TWI228643B - Driving apparatus for driving an object along a guiding plane in X and Y directions, exposure apparatus using the same, and device manufacturing method using the exposure apparatus - Google Patents

Description

1228643 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於驅動裝置，曝光裝置及元件製造方 法，尤關於使一物體沿X和Y方向移動的驅動裝置，倂有 驅動裝置的曝光裝置，以及使用曝光裝置之元件製造方 法。 【先前技術】 用來製造諸如一半導體裝置的裝置之典型曝光裝置 包括一步進及重複曝光裝置（亦稱爲步進器），其將母體 (十字線或光罩）圖案投射在一基板上的多個曝光區，並 依序將圖案移轉到曝光區，同時使基板（諸如晶圓或玻璃 基板）和重複步進移動和掃瞄曝光的一步進/掃瞄曝光裝 置（亦稱掃瞄器）步進，以依序將母體圖案移轉到曝光 區。在這些曝光裝置中，步進/掃瞄曝光裝置僅使用曝光 光源的相當靠近投影光學系統光軸的一光組件，其係藉由 限制曝光光源通過一縫隙，因此，掃瞄器能在較大張角下 對細緻圖案進行較高精度曝光。 這些曝光裝置有一階段裝置或驅動裝置（晶圓站或 光罩站）’使晶圓和光罩在高速下移動並使二者對齊。當 在一曝光裝置中驅動一站，該站之加速度/減速度需要產 生初始力之反作用力，此反作用力傳到站表面板造成表面 板之振動’這些振動造成曝光裝置機構內部自然振動，產 生高頻振動，可能干擾高速高精度對齊。 -5- (2) 1228643 爲了解決上述與反作用力有關的問題，已有一些建 議提出，例如日本專利公開案第5 - 7 7 1 2 6號中所揭 示之裝置採用一種系統，其中將站驅動的一線性馬達的定 子被支撐在獨立於表面板的一地板上，以防止因反作用力 產生的站表面板振動。日本專利公開案第5 - 1 2 1 2 9 4號中所揭示之裝置採用一種系統，其中一致動器對產生 在支撐一晶圓站和投影透鏡的一機器架體水平方向之力施 加一個等於將站驅動時產生的反作用力的補償力，因而降 低因反作用力產生的站表面板振動。 雖然上述任一種傳統裝置中站裝置本身之擺動可減 少，將站驅動時產生的反作用力係直接傳到地板或經由大 致上與地板一體的一構件而傳到地板，地板因而振動，造 成在曝光裝置周圍的設備振動並因而對設備造成不良影 響。一般而言，供曝光裝置放置的地板自然頻率爲2 0 -40Hz ，當自然振動因曝光裝置運作而產生，對周邊設 備會產生負面影響。 近來，站之加速度隨著處理速度（生產率）增加而 增加，例如在一步進/掃瞄曝光裝置中，站之最大加速度 對光罩站而言爲4 G，對晶圓站而言爲1 G。另外，站之 質量隨著光罩及基板尺寸增加而增加，爲此，由 < 移動件 質量> X <加速度 > 界定的驅動力變得非常大，其反作用 力變得巨大，由於反作用力增加，因反作用力引起的安裝 地板動變得不可忽略。 另外，裝置的尺寸明顯增加，要放置大量生產設備 -6 - 1228643 (3) 的製造廠佔地增加而明顯成爲問題，進一步言之，若從某 些設備傳到地板之振動大，設備之間距離須增加以防其他 設備受到動影響，結果，設備所佔面積變得非常大。 鑒於上述背景，本發明人考量一種在以包含一可動 件和一定子的一電磁致動器來將可動部驅動的一驅動裝置 中有效的方法，其中使用一定子做爲反作用力中和器，其 接受從可動部來的驅動反作用力。 【發明內容】 本發明係基於上述考量，且目的在於消除驅動物件 時所產生的反作用力或減低其效應。 