TW200419085A - System and method to reduce the effect of reactive forces on a stage using a balance mass - Google Patents

Description

(1) 200419085 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於石版印刷術，且更明確地是關於在一石 版印刷系統內的石版印刷臺座之定位。 【先前技術】

石版印刷是一種用來在基底表面上產生圖案的方法。 這類的基底可以包含製造平板顯示器、電路板、各種積體 電路等所用的基底。經常在石版印刷術中所使用的基底是 半導體晶圓。雖然本案說明書中視以半導體晶圓作爲範例 來說明，但是對於熟知此項技術者來說，可以了解到本案 的教導亦可應用於其他種類的基底上。在石版印刷期間， 放置在晶圓臺座上的一晶圓，藉由位於石版印刷設備中的 曝光光學裝置，而暴露於一投影至晶圓表面上的影像。雖 然在光學石版印書述中使用曝光光學裝置，但是也可以根 據特殊應用而使用不同種類的曝光設備。例如，X光、離 子、電子或光子石版印刷術均需要不同的曝光設備，這一 點對於熟知此項技術者來說是眾所週知的。在此所提到的 光子石版印刷術之特定範例僅作爲說明之用。 投影上去的影像會對沉積在晶圓表面上的一層（例如 光阻層）的特性產生改變，這些改變係對應於曝光期間投 影在晶圓上的圖形。在曝光之後，此層會受到蝕刻而產生 一圖樣化層。此圖案係對應於曝光期間投影在晶圓上的這 些圖形，然後，此圖樣化層就被用來移除（或進一步的步 -4 - (2) 200419085 驟）晶圓內部置於下面的結構層之受曝光部位 層、半導電層或絕緣層。然後，重複此處理， 步驟，直到想要的圖形已經形成在表面上或晶 爲止。 步進掃描技術係連同一投影光學系統一起 該投影先學系統具有很窄的成像縫隙。並非一 晶圓，而是一次掃描個別的曝光範圍在晶圓上 處理須藉由同步移動晶圓與光罩，使得在掃描 縫隙能夠移動穿越此曝光範圍。晶圓臺座必須 之間產生非同步性步進，以便使得光罩圖案的 夠曝光在整個晶圓表面上。以此方式，可以將 上的影像品質達到最大。 習知的石版印刷系統與方法是在一半導體 多數影像。此系統一般具有一石版印刷室，此 來容納一設備，該設備乃用以執行在半導體晶 像之處理。可以根據使用的光線之波長大小， 版印刷室具有不同等級的真空程度。將一光罩 內部，光束從一照明源（位於此系統外側）開始 一光學系統、通過在光罩上的一影像輪廓，且 晶圓產生交互作用之前通過一第二光學系統。 光罩可以被放置在一平台或臺座上（兩者 明中均稱爲''臺座〃），臺座可以根據石版印 數而移動。同樣地，半導體晶圓可以被放置在 撐著光罩或半導體晶圓的臺座可以在一或多個 ，例如導電 配合其他的 圓的各層中 操作，其中 次曝光整個 。執行此項 期間，成像 在曝光範圍 多重拷貝能 投影置晶圓 晶圓上形成 室是設計用 圓上形成影 而設計此石 放置在此室 通過，經由 在與半導體 在以下的說 刷系統的參 臺座上。支 方向上產生 -5- (3) (3)200419085 移動，以及/或者在一或多個自由度上產生移動，這些移 動的方式均可根據影像欲如何形成在半導體晶圓上的方式 而定。在任一情形中，可以使用各種電磁馬達來移動臺座 ，例如線性馬達、洛仁子（Lor entz)馬達、磁阻馬達等。線 性馬達一般包含有一定子及馬達線圈。在石版印刷中所使 用的線性馬達範例可爲Hazelton在美國專利第627 1 606 號案中所揭示之馬達，該案在此倂入作爲參考。定子與線 性馬達線圈之間的交互作用會導致臺座的移動。