃基板;显影步骤,使经曝光的玻璃基板显影;蚀刻步骤,通过蚀刻而去除残留有抗蚀剂的部分以外的部分的露出构件;抗蚀剂去除步骤,去除蚀刻完毕而不需要的抗蚀剂;元件组装步骤;检查步骤等。此时,在微影步骤中,利用所述实施形态的曝光装置来执行所述曝光方法,在玻璃基板上形成元件图案,因此能够以高生产率制造高集成度的元件。
[产业上的可利用性]
如以上说明,本发明的移动体装置及移动体的驱动方法适用于对移动体进行驱动。又,本发明的曝光装置适用于在物体上形成图案。又,本发明的元件制造方法适用于微型元件的生产。又,本发明的平板显示器的制造方法适用于平板显示器的制造。
再者,援用所述实施形态中所引用的与曝光装置等相关的所有国际公开、美国专利申请公开说明书及美国专利说明书等公开,并作为本说明书的记载的一部分。
Claims (23)
1.一种移动体装置,包括:
第一移动体,能够在规定方向移动;
第二移动体,设置成所述第一移动体能够相对移动,且能够朝向所述规定方向移动;
底座,支撑所述第二移动体;
致动器单元,包括第一致动器、第二致动器及驱动系统,所述第一致动器使所述第一移动体相对于所述第二移动体相对移动,所述第二致动器包括一端安装在所述第一移动体而另一端安装在所述第二移动体的振动衰减部,所述驱动系统使所述第一移动体及所述第二移动体相对于所述底座而在所述规定方向相对移动;以及
控制系统,在使所述第一移动体及所述第二移动体相对于所述底座相对移动时,对所述第一致动器及所述第二致动器中至少一个进行控制,
所述控制系统将所述第二致动器在第一状态和第二状态切换,所述第一状态对所述第一移动体相对于所述第二移动体的相对移动进行限制,所述第二状态使所述第一移动体能够相对于所述第二移动体相对移动,
所述控制系统一面将所述第二致动器设置成所述第二状态,一面以所述第一移动体相对于所述第二移动体相对移动的方式控制所述第一致动器。
2.根据权利要求1所述的移动体装置,其中
所述控制系统一面将所述第二致动器设置成所述第一状态,一面将使所述第二移动体加减速移动的推力经由所述第二致动器赋予至所述第一移动体,以所述第二移动体相对于所述底座的速度成为规定速度的方式控制所述驱动系统,
所述控制系统一面将所述第二致动器设置成所述第二状态,一面以所述第二移动体相对于所述底座以所述规定速度移动的方式控制所述驱动系统。
3.根据权利要求1或2所述的移动体装置,其中
所述控制系统使用所述第二致动器进行对基于所述第一移动体的振动而产生的所述第一移动体的位置的实测值与目标值的差分即位置误差进行修正的反馈控制。
4.根据权利要求1或2所述的移动体装置,其中
所述移动体装置包括空气供给装置,
所述第二致动器是将空气压转换成推力的气动致动器,
所述控制系统通过自所述空气供给装置对所述振动衰减部供给空气,将所述第二致动器自所述第二状态切换成所述第一状态。
5.根据权利要求1或2所述的移动体装置,其中
所述振动衰减部在所述一端安装在所述第一移动体而所述另一端安装在所述第二移动体的状态下能够伸缩,
所述控制系统通过在对所述第一移动体及所述第二移动体的相对移动进行限制时将所述振动衰减部设为施加有力的状态来控制所述第二致动器,以使所述振动衰减部比起使所述第一移动体及所述第二移动体相对移动时伸长。
6.根据权利要求1或2所述的移动体装置,其中
包括对所述振动衰减部内供给加压空气的加压空气装置,
所述振动衰减部在所述一端安装在所述第一移动体而所述另一端安装在所述第二移动体的状态下能够伸缩,
所述控制系统通过利用所述加压空气装置对所述振动衰减部内供给加压空气且使所述振动衰减部伸长,来进行对所述第一移动体及所述第二移动体的相对移动进行限制的控制,
所述第一致动器包括动子及定子且是将电磁力转换成推力的线性马达,所述动子及所述定子中的其中一个安装在所述第一移动体,另一个安装在所述第二移动体。
7.根据权利要求1或2所述的移动体装置,其中所述第一致动器及所述第二致动器设置在与所述规定方向平行的同轴上。
8.根据权利要求1或2所述的移动体装置,其中
所述致动器单元包括使所述第一移动体相对于所述第二移动体在所述规定方向即第一方向上相对移动的第一致动器单元,
