CN1649121A - 定位台装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种定位台装置，可使安装在可动台本体上的电池小型化或被去除，且不使用电缆非接触地在可动台本体的任意位置或任意定时供给电力。在包括用于提供交流磁场、非接触地得到电力的电接收线圈的定位台装置中，把多个供给电力的送电线圈填埋配置在底座结构体中，且设置有根据台的位置依次切换送电线圈的单元。与送电线圈错开相位在台上配置多个电接收线圈，把交流磁场的频率设定为由送电线圈与电接收线圈之间的互感、和负载确定的谐振频率。

Description

定位台装置
技术领域
本发明涉及在用于制造半导体器件等具有微细图形的器件的器件制造装置等中使用的定位台装置。
背景技术
日本专利申请特开平10-270535号公报中，示出半导体曝光装置中的定位台装置的结构。图7为特开平10-270535号公报中描述的定位台装置的平面图，图8为其侧视图。
图7所示的现有定位台装置中，在底座结构体101上以格子状配置有线圈102，在可动台本体103的下部也同样以格子状配置有永磁体112。通过使电流在与永磁体112相对置的驱动线圈102中流动，可动台本体103因劳伦兹力得到推力而被驱动。
在可动台本体103上，配置有利用静电力保持晶片的以使静电吸盘106、以及用于对光源的光量进行监视的传感器和对准用传感器等的各种传感器104。
在可动台本体103的下表面上配置支撑台的自重的轴承107，可动台本体103在平面度已被补偿的底座结构体101的表面上滑动并被导引。此外，也可以利用劳伦兹力支撑可动台本体103的自重。此时，在轴承的下表面也配置有磁铁。
在可动台本体103上，在正交方向上配置有两个条形反射镜105，利用安装在干涉仪支撑台113上的激光干涉仪108测量可动台本体103的位置，使电流在驱动线圈中流动来进行可动台本体103的定位，以使得上述测量值与来自控制装置的目标值一致。
在图7和图8示出的现有台结构中，为了向可动台本体103上的静电吸盘106和传感器104等供给电力，设有电供给单元110和电接收单元109。把接收到的电力储存在可以再充电的电池111中。作为供电手段有使电接点在机械上接触起来的方法、和像特开平8-51137号公报中所示那样使电磁心114相对置来形成磁路、利用电磁感应非接触地供给电力的方法等。
图9示出利用电磁感应供给电力的方法的概略结构。把从几kHz到几十kHz的交流电源127与送电侧的电磁心连接时，利用电磁感应向接收侧的电磁心供给电力。把所供给的电力充电到电池111中。
在上述的现有结构中，在可动台返回到用来晶片交接的晶片交接位置上时，电供给单元与电接收单元相对置，电池被充电。在可动台离开晶片交接位置进行曝光等的动作中，静电吸盘和传感器的电力由电池111供给。曝光结束后、可动台再次返回到晶片交接位置上时，电池111再次被充电。
在特开平8-51137号公报中，公开了在对硅晶片进行静电吸附和搬运的搬运装置中，在搬运路径的各停止位置上设置利用电磁感应供给电力的单元，使静电吸附单元带电(吸附)和去电(解除吸附)。由于静电吸附的电力消耗极小，所以安装了用于电压保持的电容器，但未安装电池。
但是，在上述特开平10-270535号公报中所述的现有例中，如图7所示，为了对可动台本体上的静电吸盘和传感器供给电力设有电供给单元和电接收单元，把接收到的电力储存在可以再充电的电池中。因此，只有在晶片交接位置等或确定了的部位上有台时才可以供电。
在这样的结构中，由于只有在晶片交接位置等的特定位置上才能够供给电力，所以必须把台本体适当地返回到可以供电的位置上并使电池进行充电，由此，曝光等的处理间隔扩大或者处理被中断，导致生产率降低。此外，由于电池是以某种程度放电后进行充电，所以需要对电池进行充电的时间，在充电结束之前不能转移到下一项动作等，在生产率方面也是不利的。
