TW519573B - Method for dynamic manipulation of a position of a module in an optical system - Google Patents

Description

519573 五、發明說明（1) _發明冬背景_ 1.發___明之領i 本發明係關於一種 於動態操作及用於調 於一種在用於製造半 圍，動態 之說明_ 在次微米範 2.相關枯蓺 為了在光 一般先前技 項技藝且富 設有對應升 或類似者之 精於此項 對應組件之 的。 學系統’ 藝僅知道 有經驗者 高或降低 控制元件 技藝者也 振動或脈 在光學系 整模組或 導體之縮 操作及調 並於次微 很複雜之 π藉手π予 傳動，例 〇 已知通過 衝，組件 統中，並於次微米範圍， 組件之方法。本發明 微平版印刷投影I光物鏡關 整模組或組件之方法。鏡 米範圍中調整模組或組件， 調ΐ方法’其需要由精於此 以貫施。為了該目的，利用 如設有螺釘或蝸桿驅動裴置 例如可藉小鐵鎚方法施加至 之很細微重新調整為可能 时42 36 795 Ci說明一種用於調整機械組件之對應 。使用一機械脈衝產生器完成調整所需要之組件之位 此特殊情形係一關於鏡子，其藉一撞針，以一種可與上 加鐵鍵相比較方式，將脈衝施加在將以調整之組 术。 又 在上述文件中所說明之此種配置也比較複雜，由於其需 相當高之力量’俾能使組件反抗其預計藉一摩擦鎖將: 固持之失緊而位移。 八 在此方法，在光學系統也發生振動，其可能很容易導致

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五、發明說明（2) 組件之相鄰部位之去調整。 由於振動，至少在所施加脈衝之時間，# $保μ张 成像之光學品t，此事實必須無疑“ 望 說明之裝置之-另外缺點。該裝置因此=二!件所 亦即在光學系統操作時通常受控制之重動“作’ 然而’也無法在次微米範圍達成藉钍 ^ ^ 身而言所可想像之操作或調整，“在動就本 f可避f之機械粗糙度及不準確性之效;以：導：f發生 嚴重問題及不希望之位置變化。例如，ς 、，且件之 :顯示利用比例及/或整體及/或微分控制：：之經驗 白知控制方法’無法達成令人滿本：所有 微米準確度範圍之定位。這或許由於二f丄，組件在幾亳 微粗縫度，很不均勾滑移黏附效應及^ ^械組件之細 接頭或類似者之剛度所反映之上 ，例如固態 發明之概述_ 义機械不準確性。 因此本發明之目的為提供一種方 件之動態操作，以及也允許組件之％ 二’允許對應組 方法步驟，能使對應組件在次微米^立=其利用报少 位置。 丁靶圍位移至足夠準確之 根據本發明之一態樣，此目的係/ 光學系統中，用於動態操作模組或^件之方=微米範圍之 組或組件藉至少二致動器予以位移、'，盆且’所達成，模 其相關路徑位移，模組或組件之位置^ ^少用於確定至少 確定，感測器及致動器與其檢測器以^控& 了感測器予以 工°略之方式彼

C:\2D-C0DE\91-02\90128467.ptd 第7頁 五、發明說明（3) 此連通，另 件，並中=致動器將至少—機械脈衝施加在模組或址 變型速度側：：： = ”時’為了該目的’利用-時 為關於模組^ έ ^ 之位移，該時變型速度係限定 函數。在已i:牛之設定點位置之已確定位置(s，一）之 置（SnaetUal ) ϋ度側繪後’重新確定模組或組件之該位 件之所希望位重複上1述方法步驟，直到達到模組或組 在此— 置（Ltpoint)。 續編組之方：牛m:驚異及出乎意料發現，藉二連 ，依所確定之;：位irf執行速度侧繪，並且然後 異之另外迷度行1配設定點/實際差 複此等步驟。9可使诸組件很快速定位，亦即很少重 在測試中曾顯示利 際’其提供特定優點·此一方\最/&五方法步驟定位為完全實 ，作，亦即在光學系統之操作二二，並因此適合於動態 版=S投影曝光物鏡之重新調整。s核組或組件之縮微平 問題：根據本發明：2:自知控制方法(PID控制器)之 以及較可靠之^作。》提供光學元件之較快速且較佳， 由於機械組件之細微粗糙度，、、两 ，在次微米範圍之縮微二私^附效應及略微偏差_ 問題，例如固態接頭 < 刷投影曝光物鏡之諸多已知 方法，以-種特者之剛度，可藉根據本發明之 平版印刷投影曝光物鏡^ :以補償，其實際使實際縮微 k代大致估計於組件或模組之希