然而，這 樣的移動會產生一連串的反作用力，進而使臺座的精確移 動產生偏移。反作用力是藉由電磁馬達以及供應電力到電 磁馬達上的供電/控制電纜的操作而產生的。供電/控制電 纜會產生許多震動，而這些震動會通過到整個使用電磁馬 達的系統上。如此便在臺座移動時產生了偏移誤差，此偏 移誤差會在半導體晶圓上產生不正確的影像成形。因此， 需要一種系統與方法，能夠顯著降低或消除反作用力所產 生的影響。 藉由習知的電磁馬達，石版印刷臺座可以使用空氣軸 承或馬達而使之漂浮。然而，習知的電磁馬達與接觸軸承 會在零件之間產生摩擦力，如此會產生能污染臺座周圍環 境的顆粒。因此，需要一種系統及方法，能夠在石版印刷 系統中移動臺座，且能降低或消除臺座周圍環境的污染。 【發明內容】 本發明的實施例提供一種方法，包含以下步驟：（a) -6 - (4) 200419085 將定子或線圈之一定位在一室的一壁之一側上， 接至一平衡質量組件上；（b)將定子或線圈之另 在該室的該壁之相反側上，且將它連接到一臺 漂浮該臺座；（d)供應電力到線圈上，以便根據 子的磁場交互作用而移動臺座’及（e)使用平衡 而抵銷移動時所導致的反作用力。 本發明的實施例提供一種系統，包含：一室 室內部的一臺座、位於該室附近的一平衡質量組 具有定子與線圈的一馬達組件。定子與線圈之一 的一壁之第一側上連接於臺座，且定子與線圈的 是在該室的該壁之第二側上連接於平衡質量組件 本發明的實施例係關於一種系統與方法，可 定位於一石版印刷系統內。此系統可以包括一室 組件，該室內部具有一臺座’而該馬達組件具有 平衡質量的一定子及一線圈。此平衡質量爲可用 消除反作用力之一質量。定子亦包括能產生磁場 ，定子可以與線圈組件所產生的電場進行交互作 移動臺座。該室可以是一真空室或非真空室。線 以被放置在該室內側且連接到臺座上，線圈組件 置在平衡質量附近，但是卻藉由該室的一壁而 隔開。將線圈組件放置在該室內能夠允許維持 ，如此一來可減少污染。 在其他實施例中，具有平衡質量的定子可 內側，且線圈組件可位於該室外側。 且將它連 一個定位 座上；（c) 線圈與定 質量組件 、位於該 件，以及 係在該室 另一個則 〇 將一臺座 及一馬達 連接到一 以降低或 的一磁鐵 用，以便 圈組件可 可以被放 平衡質量 真空狀態 位於該室 (5) (5)200419085 本發明的其他實施例中，平衡質量、定子與線圈組件 相對於該室及彼此之間可以具有不同的位置關係。 在本發明的一型態中，定子可位於非接觸式軸承上。 此非接觸式軸承系統包括一組磁鐵。第一組磁鐵可以被安 裝在一基座上，該基座係連接至該室的一壁上，而第二組 磁鐵可以被安裝在臺座上。這類的軸承可以是空氣軸承或 磁軸承等。這些軸承能允許臺座產生較平滑的移動，且允 許平衡質量吸收臺座移動時所產生的反作用力。 在本發明的一型態中，臺座可以被放置在非接觸式軸 承的一系統上。此類軸承可以是空氣軸承或磁軸承等。非 接觸式軸承系統能允許較爲平滑且在想要的臺座位置之間 產生更爲精確的移動。 在本發明的一型態中，位於該室內的線圈可以被放置 在定子內部的一凹穴中。此凹穴可爲不同的形狀與尺寸， 例如橢圓形或圓形。凹穴的形狀可用以承受該室的周圍環 境壓力。 以下參考附圖與詳細說明，將會更加了解本發明的其 他實施例、特色與優點以及本發明各種實施例的結構與操 作。 【實施方式】 以下將參考附圖說明本發明。在圖形中，相似的參數 係用以指示相同或功能類似的元件。此外，該參數的最左 邊數字通常表示該參數第一次出現的圖形。 (6) (6)200419085 整個系統 圖1顯示本發明一實施例的系統】〇 〇，系統丨〇 〇的— 貝施例可以是一石版印刷系統等。