此外，在特开平8-51137号公报中所述的现有例，由于也是只有在停止位置等的特定位置上才能够供给电力，所以也存在着不能在任意的位置或定时进行供电的问题，此外，从可动台内的电力消耗方面出发，当需要在可动台上安装电池时，存在着与特开平10-270535号公报中所述的现有例同样的问题。
另一方面，也可以考虑不使用电池而是通过电缆供电，但是，存在着由于电缆的干扰等使可动台的精度恶化，或者在平面结构的台装置中延伸回折电缆进行安装很困难这样的问题。此外，还担心电缆磨破时产生的尘埃附着在晶片上、或者电缆的外壳变质所引起的绝缘不良、或者断路的干扰。
发明内容
本发明正是为了解决上述现有技术中存在的、未解决的问题而提出的，其目的在于提供不使用电缆而能够在任意的位置或定时非接触地供给电力的定位台装置，特别是适合作为平面结构的台装置的定位台装置。
为了实现上述目的，本发明的定位台装置，包括：底座结构体；以及可以沿着上述底座结构体的表面与上述底座结构体非接触地移动的可动台，其特征在于包括：填埋在上述底座结构体的上述表面下的多个送电线圈；与上述表面相对置且安装在上述可动台上的电接收线圈；根据上述可动台的位置，依次切换上述多个送电线圈中的为了送电而应该通电的送电线圈的切换单元；以及通过上述切换单元，向应该通电的上述送电线圈供给交流电力的电供给单元。
在本发明的优选实施例中，上述多个送电线圈的至少一部分还作为使上述可动台移动的驱动线圈来使用。此外，在上述可动台的驱动方向上排列有多个上述电接收线圈。此时，优选地，与上述送电线圈错开相位来配置上述电接收线圈。所谓错开相位来配置是指，把电接收线圈的间隔作成与送电线圈的间距和其整数倍不同的尺寸。
作为具体的例子，在上述可动台的驱动方面上排列的电接收线圈的个数为n个时，使上述电接收线圈与送电线圈的相位错开180度/n。即，把电接收线圈的间隔设定为送电线圈的间距的(K±1/2n)(其中，K为≥1的整数，也可以是，相邻的一对电接收线圈的间隔为每一个都不同的值)。此时，当一个电接收线圈与一个送电线圈正对面时，其它电接收线圈与任一个送电线圈都不正对面。把多个电接收线圈的输出整流时，可以把这些电接收线圈串联连接起来的输出输入到整流电路23。此外，也可以把各电接收线圈的输出分开输入，在分别整流之后进行合成。
此外，如果把上述交流电力的频率设定为由上述送电线圈与电接收线圈之间的互感、和负载确定的谐振频率，则可进行效率更高的送电。
此外，使控制信号与上述交流电力叠加后进行收发，由此，能够在可动台上的电路与设置在上述底座结构体侧的控制装置之间进行通信。
此外，也可以与直流电路用的滤波电容器一起，或者取代滤波电容器，在可动台上安装可以再充电的二次电池。
上述可动台的驱动方向不管是沿着底座结构体表面的一维方向还是二维方向，都能够应用本发明。
根据本发明，由于在底座结构体中填埋多个用于与安装在可动台上的电接收线圈进行电磁耦合的送电线圈，并根据可动台的位置切换这些送电线圈，所以能够在任意的位置或定时从底座结构体侧向可动台上的电路供电。因此，即使在可动台本体上安装了电池时，由于电池进行浮充电，所以也不须为了充电而把台返回到特定的位置上、或者使曝光等的处理中断、或者在充电中花费时间，使用了该定位台装置的装置能够实现高生产率化。
此外，由于不需要在可动台本体上安装大型电池，可动台可以轻量化，所以能够实现可动台的高速化导致的高生产率化。
此外，本发明还能够采用不安装电池的方式，此时，不需要定期地交换电池等的维护，能够防止装置的工作效率低。