90128467.ptd 第8頁 519573 微平版印 予指出， 定點值與 係之真實 一可至少 將行達成 繪所達到 取向，因 個別諸點 〇 法之'~種 於分別具 降至最後 區段予以 愈來愈小 速度梯度 ，其後隨 需要很小 緊接其後 衝至致動 ，梯度提 較無振動 及最後速 在此情形 特別合 有至少 速度之 匹酉己， 。供报 ，而在 著一另 定位步 再次通 器，其 供报和 之方式 度之值 可均為 ，在此 度上升 其斜率 方法步 ，此可 速度梯 選為甚 過报陡 降之速 僅需要 化，其 刷投影曝光物鏡。 由於上述誤差而絕不可能確切達成 貫際值間之概略關係應該為一種線 功能無疑將為一很"雜亂，，及不穩定 很概略藉上述線性關係而大致估計。 t定位步驟為通過藉以驅動致動器之 時，其為足夠概略，於是值將會Z此 而在不穩定設定點/實際功能曲9線"所 ，以一種迭代之方式大致估計所希亡夕 五、發明說明（4) 望言史定點縮 基本上應 少在規定設 形式。該關 線，即使為 現在，如果 可變速度側 規定之斜率 實際達成之 之設定點值 在上述方 側繪很合$ 度，及〆下 行進之絡徑 法步驟變成 和缓上升的 最後速度前 度。如果僅 度梯度’ & 產生很小脈 在此情形 然以〆棘比 初始速度 具體例’而 適具體例中 一自初始速 速度梯度， 其通常自一 大路徑區段 通過一下降 外平緩或任 驟，則可通 過很陡峭下 於是相對地 、緩之速度變 執行。 ’係根據方 零，以致於 情形之速度 之速度梯 根據仍有待 驟至次一方 為一種比較 度達到對應 至固定之速 峭之上升速 度梯度，僅 很小位移。1 可快速但依 法之一種特別合適 與一突然脈衝比

90128467.ptd 第9頁 519573 五、發明說明（5) " " 車父，達成致動為及組件之很和緩調整。 通過上述方法’吾人很有利發現，實際位置可能很快速 匹配模組或組件之希望設定點縮微平版印刷投影曝光物鏡 、’其甚至適合動態操作，以消除由於機械不準確性，由於 滑移黏附效應’由於細微粗糙度及在致動器之對應容限所 發生之誤差。 較佳實施例之詳細 圖1顯示一具有一用於與將操作之指示模組2(此處為一 透鏡2)製造半導體之縮微平版印刷投影曝光物鏡丨之光學 系統之概略圖。此透鏡2之操作在此情形中預計藉由例如 可為電驅，設計之二個致動器3，4來予以實施。 。。一致動斋3，4各有一檢測器5，係設計如一增量檢測 裔，其=出關於已發生之位移，或至少致動器3，4之相對 位移之育訊，並且其通過對應控制線路6發出資訊至各別 =士器元件7或馬達調節器8。透過對應連接元件，馬達調 即态也對系統供給操作致動器3，4所需要之功率L，並且 其透過另外之線路9，例如匯流排系統9，連接至一資料 理單元10。此資料處理單元10可連接至就本身而言為已 =，且藉其可規定設定點值或類似者之另外的外部組件 除了剛才所已說明之此操作鏈丨2外，該配置具有一莽 鏈1 3，其同樣通過一匯流排系統，可能為同一匯流排I 9，而連接至資料處理單元丨〇。此獲取鏈〗3基本上由二、 測崙1 4 ’ 1 5所組成，其予以在二不同空間方向設計為‘錄