依據本發明第一態樣，其提供一種沿一導引表面在 X和Y方向將一物件驅動之驅動裝置，此驅動裝置包括在 X方向將物件驅動的一第一致動器，在Y方向將物件驅動 的一第二致動器，以及控制該第一致動器和該第二致動器 的一控制器。第一致動器和第二致動器各有受到將物件驅 動產生的反作用力而移動的一個反作用力中和器，進一步 g之’在將位於一第一位置的物件移到一第二位置並將物 件停止時，控制器控制第一致動器和第二致動器，使得物 件在連結弟一位置和第一·位置的一條直線上移動。 依據本發明一較佳實施例，反作用力中和器最好包 括做爲第一致動器定子的一第一反作用力中和器以及做爲 第二致動器定子的一第二反作用力中和器。 依據本發明一較佳實施例，控制器最好控制第一致 -7- (4) 1228643 動器和第二致動器，使得第一致動器將物件加速的加速期 間與第二致動器將物件加速的加速期間重合，而且第一致 動器將物件減速的減速期間與第二致動器將物件減速的減 速期間重合。 依據本發明一較佳實施例，驅動裝置最好更包括例 如將第一反作用力中和器驅動的一第三致動器，以及將第 二反作用力中和器驅動的一第四致動器，控制器控制該第 三致動器和該第四致動器，以消除驅動物件時所產生的反 作用力或減低反作用力效應。或者控制器控制第三致動器 和第四致動器，以消除驅動物件時所產生的動力反作用力 或減低動力反作用力效應。舉例言之，控制器控制第一、 二、三、四致動器，使得該第一和第二致動器將物件加速 的加速期間與第三和第四致動器將第一和第二反作用力中 和器加速的加速期間重合，而且第一和第二致動器將物件 減速的減速期間與第三和第四致動器將第一和第二反作用 力中和器減速的減速期間重合。 依據本發明一較佳實施例，最好第一致動器安排在 物件的- Y方向側和+ Y方向側，而且第二致動器安排在 物件的一 X方向側和+ X方向側。 依據本發明一較佳實施例，最好第一致動器安排在 物件的- Y方向側和+ Y方向側，而且第二致動器安排在 物件的- X方向側和+ X方向側，而且裝置更包括分別將 一對第一致動器的第一反作用力中和器驅動的一對第三致 動器以及分別將一對第一致動器的第一反作用力中和器驅 -8 - 1228643 (5) 動的一對第四致動器。控制器控制該對第三致動器和該對 第四致動器，以消除驅動物件時所產生的反作用力或減低 反作用力效應。或者控制器控制該對第三致動器和該對第 四致動器，以消除驅動物件時所產生的動力反作用力或減 低動力反作用力效應。 依據本發明第二態樣，其提供一種沿一導引表面在 X和Y方向將一物件驅動之驅動裝置，包括在X方向將物 件驅動的一第一致動器，在Y方向將物件驅動的一第二致 動器，以及控制第一致動器和第二致動器的一控制器。第 一致動器有受到將物件驅動產生的反作用力而移動的一個 第一反作用力中和器，而第二致動器有受到將物件驅動產 生的反作用力而移動的一個第二反作用力中和器。在將位 於一第一位置的物件移到一第二位置並將物件停止時，控 制器控制第一致動器和第二致動器，使得第一和第二致動 器用來驅動物件之驅動力以及由第一位置座標和第二位置 座標獨特界定的一動力反作用力得以產生。 依據本發明第三態樣，其提供一種曝光裝置，包括 上述驅動裝置構成一基板站來驅動包括一夾頭來握持一基 板的構造，其中圖案經由一投影光學系統投影在基板上。 依據本發明第四態樣，其提供一種半導體元件或類 似物之元件製造方法，包括以一光敏劑將一基板被覆之步 驟，以上述曝光裝置使基板曝光之步驟，以及使基板顯影 之步驟。 在閱讀下文並參照所附圖式之下將可了解本發明之 (6) 1228643 其他特徵和優點，其中所有圖式以相似標號標示相同元件 或類似元件。 【實施方式】 接著將參照所附圖式說明本發明的一較佳實施例。 