此外，由于能够完全非接触地供电，所以不需要通过电缆供电，不担心电缆安装干扰等引起的定位精度的劣化。此外，由于没有电缆，所以电缆磨破时产生的尘埃附着在晶片上、或者电缆的外壳变质所引起的绝缘不良、或者断路的干扰等也全都没有。
本发明的定位台装置，尤其作为平面结构的台装置是优选的。
从下面的结合附图所作的描述，本发明的其它特点和优点将会更加明显，其中，在全部附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。
附图说明
附图包括在本说明书中并构成其一部分，用来说明本发明的实施例，并与详述一起解释本发明的原理。
图1为示出本发明的实施例1的定位台装置的结构的平面图。
图2为图1的结构的侧视图。
图3为图1的结构中的利用电磁感应供电的说明图。
图4为本发明的实施例2的利用电磁感应收发信号的说明图。
图5为示出本发明的实施例3的定位台装置的结构的平面图。
图6为图5结构的侧视图。
图7为示出现有例的定位台装置的结构的平面图。
图8为图7结构的侧视图。
图9为图7的现有例中的利用电磁感应供电的说明图。
图10为示出使用了本发明的定位台装置的曝光装置的结构例的正视图。
图11为说明使用了图10的曝光装置的器件的制造工艺的流程的图。
具体实施方式
下面，基于实施例说明本发明的实施方式。
[实施例1]
图1为本发明的一个实施例的定位台装置的平面图，图2为其侧视图。该定位台装置，在包括用于提供交流磁场、非接触地得到电力的电接收线圈的定位台中，把多个供给电力的送电线圈填埋配置在底座结构体中，且设置有根据台的位置依次切换送电线圈的单元。
即，图1的定位台装置中，在底座结构体1上以格子状配置有线圈2，在可动台本体3的下部也同样以格子状配置有永磁体12。通过使电流在驱动线圈2中流动，可动台本体3因劳伦兹力得到推力而被驱动。
在可动台本体3上，配置有利用静电力保持晶片的静电吸盘6、以及用于对光源的光量进行监视的传感器和对准用传感器等的各种传感器4。
在可动台本体3的下表面上配置有支撑包含可动台本体3、静电吸盘6和各种传感器4等的可动台的自重的轴承7。由此，可动台本体3在平面度已被补偿的底座结构体3的表面上滑动并在沿着底座结构体3的表面的二维方向上被导引。此外，也可以利用劳伦兹力支撑可动台本体的自重。此时，在轴承7的下表面上也配置有磁铁。
在可动台本体3上，在正交方向上配置有两个条形反射镜5，利用安装在干涉仪支撑台13上的激光干涉仪8测量可动台本体3的位置，未图示的台控制部使电流在驱动线圈2中流动来进行可动台本体的定位，以使得上述测量值与由未图示的主控制装置提供的目标值一致。
在图1的台结构中，为了能够向可动台本体3上的静电吸盘6和各种传感器4在任意位置上非接触地供给稳定的电力，在底座结构体1中填埋配置多个送电线圈17(17-1、17-2、……、17-18)。该送电线圈17也可以与台驱动用的线圈2分别设置，但在本实施例中，把X方向驱动线圈2兼用来送电。电接收线圈15由电接收线圈支撑构件16支撑，配置在可动台本体3的侧面。
把用于根据电接收线圈15的位置即可动台本体3的位置依次切换送电线圈17的切换单元19与各送电线圈17连接。切换单元19具有针对各送电线圈17分别设置的开关(SW1～SW18)，供电信号20和台驱动信号21分别与各开关连接。由切换信号22根据可动台本体3的位置控制开关SW1～SW18。
在可动台本体3与底座结构体1具有图2所示的位置关系时，由于送电线圈17-1与电接收线圈15具有相对置的位置关系，所以把SW1切换到供电信号侧，把线圈17-1作为送电线圈17使用。由于线圈17-2和线圈17-3既未与电接收线圈15相对置、也未与永磁体12相对置，所以既不能作为供电用、也不能作为驱动用，因此，SW2和SW3与线圈17-2和线圈17-3中的哪一个都不连接而成为开路状态。