519573 五、發明說明（6) ，鏡2之位置，以及另外功能電子零件， 解調單元，或類似者。 放大心 根據在導言中所說明之方法，致 2在不同空間古a 4現在此使透鏡 "，18(概：：移，為了該目的’可有機械傳動元件 者。在已#鼓叙 其例如予以設計如拉桿配置或類似 測，，15記錄透鏡2之確切位置，並予以報J至= ^ 二::果所希望之設定點位置尚未與感測器“二 3，，4之方ΊΪ位置完全相同，則資料處理單元10藉致動器 驟’直到已至少在可接受容限之範圍内達成錢 點位置。 I主 < 叹疋 ^現在顯示速度側繪19之曲線圖，其為在透鏡 犄藉致動器3或4所執行者。在此處所示之情形，利用電 =致動器3 ’ 4，可例如藉一施加至致動器之對應電壓側… 繪，來規定此速度側繪19。在其他類型致動器，例如 致動器之情形中，將會需要產生對應之壓力侧繪，並將= 送出至致動器。原則上，此對該方法並不重要，只要藉致 動器3，4執行此種速度侧繪1 9。 曰 請蒼照圖2中在速度/時間曲線圖所示曲線之實施例，少| 數的此種速度側繪1 9將供藉由舉例方式所選擇之各 1 進行說明。 ^ $ 在設定點位置與感測器14，15所確定之實際位置之間 很大差異時，選擇一第一速度側繪2〇。速度側繪2〇在此情

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519573 五、發明說明（7) 形中，係由一自初始速度（此處為〇) -用於，理料以操作之*部份路徑之m度2 以及一隨後下降至最後速度之速度梯产 =速度22， 殊例證性具體例中，初始速度 ^ 冓成。在此特 原則上，特別是在叙铲y从 速又均為〇。然而’ 原去特別疋在動恕知作之情形中，其也可A W姓 作所達到之最後值或初始值，A 了為稭先則刼 在另一方面也可為非常不π . 不同於0’及 一很小最後R，亦即例如-很大初始速度及 度側賴係由—报遠較為㈣ 一，'接其後下降之梯度26所構成。例 J度25及 藉致動器3，4之方法來行進—很小路徑區段預计 側繪2 4為適當的。 τ 此種速度 代大欠估叶所希差，又疋點位置之方法。在此情形 上假設在資料處理單元1 〇所規定之路徑輪入S.盥在系；^ ΐ i ϊ t ΐ輸出、之間所實際存在之關係為絕非線性， 至乂在此處將予以操作之數量級範圍中，豆動 情形為幾毫微米，而非依循此處意在作為實== 27 ’並且供此特殊情形為固定。 〜例所不之曲線 予iL欠艮概略而言，此曲線27可藉直線補償線糊•丨· L立置Π。供將行達到之設定點位置3~，因此適 用位置Sl，依循直線補償線路28，藉路徑區段 =一第一操作。然而，由於曲線27 ’此位心依希望 徂趴、tpcum ’而是代之為達到實際位置\actuai。通過莽

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五、發明說明（8) 取鏈1 3，感測器1 4，1 5確定所達到之位置Si不對應於設定 點位置Ssetp〇int。使用一另外速度側繪1 9，該致動器3，4然 後應用校正路徑△ S2，如從點Sl所見，其在本案情形為〜 运小於△ Si，並為負設計。 在已達到位置S2之後’查證透鏡2之實際位置現在為位 置之事實。.此位置也不同於所希望之設 定點位置SsetpQint，並且資料處理單元10引起一重新校 正，係藉路徑區段△ S3至位置ss，其依次根據曲線27來對 應於位置s3actual。 在此處所說明之例證性具體例，係重複以上所說明之步饞 驟’直到利用位置S5_al達到設定點位置\_。-。 夕 如在曲線圖可看出’由於在Sin與sQut間之函數依循一種 至少概略線性關係’邊路控區段△ S〗至△ s5分別變成較 小，並且在每一情形改變其符號。通過此種迭代大致估 計，因此可很快速到達透鏡2之所希望之設定點位置 Ssetp〇int，以同時供調整目的及供動態操作，係均藉由在圖i 中所示之配置。 該方法從而允許一種類型之"自動學習，，操作，由於迭代 步驟隨方法進行而變成較小，其依次進一步增強方法之快 速實施。 此外，在資料處理單元1 〇使用儲存設施，也可儲存所已 進行之操作’並且’使用籍此方法所獲得之值，使初始值 之選擇最佳化而供隨後操作。在此方式中，也可就操作或 調整，特別是關於定時方面獲得另外諸多改進，及將達成