光線丨〇 2是從一雷射 1〇4(例如準分子雷射或深紫外線準分子雷射等）發出，光 線1 02被一光束調節器i 〇 8所吸收，然後將光線輸出到照 明光學裝置1 1 0上。照明光學裝置i i 〇將此光線通過光罩 1 1 2藉由投影光學裝置〗丨4而傳送到一基底（或晶圓）〗i 6 上。 圖2顯示本發明實施例的系統1〇〇之一部位2〇0，該 部位200包括一室202，且該室係位於一平衡質量組件 204附近。平衡質量組件2〇4包括一平衡質量2〇6，係連 接到一馬達組件的定子2 0 8上。馬達組件亦包括一線圈 2 1 〇 ’定子2 0 8包括多個磁鐵2 1 2，當馬達組件操作時， 這些磁鐵可透過一壁（例如真空壁）2丨6而與線圈內的一導 體214產生交互作用。定子2〇8可以被放置在一非接觸式 軸承系統2 1 3中。 要知道的是，在不同的實施例中，定子2 0 8與線圈 2 1 〇的位置可以顛倒，其中線圈2 1 0係放置在室2 02外側 且連接到平衡質量206上，而定子2 0 8係放置在該室202 內側且連接到一臺座2 1 8上。此種配置方式的一範例係顯 示於圖4，且於以下說明。 繼續參考圖2，室2 1 0包括連接到線圈2 1 0上的一臺 座2 1 8，臺座2 1 8可以連接到磁鐵組件220，係用以在室 2 1 0內移動臺座2 1 8。磁鐵組件2 2 0包括磁鐵2 2 0 A及軌 (7) (7)200419085 道220B。在所示的實施例中，磁鐵220A是與臺座218 — 體成形，而軌道220B是與室202的一部位221 —體成形 。在其他實施例中，可以颠倒此配置關係。要知道的是相 鄰的磁鐵2 2 0 A彼此之間可以存在任何角度關係，最好是 〇度與9 0度的範圍內。一旦磁鐵組件2 2 0受到激發之後 ，如圖2所示，磁鐵220A及軌道22 0B就會分離，致使 臺座2 1 8可以漂浮在部位2 2 1之間。 可以設計壁2 1 6的厚度，使得壁1 6能夠在室2 0 2的 一內部區域及定子2 0 8之間作爲一分隔器。也可以設計壁 2 1 6的厚度，使得在臺座2 1 8的移動期間，經由壁2 1 6定 子2 0 8 g夠與線圈2 1 0產生磁性交互作用。因此，當壁 2 1 6變得越厚時，則磁性交互作用在磁鐵2〗2與導體2 n 4 之間則變得較弱。在一些實施例中，厚度在壁2 1 6的不同 區域中是可以改變的。要知道的是本發明亦包含厚度相等 的壁部位，當然，壁2 1 6的厚度可以根據壁2 1 6兩側的壓 力差異而有所變化，因而可根據應用的方式而決定。在大 部分的實施例中，壁1 6可以是電子非接觸式，可允許磁 鐵2 1 2與導體2 1 4之間的交互作用。例如，壁2 1 6可以由 塑膠或其他非導電性複合材質製造而成。在其他實施例中 ，可以使用如鋁的非磁性材質。在一較佳實施例中，壁 2 1 6是非磁性且非導電性的。 馬達組件亦可以包括一凹穴224，係用以容納線圈 210。凹穴224的尺寸至少可由線圈210的尺寸來決定， 凹穴224的尺寸可以配合包圍線圈2 1 0所用的壁2 1 6之尺 -10- (8) 200419085 寸。可以設置凹穴224，使得在定子2 0 8與線 會產生較佳的磁性交互作用。凹穴224可以具 狀與尺寸，例如矩形、圓形、橢圓、五角形等 所示。凹穴224的長度可以等於室2 02的長度 臺座218在進入紙面的移動方向上之最大距離 平衡質量206可用以平衡反作用力，而這 是由臺座218移動時所產生出來的。在臺座2 間，產生出反作用力且被轉移到馬達組件上。 量206可以吸收在移動期間所產生的反作用力 於修正在臺座2 1 8移動期間所產生的誤差。 根據上述，可以將平衡質量組件204放置 式軸承組件2 1 3。非接觸式軸承組件2 1 3可包 觸式軸承裝置2 2 6。