此外，从线圈17-4到线圈17-10由于与台本体下表面的永磁体相对置，所以把SW切换到驱动信号侧，作为驱动线圈2使用。通过利用激光干涉仪8测量可动台本体3的位置，根据可动台本体的位置控制切换信号，可以把送电线圈17适当地切换成供电用和驱动用。这样，配置在底座结构体1上的送电线圈17也作为驱动可动台本体3的线圈2来使用。
如图3所示，在送电线圈17与电接收线圈15之间，利用电磁感应进行电力传输。作为供电信号使用从几kHz到几十kHz的交流电源27。在电接收线圈15上感应的电力与整流电路23等的负载连接，作为静电吸盘6和传感器4的电源使用。如果作为交流电源27的频率设定为由送电线圈17与电接收线圈15这两个线圈的互感、和负载(整流电路)确定的谐振频率，就能够最有效地搬运电力。
[实施例2]
图4示出利用电磁感应的控制信号的收发。在图1和图2的可动台本体3上安装着静电吸盘6和传感器4，设置在静止侧(底座结构体侧)上的未图示的控制装置还必须与这些电路进行信号的收发。在交换晶片时，必须断开对静电吸盘6施加的电压，解除对晶片的吸附，因此，设有吸盘接通/截止电路25。此外，利用A/D(模-数)变换器24把从传感器4取入的模拟信号变换成数字信号。
在送电线圈17和电接收线圈15上分别设置收发电路26，如果把信号叠加到供给电力的线圈17、15上进行通信，就能够通过电磁感应交换控制信号。但是，由于作为供电信号使用从几kHz到几十kHz，所以作为控制信号使用在频率上与其不干扰的从几百kHz到几MHz的高频信号。
[实施例3]
图5示出本发明的实施例3。在实施例1中示出只设置了一个电接收线圈15的例子，当可动台本体3移动时，电接收线圈15从与线圈17-1相对置的位置关系上逐渐离开。与此相伴随，电磁感应所产生的送电效率也在降低。
为了补偿这一点，在本实施例中追加了电接收线圈15a。该电接收线圈15a配置成与送电线圈17错开相位。在台的行进方向上配置有两个电接收线圈15和15a时，如果电接收线圈15a与送电线圈17错开90度相位，就能够减小两相线圈的合计电力的起伏(波动)。同样，如果能够在行进方向上配置三个线圈且使相位错开60度，就能够减小三相线圈的合计电力的起伏。这样，假定在台的行进方向上电接收线圈的个数为n个时，使电接收线圈与送电线圈的相位错开180度/n来配置。在此，关于相位，如图5的电接收线圈15与送电线圈17-1那样正对面时，相位为零；如电接收线圈15a与送电线圈17-13那样错开送电线圈17的1/2间距时，相位为90度。即，错开送电线圈17的1个间距时，相位错开为180度。此外，所谓使相位错开180度/n来配置，是指使1个电接收线圈与相邻的电接收线圈的间隔为送电线圈17的一个间距的K+1/2n(其中，K为≥1的整数)倍或K-1/2n倍。
在可动台本体3与底座结构体1具有图5那样的位置关系时，SW1和SW4～10切换成与实施例1同样的状态。
图5中，由于线圈17-13还作为送电线圈来使用，所以SW13利用切换信号切换到供电信号侧。其余的开关SW2、SW3、SW11、SW12、和SW14～18与图1同样，处于中立位置。
可动台本体3在图5的X方向(右侧)上移动时，由于线圈17-1从与电接收线圈15相对置的位置慢慢离开，所以送电效率降低。相反地，由于线圈13侧向与电接收线圈15a相对置的位置关系趋近，所以送电效率慢慢提高。这样，如果使相位错开来配置两个电接收线圈，以这两个线圈的总和来送电，就能够与可动台本体3的位置无关地总是稳定地搬运电力。