519573 五、發明說明（9) 之位置準碟度。

元件編號之說明 1 縮 微 平版印刷投影曝光物鏡 2 模 組 ，透鏡 3 致 動 器 4 致 動 器 5 檢 測 器 6 控 制 線路 7 放 大 器元件 8 馬 達 調節器 9 線 路 ，匯流排系統 10 資 料 處理單元 11 外 部 組件 12 操 作 鏈 13 獲 取 鏈 14 感 測 器 15 .感 測 器 16 放 大 器 17 機 械 傳 動 元 件 18 機 械 傳 動 元 件 19 速 度 側 繪 20 第 一 速 度 側 繪 21 速 度 梯 度 22 固 定 速 度

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C:\2D-CODE\91-02\90128467.ptd 第15頁 519573 圖式簡單說明 在隨附申請專利範圍之其餘部份及以下藉助於附圖所提 出之例證性實施例，可發現本發明之另外諸多有利組態 ，其中： 圖1顯示一種用於實施該方法之配置之示意平面圖； 圖2顯示根據該方法之速度側繪 < 飞例；以及 圖3顯示藉助於曲線圖之關於一 ’一施例之該方法之 一種可能實施。

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Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1方：種在次微米範圍之光學系統中模組 之方法，該模組或組件藉至少_功私„„ A二動心铩作 器具有用 乂 一致動态予以位移，該致動 组件# / ；疋 / /、相關路徑位移之檢測器，該模组戋 位置係由至少二感測器所確定，該感測器及致動i 器將至少-機械脈衝施加在模連^以及藉致動 脈衝之定時，為了㈣：用ί;::心可仔細改變 致動器之你# 兮别+用日守變型速度側繪來實施 設定點位置（^，以/而%p，，側繪係相對於模組或組件之 在已執行I斤確定位置（s，tuai)之函數， (s一) Λ1 新確定模組或組件之該位置 n )’以及重複上述方法牛驟 + 之所希望位fμ 直到達到模組或組件 且、^setpoint J 〇 至少1 =範圍第1項之方法，其中，該速度側緣有 之速度梯产，^发度上升之速度梯度，及一下降至最後速度 改變。又一之斜率係根據仍將行進之路徑區段予以 最範圍第2項之方法，其中，該初始速度* 別νππΐ範圍第1項之方法，其中，該等致動器分 達，俾產生ϋ予以操作，將對應之電壓側繪施加至馬 处度側繪。 移分別經由：：：圍第t項之方法，其中，該等馬達之位 測器予以限制二一檢測器，如一在每一該等馬達之增量檢

   90128467.ptd 第17頁 519573 六、申請專利範圍 """—一 一— ί申請專利範圍第1項之方法，其中，該等感測器經 由"平里儀态，放大斋，作為一獲取鏈予以連接至一電子資 料，，單元，以及其中，該等致動器與其諸檢測器同樣經 由泎里儀裔，放大|§，作為一操作鏈予以連接至藉其控制 程序之電子資料處理單元。 ϋ申請專利範圍第1項之方法，其中，該等感測器經 、由烀i儀裔，放大，作為一獲取鏈予以連接至一電子資 料，，單元，以及其中，該等致動器與其諸檢測器同樣經 由"平里儀為'’放大為’作為一操作鏈予以連接至藉其調節 程序之電子資料處理單元。 8 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中，該資料處理單 有儲存設施，在其中係儲存已執行之速度側繪來作為 設定點/實際位置之函數，採用此記憶體資料以影響隨後 之速度側繪。 9 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中，該資料處理單 =^有儲存設施，在其中係儲存已執行之速度側繪來作為 設定點/實際位置之函數，採用此記憶體資料以影響隨後 之速度側繪。 10 · 一種在次微米範圍之光學系統中模組或組件調整之 方法’模組或組件藉至少二致動器予以位移，該致動器具 有用方、確疋至少其相關路徑位移之檢測器，該模組或組件 ^位f係由至少二感測器所確定，該感測器及致動器與其 檢T器以一種控制回路之方式彼此連通，以及藉致動器將 至少一機械脈衝施加在模組或組件，其中可仔細改變脈衝