所述第一致动器单元是在与所述第一方向交叉的第二方向上隔开地设置有多个。
9.根据权利要求8所述的移动体装置,其中
所述致动器单元包括使所述第一移动体相对于所述第二移动体在所述第二方向上相对移动的第二致动器单元,
所述第二致动器单元在所述第一方向上隔开地设置有多个。
10.根据权利要求1或2所述的移动体装置,其中
所述控制系统使用所述致动器单元的所述第二致动器进行基于所述第一移动体的驱动目标位置的前馈控制。
11.根据权利要求10所述的移动体装置,其中
所述控制系统进行基于所述第一移动体相对于所述驱动目标位置的位置的实测值与目标值的差分即位置误差的反馈控制,
在所述反馈控制中,将所述第一致动器用于高带宽内的位置控制,并且将所述第二致动器用于低带宽内的位置控制。
12.根据权利要求11所述的移动体装置,其中
所述控制系统在所述高带宽与所述低带宽之间的中带宽内,利用所述第二致动器进行所述反馈控制。
13.一种曝光装置,包括:
根据权利要求1至12中任一项所述的移动体装置;以及
图案形成装置,对保持于所述移动体装置的所述第一移动体上的物体,利用能量射束形成规定的图案。
14.根据权利要求13所述的曝光装置,其中
所述物体是用于平板显示器的基板。
15.根据权利要求14所述的曝光装置,其中
所述物体的至少一边的长度或对角长度为500mm以上。
16.一种平板显示器的制造方法,包括:
利用根据权利要求14或15所述的曝光装置使所述物体曝光;以及
使经曝光的所述基板显影。
17.一种元件制造方法,包括:
利用根据权利要求13所述的曝光装置使所述物体曝光;以及
使经曝光的所述物体显影。
18.一种移动体的驱动方法,包括:
使第一移动体及第二移动体相对于支撑所述第二移动体的底座而在规定方向相对移动,所述第一移动体能够沿所述规定方向移动,所述第二移动体设置成所述第一移动体能够相对移动且能够朝向所述规定方向移动;以及
在使所述第一移动体及所述第二移动体相对于所述底座相对移动时,对第一致动器及第二致动器中的至少一个进行控制,所述第一致动器使所述第一移动体相对于所述第二移动体相对移动,所述第二致动器包括一端安装在所述第一移动体而另一端安装在所述第二移动体的振动衰减部,
在对所述第一致动器及所述第二致动器中的至少一个进行控制时:
将所述第二致动器在第一状态和第二状态切换,所述第一状态对所述第一移动体相对于所述第二移动体的相对移动进行限制,所述第二状态使所述第一移动体能够相对于所述第二移动体相对移动,
一面将所述第二致动器设置成所述第二状态,一面以所述第一移动体相对于所述第二移动体相对移动的方式控制所述第一致动器。
19.根据权利要求18所述的移动体的驱动方法,其中在对所述第一致动器及所述第二致动器中的至少一个进行控制时:
一面将所述第二致动器设置成所述第一状态,一面将使所述第二移动体加减速移动的推力经由所述第二致动器赋予至所述第一移动体,将所述第二移动体相对于所述底座的速度设为规定速度,
一面将所述第二致动器设置成所述第二状态,一面使所述第二移动体相对于所述底座以所述规定速度移动。
20.根据权利要求18或19所述的移动体的驱动方法,其中
使用所述第二致动器进行对基于所述第一移动体的振动而产生的所述第一移动体的位置的实测值与目标值的差分即位置误差进行修正的反馈控制。
21.根据权利要求18或19所述的移动体的驱动方法,其中
所述相对移动包括基于所述第一移动体的驱动目标位置的前馈控制,
在所述控制中,在所述前馈控制中,使用所述第二致动器。
22.根据权利要求21所述的移动体的驱动方法,其中
所述相对移动包括基于所述第一移动体相对于所述驱动目标位置的位置的实测值与目标值的差分即位置误差的反馈控制,
在所述控制中,在所述反馈控制中,将所述第一致动器用于高带宽内的位置控制,并且将所述第二致动器用于低带宽内的位置控制。
23.根据权利要求22所述的移动体的驱动方法,其中
在所述控制的步骤中,在所述反馈控制中,在所述高带宽与所述低带宽之间的中带宽内,使用所述第二致动器。
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