可动台本体3进一步在图5的X方向(右侧)上移动，电接收线圈15到达线圈17-1与17-2的中间位置(图5的电接收线圈15a与线圈17-12和17-13成为同样的位置关系)，当可动台本体3还在图5的X方向(右侧)上移动时，把SW1切换到中立位置使电接收线圈15与供电信号分离，与此同时把SW2切换到供电信号侧，把线圈17-2作为送电线圈使用。SW1与SW2的切换定时可以相同，也可以不同。例如，使SW1和SW2的切换定时错开，制作把SW1和SW2同时连接到供电信号侧的定时，由此能够通过两个送电线圈17向电接收线圈15供电，特别是，如实施例1那样在只有一个电接收线圈15时，能够抑制供给电力的减少。
再有，驱动线圈的切换可以与图7等的现有例同样地进行。
[实施例4]
图5中，在Y方向上还配置了电接收线圈15b、15c、和切换单元19a。在此，可动台在X方向上移动时，把电力供给到在与电接收线圈15b和15c相对置的X方向上长的送电线圈；可动台在Y方向上移动时，把电力供给到在与电接收线圈15和15a相对置的X方向上长的送电线圈(在图5的状态下，为线圈1、和线圈12或13)，由此不需要切换送电线圈了，可简化切换顺序。
当然，也可以把实施例3与实施例4组合起来。
[实施例5]
此外，如图5所示，通过并用电池11能够总是稳定地供给电力。本实施例中，由于能够稳定供电，所以作为电池不需要大型的电池，可以采用小型轻量的电池。
此外，在把电池安装在可动台上时，一旦把被供给的电力储存在电池中后，也可以从电池对可动台内的各部分供电。由此，即使由于可动台内的电力消耗变动、和电接收线圈15与送电线圈17的位置关系引起的送电效率降低，可动台内的电力消耗超过供给电力，也能够稳定地把电力供给到可动台内的各部分。由于可以在任意的位置或定时对可动台供电，所以即使在曝光等处理中在供给电力超过了电力消耗的位置或定时对电池充电，也极少需要为了充电而把可动台移动到特定的位置上、或者延迟开始曝光等的处理、或者使处理中断。此外，由于电池处于总是可以浮充电的状态，所以不需要用于充电的特别时间。
并用电池11的情况，如图1所示，在只有1个电接收线圈时是特别有效的。
如上面说明的那样，根据上述实施例，由于不需要在可动台本体上安装大型电池，可以使台可以轻量化，所以能够实现可动台的高速化导致的高生产率化。此外，由于能够完全非接触地供电，所以不需要通过电缆供电，不担心电缆安装干扰等引起的定位精度的劣化。此外，由于没有电缆，所以电缆磨破时产生的尘埃附着在晶片上、或者电缆的外壳变质所引起的绝缘不良、或者断路的干扰等也全部没有。上述实施例应用于平面结构的台装置中，是特别合适的。
[实施例6]
图10示出把上述定位台装置作为晶片台的半导体器件制造用的曝光装置。
该曝光装置用于半导体集成电路等的半导体器件或者微机械、薄膜磁头等形成了微细图形的器件的制造中，使来自光源61的作为曝光能量的曝光光(该用语是可见光、紫外线、EUV线、X射线、电子束、和带电粒子束等的总称)经过作为底版的刻版R(reticle)，通过作为投射系统的投射透镜(该用语是折射透镜、反射透镜、反射折射透镜系统、和带电粒子透镜等的总称)62，照射到作为基板的半导体晶片W上，由此，在基板上形成所希望的图形。
在该曝光装置中，平板51具有多相电磁线圈(图2的线圈17)，移动台57具有永磁体(图2的永磁体12)组。
移动台57(图2的可动台3)由静压轴承58(图2的静压轴承7)支撑。使用固定设置在移动台57上的反射镜59(图2的条形反射镜5)和干涉仪60(图2的激光干涉仪5)测量移动台57的移动。
把作为基板的晶片W保持在安装在移动台57上的吸盘(图2的静电吸盘6)上，光源61通过投射光学系统62，利用步进和重复、或者步进和扫描在涂布着光刻胶的晶片W上的各区域上，对于作为底版的刻版R的图形进行缩小转印，在该感光剂上形成潜影。
再有，本发明的定位台装置也同样能够应用于不使用掩模而直接在半导体晶片上描绘电路图形，从而在光刻胶上形成潜影图形的那种曝光装置中。