   、、申請專利範圍 i定時，為了該目的 器之知 π j必ϋ π，利用一時變型速度側繪來實施致動 點位置(移，該時變型―速度側繪係相對於模組或組件之設定 ， SSetPQint )來限定為所確定位置（S,tual )之函數 (Snactual ^ ^ ^*新確定模組或組件之位置 所希望位^ ς複上述方法步驟，直到達到模組或組件之 星、〇setpoint 」° 1 1 ·如申請專利範圍第 具有至少一自如如、#痒 、 / ，/、中，該速度側繪 迷度之速产梯产上升之速度梯度，及一下降至最後 以改變。又弟又，η之斜率係根據仍將行進之路徑區段予 1 2·如申請專利範圍第i J項 方 及最後速度均為零。 M之方法其中，該初始速度 如申請專利範圍第1〇項之方法，1 刀別經由電動馬達予以操作，將對，邊4致動為 等馬達，梭# ^# 將對應之電壓側繪施加至該 1沒’俾產生速度側繪。 牙夕刀別經由至少一檢測器，如一 檢測器來予以限制。 β寻馬達之★曰里 J5.如，請專利範圍第i。項之方法，其中，該等感測器 夏儀器’放大器，作為一獲取鏈予以連接至一電子 c單元，及其中該等致動器與其諸檢測器同樣經由 序：:放大器，作為一操作鏈予以連接至藉其控制程 序之電子資料處理單元。 16.如申請專利範圍第1。項之方法’其+，該等感測器

   90128467.ptd 第19頁 519573 六、申請專利範圍 經由評量儀器，放大器，作為一獲取鏈予以連 資料處理單元，及其中該等致動器與其諸檢測 ^電: 評量儀器，放大器，作為一操作鍵予以連接至^盆$亡由 序之電子資料處理單元。 胃，、㉟即程 17.如申請專利範圍第15項之方法，其中， 單7C具有儲存設施，在其中儲存已執行之逮、洛处理 設，/實際位置之函數’採用此記憶體資影曰宋二為 之速度側繪。 A〜普Ik後 18_如申請專利範圍第16項之方法，其中，次 :2有，存設施，在其中儲存已執行之迷度側V來'作理為 位置之函數，㈣此記憶體資料以影響隨1 1 9. 一種在次微米範圍之縮微平版印刷投 ，組件動態操作之方法，該模組或組；藉曝至先= ::二多’該致動器具有用於確定至少其相關路徑位移 之核測益，該模組或組件之位置係由至少二感測器所確 定，該感測器及致動器與其檢測器以一種控制回路之方式 彼此連通，以及藉致動器將至少一機械脈衝施加在模組或 =件，其中可仔細改變脈衝之定時，為了該目的，利用一 %、又型速度側繪來實施致動器之位移，該時變型速度係相 對於模組或組件之設定點位置（L一）來限定為所確定位 置)之函數，在已執行速度側繪後，重新確定模組 或組件之位置（SnW⑷），以及重複上述方法步驟，直到達 到模組或組件之所希望位置（s )。 -13· v setpoint ^