當系統2 0 0操作時，非接 置2 2 6可以將平衡質量組件2 0 4予以漂浮起來 施例中，非接觸式軸承系統2 1 3可以是一非接 承系統或非接觸式磁性軸承系統。空氣或磁 213可以分別包括支撐平衡質量組件204用的 軸承226，而同時馬達組件能使臺座218在室 動。藉由將平衡質量組件204放置在空氣軸承 將平衡質量2 0 6連接到定子2 0 8上，可降低或 所產生的反作用力之影響，唯獨空氣軸承摩擦 外。 因此，馬達組件可以移動臺座2 1 8而不需 量組件204產生接觸。這一點是經由定子208 圈2 1 0之間 有各種的形 ，如圖 2-4 ，或者等於 〇 些反作用力 1 8的移動期 添加平衡質 ，如此有助 在一非接觸 括一對非接 觸式軸承裝 。在其他實 觸式空氣軸 性軸承系統 空氣或磁性 202內部移 上5且錯由 消除移動時 力或電纜除 要與平衡質 與線圈2 1 0 -11 - (9) (9)200419085 之間的磁性交互作用而達成的。當系統2 0 0操作時，磁鐵 2 1 2與導體（例如電磁線圈）2 1 4會經由壁2 1 6而產生交互 作用。由於線圈208是位於凹穴224的內側，所以這樣的 交互作用不會影響臺座2 1 8的移動。要知道的是可以放置 磁鐵2 1 4，致使在磁鐵2 1 4與電磁線圈2 1 4之間的磁性交 互作用具有最少的干擾。 現在說明區域2 2 2，在一實施例中，區域2 2 2可以是 真空的。假如區域222是真空的話，則臺座2 1 8的移動就 不會有污染現象。如此意味著可顯著減少許多污染顆粒， 這些污染顆粒係由於系統2 0 0的零件之間的摩擦力而產生 的。在其他實施例中，區域222可以塡滿一氣體物質。然 而，如此可能會增加在臺座組件的移動期間之污染顆粒數 晕 ° 要知道的是平衡質量206的尺寸在本案只是應用上的 尺寸而已。因此，假如在臺座2 1 8移動期間產生了很大的 反作用力，則可以增加平衡質量2 0 6的尺寸，以便減少反 作用力的影響。同樣地，假如反作用力所產生的影響很小 的話，則可以使用較小的平衡質量 2 0 6。要知道的是平衡 質量206的重量以及臺座218的重量可用來決定平衡質量 2 0 6的移動長度。 圖3顯示本發明一實施例中的一圓形凹穴3 00，因此 ，線圈2 1 0亦具有圓形形狀，以便可容納在凹穴224上。 圖4顯示本發明實施例的系統200之另一實施例。在 此結構中，如上所述，磁鐵408可以被連接到臺座2 1 8上 -12- (10) (10)200419085 且線圈4 1 0可以被連接至平衡質量組件4〇4。而且，磁鐵 4 〇 8可以在室4 0 2內側上具有一橢圓凹穴4 2 4，用以容納 橢圓形線圈4 1 0。 要知道的是定子、磁鐵、線圈及/或導體的結構可以 是任何數量的結構。 圖5是一流程圖，顯示本發明一實施例的方法5 〇 〇。 在步驟5 0 2中，定子或線圈之一定位在一室的一壁之一側 上’且將它連接至~平衡質量組件上。在步驟5 0 4中，將 定子或線圈之另一個定位在該室的該壁之相反側上，且將 它連接到一臺座上。在步驟506中，漂浮該臺座。在步驟 5 0 8中’供應電力到線圈上，以便根據線圈與定子的磁性 父互作用而移動臺座。在步驟5丨〇中，使用平衡質量組件 而抵銷移動時所導致的反作用力。 雖然已經藉由上述實施例來說明本發明。但是要知道 的是上述實施例僅用來作說明之用，並非用以限制本發明 ° S lit ’本發明的範圍應該由以下的申請專利範圍來界定 才是。 【圖式簡單說明】 Η 1是一方塊圖，顯示本發明一實施例的石版印刷系 統； 匱I 2是一剖面圖，顯示圖1的石版印刷系統之一部位 ， ® 3顯示圖2的石版印刷系統之局部剖面； -13- (11)200419085 圖4顯示圖2的石版印刷系統之局部剖面； 圖5是一流程圖，顯示本發明一實施例的方法。 [圖號說明] 1 00 系統 102 光線 1 04 雷射 110 照明光學裝置 112 光罩 116 基底 200 部位 202 室 204 平衡質量組件 206 平衡質量 208 定子 2 10 線圈 2 12 磁鐵 2 13 磁鐵軸承系統 2 14 導體 2 16 壁 2 18 臺座 220 磁鐵組件 22 0 A 磁鐵 2 2 0 B 軌道 % $ -14- (12) 部位 區域 凹穴 非接觸式軸承裝置 凹穴 室 平衡質量組件 磁鐵 線圈 凹穴

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Claims (1)

1. (1) 200419085 拾、申請專利範圍 1. 一種系統，包含： 一室； 一臺座，係位於該室內部； 一平衡質量組件，係位於該室附近；以及 一馬達組件，具有一定子與一線圈，該定子與線圈之 一係在該室的一壁之第一側上連接於該臺座，且該定子與 線圈的另一個則是在該室的該壁之第二側上連接於該平衡 質量組件。 2 ·如申請專利範圍第〗項之系統，其中該線圈係連接 至該臺座上，且該定子係連接至該平衡質量組件中的一平 衡質量上。 3 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該定子係連接 至該臺座上，且該線圈係連接至該平衡質量組件中的一平 衡質量上。 4 .如申請專利範圍第丨項之系統，進一步包含一磁鐵 組件’係fe性連接至該臺座，且當磁鐵組件受到激發時可 以將該臺座予以漂浮起來。 5 ·如申請專利範圍第1項之系統，進一步包含一非接 觸式軸承組件，係連接至該平衡質量組件上。 6 ·如申請專利範圍第5項之系統，其中該非接觸式軸 承組件是一空氣軸承組件。 7 .如申請專利範圍第5項之系統，其中該非接觸式軸 承組件是一磁性軸承組件。 〇

   -16- (2) (2)200419085 8 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該室是一真空 室。 9.如申請專利範圍第1項之系統，其中該室是一氣體 室。 1 〇.如申請專利範圍第1項之系統，其中該室的該壁 是呈矩形。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之系統，其中該線圈是呈 矩形。 1 2 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該室的該壁 是呈圓形。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之系統，其中該線圈的一 端是呈圓形。 1 4 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該室的該壁 是呈橢圓形。 1 5 .如申請專利範圍第1項之系統，其中該線圈與該 壁的至少一部位具有相同形狀。 16.—種方法，包含以下步驟： (a) 將定子或線圈之一定位在一室的一壁之一側上， 且將它連接至一平衡質量組件上； (b) 將定子或線圈之另一個定位在該室的該壁之相反 側上，且將它連接到一臺座上； (c) 漂浮該臺座； (d) 供應電力到線圈上，以便根據線圈與定子的磁場 交互作用而移動臺座；及 -17- (3)200419085 (e)使用平衡質量組件而抵銷移動時所導致的反作用 力。

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