接着，说明使用了该曝光装置的半导体器件的制造工艺。图11为示出半导体器件整体的制造工艺的流程的图。在步骤1(电路设计)中，进行半导体器件的电路设计。在步骤2(掩模制作)中，基于所设计的电路图形来制作掩模。
另一方面，在步骤3(晶片制造)中，使用硅等材料来制造晶片。步骤4(晶片工艺)称为前工序，使用上述掩模和晶片、通过上述曝光装置利用光刻技术在晶片上形成实际的电路。接着的步骤5(装配)称为后工序，是使用通过步骤5制作的晶片进行半导体芯片化的工序，包含组合工序(切片、键合)、封装工序(封入芯片)等装配工序。在步骤6(检查)中，进行在步骤5中制作的半导体器件的动作确认测试、耐久性测试等的检查。经过这样的工序完成了半导体器件，在步骤7中，将器件运出。
上述步骤4的晶片工艺具有下述步骤：使晶面的表面氧化的氧化步骤；在晶片表面上形成绝缘膜的CVD步骤；利用蒸镀在晶片上形成电极的电极形成步骤；把离子注入晶片中的离子注入步骤；在晶片上涂布感光剂的光刻胶处理步骤；利用上述曝光装置把电路图形转移到光刻胶处理步骤后的晶片上的曝光步骤；对于在曝光步骤中已曝光的晶片进行显影的显影步骤；把在显影步骤中已显影的光刻胶像以外的部分除去的蚀刻步骤；以及蚀刻完成后把不需要的光刻胶去除的光刻胶剥离步骤。通过重复进行这些步骤，在晶片上形成多重电路图形。
因为在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以做出很多显然不同的本发明的实施方式，所以本发明当然不限于这里的特定的实施例，其保护范围由后附权利要求确定。

Claims (11)

1.一种定位台装置，包括：底座结构体；以及可以沿着上述底座结构体的表面与上述底座结构体非接触地移动的可动台，其特征在于包括：
填埋在上述底座结构体的上述表面下的多个送电线圈；
与上述表面相对置且安装在上述可动台上的电接收线圈；
根据上述可动台的位置，依次切换上述多个送电线圈中的为了送电而应该通电的送电线圈的切换单元；以及
通过上述切换单元，向应该通电的上述送电线圈供给交流电力的电供给单元。
2.根据权利要求1所述的定位台装置，其特征在于：上述多个送电线圈的至少一部分还作为使上述可动台移动的驱动线圈来使用。
3.根据权利要求1所述的定位台装置，其特征在于：在上述可动台的驱动方向上排列有多个上述电接收线圈。
4.根据权利要求3所述的定位台装置，其特征在于：上述可动台的驱动方向为沿着底座结构体表面的二维方向。
5.根据权利要求3所述的定位台装置，其特征在于：与上述送电线圈错开相位来配置上述电接收线圈。
6.根据权利要求5所述的定位台装置，其特征在于：在上述可动台的驱动方向上排列的电接收线圈的个数为n个时，使上述电接收线圈与送电线圈的相位错开180度/n。
7.根据权利要求1所述的定位台装置，其特征在于：把上述交流电力的频率设定为由上述送电线圈与电接收线圈之间的互感、和负载确定的谐振频率。
8.根据权利要求1所述的定位台装置，其特征在于：使控制信号与上述交流电力叠加后进行收发，在上述可动台上的电路与设置在上述底座结构体侧的控制装置之间进行通信。
9.根据权利要求1所述的定位台装置，其特征在于：把可以再充电的二次电池安装在上述可动台上。
10.一种曝光装置，其特征在于：具有根据权利要求1所述的定位台装置，且利用该定位台装置对基板或底版或它们二者进行定位。
11.一种制造器件的方法，其特征在于包括：
利用根据权利要求10所述的曝光装置，在基板上形成潜影图形的工序；以及
对上述潜影图形进行显影的工序。
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