   519573 六、申請專利範圍 2 0.如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，速度側繪具 有至少一自初始速度上升之速度梯度，及一下降至最後速 度之速度梯度，其之斜率係根據仍將行進之路徑區段予以 改變。 2 1.如申請專利範圍第2 0項之方法，其中，該初始速度 及最後速度均為零。 2 2.如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，該等致動器 分別經由電動馬達予以操作，將對應之電壓側繪施加至該 等馬達，俾產生速度側繪。 2 3.如申請專利範圍第2 2項之方法，其中，該等馬達之 位移分別經由至少一檢測器，如一在每一該等馬達之增量 檢測器來予以限制。 2 4.如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，該等感測器 經由評量儀器，放大器，作為一獲取鏈予以連接至一電子 資料處理單元，以及其中，該等致動器與其諸檢測器同樣 經由評量儀器，放大器，作為一操作鏈予以連接至藉其控 制程序之電子資料處理單元。 2 5.如申請專利範圍第1 9項之方法，其中，該等感測器 經由評量儀器，放大器，作為一獲取鏈予以連接至一電子 資料處理單元，以及其中，該等致動器與其諸檢測器同樣 經由評量儀器，放大器，作為一操作鏈予以連接至藉其調 節程序之電子資料處理單元。 2 6.如申請專利範圍第24項之方法，其中，該資料處理 單元具有儲存設施，在其中儲存已執行之速度側繪來作為

   90128467.ptd 第21頁 六、申請專利範圍 石又疋點/實際位置” 之速度側繪’、。 函數’採用此記憶體資料以影響隨後 ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ t # 4 ,ι 設定點/實際位置、在其中儲存已執行之速度側繪來作為 之速度側^會"。 之函數，採用此記憶體資料以影響隨後 2 8 · 一種在次微米誌 模組或組件調敕之 圍之縮微平版印刷投影曝光物鏡中 以位器：：田該模組或組件藉至少二致動器予 測器，該模组或电；：用於確定至少其相關路徑位移之檢 感測器及致動哭盘：ί位置係由至少二感測器所確定，該 、—動Ρσ，、，、杈測器以一種控制回路之方式彼此連 =，以及藉致動器將至少一機械脈衝施加在 其中可仔細改變脈衝之定時，為了該目的，利用=型 速度侧繪來實施致動器之位移，該時變型速度側繪係相對 於模組或組件之設定點位置（ssetPQint)來限定為所確θ定位置 (Snaetual)之函數，在已執行速度侧繪後，重新確定模組或 組件之位置（Snactual) ’以及重複上述方法步驟，直到達到 模組或組件之所希望位置（Ssetpc)int)。 2 9 ·如申請專利範圍弟2 8項之方法’其中，該速度側繪 具有至少一自初始速度上升之速度梯度，及一下降至最後 速度之速度梯度，其之斜率係根據仍將行進之路徑區段予 以改變。 3 0.如申請專利範圍第2 9項之方法，其中，該初始速度 及最後速度均為零。

   90128467.ptd 第22頁 519573 申吕f專利範圍 --- 等馬達’俾產生速度侧繪。 3 2·、如申請專利範圍第31項之方法，其中，該等馬達之 口別經由至少一檢測哭· ， _ ·該等馬達之增量 八^\如申請專利範圍第28項之方法，其中，該等致動器 由電動馬達予以操作，將 侧繪施加至該 4馬達’俾產生速度侧綸。 η別經由至少-檢測器，如」在’每 檢測器予以限制。 妳3九如曰申清專利範圍第28項之方〉去，置中，該等感測器 器，放大器，作為-獲取鏈予以連接至-電子 崾由；旦：：：：其中，1亥等致動器與其諸檢測器同樣 制程序之電子資料處理單；為—知作鏈予以連接至藉其控 3 4 ·如申睛專利範圍第2 8項 經由評量儀器，放大器，作為—庐取4: 該等感測器 資料處理單元，以及其中“;等;:=予以連接至-電子 經由評量儀器，放大器，作工=:與其諸檢測f同樣 節程序之電子資料處理單元:木 予以連接至藉其調 單3二，利範圍Λ33項之方法，其中，該資料處理 中儲存已執行之速度側繪來作為 狄疋點/貫際位置之函數，採 又 水彳乍為 之速度側繪。 °思體貢料以影響隨後 36·如申請專利範圍第34項 單元具有儲存設施，在其中儲存方已V其中、，該資料處理 設定點/實際位置之函數，採用 仃之速度側繪來作為 之速度側繪。 &用此4體資料以影響隨後

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