圖4 A和4 B分別爲本發明一較佳實施例的曝光裝 置的晶圓站之平面圖和剖面圖，其使用致動器的定子做爲 反作用力中和器來接受從一可動元件來的驅動反作用力。 圖4 A和4 B中，一晶圓夾頭3 1和測量位置的條 鏡5 0，5 1設在一頂板3 0上，晶圓夾頭3 1真空夾住 及握持身爲要被對齊的物件的一晶圓，條鏡5 0，5 1將 一雷射干涉儀（未示出）發出的測量光反射。頂板3 〇藉 由一光重量補償器（未示出）飄浮而不與X - Y滑件3 8 不接觸，光重量補償器使用一磁鐵且在六個軸向有六度自 由。一個在頂板3 0與X - Y滑件3 8之間產生一驅動力 的一致動器將頂板3 0在六個軸向（X，Y，Z和它們的 轉動方向）靈敏移動，爲了在六個軸向靈敏驅動，在X方 向有二個線性馬達，在Y方向有一個線性馬達，在Z方向 有三個線性馬達，以做爲致動器。若這二個X方向靈敏移 動線性馬達在相反方向驅動，頂板3 0可繞Z軸（β方 向）被驅動，藉由調整三個Ζ方向靈敏移動線性馬達之驅 動力，頂板3 0可繞X軸（ω X方向）和γ軸（ω Υ方 向）被驅動。在X - Υ滑件3 8側面設有做爲靈敏移動線 性馬達定子的一條線圈，而在頂板3 0側面設有做爲靈敏 -10- (7) 1228643 @重力線性馬達可動元件的一個永久磁鐵。 X - Y滑件3 8經由一空氣軸承（靜壓軸承） 3 5 a被一X導桿2 8和一 Y導桿2 9導引，X — Y滑件 3 8經由一空氣軸承（靜壓軸承）3 5 b而在一參考結構 4上表面的Z軸方向被導引。 線性馬達的可動元件（磁鐵）2 6 ，1 2 6， 2 7 ’ 1 2 7組裝在X導桿2 8兩端和一 Y導桿2 9兩端 附近’在一控制器1 〇 〇控制下使電流通過二X軸線性馬 達定子和二Y軸線性馬達定子（線圈）2 4，1 2 4， 2 5 ’ 1 2 5 ，而產生洛倫兹力（Lorentz force)，因而 將X導桿2 8在Y方向驅動並將Y導桿2 9在X方向驅 動。二X軸線性馬達定子和二γ軸線性馬達定子（線圏） 2 4，1 2 4，2 5，1 2 5經由空氣軸承（靜壓軸承） 3 4而在一參考結構4上表面的Z軸方向被導引，且在X 方向和Y方向有自由度。 做爲反作用力中和器和致動器的線性馬達定子 24，124，25，125 以下分別稱爲 yr，yl， X B，X F 〇 在控制器1 0 0控制下，線性馬達定子2 4， 1 2 4被線性馬達定子控制線性馬達3 2，1 3 2在Y方 向驅動，類似於此，線性馬達定子2 5，1 2 5在控制器 1 〇 0控制下被線性馬達定子控制線性馬達3 3，1 3 3 在X方向驅動。 接著參閱圖4 A和4 B說明本發明的背景，將解釋 -11 - (8) 1228643 X - Y滑件3 8僅在X方向移動，Y座標爲0之情況。當 γ導桿2 9在X方向驅動被洛倫兹力驅動，一力經由靜壓 軸承3 5 b在X方向施加在X - γ滑件3 8上，以下X -Y滑件3 8和Y導桿2 9之組合將稱爲一 X可動部。當X 可動部加速/減速，因加速/減速產生的一反作用力對X 軸線性馬達2 5 ，1 2 5作用。 由於X軸線性馬達2 5 ，1 2 5被靜壓軸承3 4支 撐而可在X和Y方向移動，反作用力使X軸線性馬達 25 ，125在X方向移動，其移動時之加速度和速度取 決於X軸線性馬達2 5 ，1 2 5質量和X可動部質量比 率，例如，假如X軸線性馬達2 5，1 2 5質量爲每件 2 0 0公斤，而X可動部質量爲4 0公斤，則其質量比率 爲1 0 : 1 ，因此X軸線性馬達2 5 ，1 2 5和X可動部 之加速度和速度比率亦爲1 0 : 1。當X軸線性馬達 2 5 ，1 2 5依此方式在X方向移動，施加在X軸線性馬 達2 5的X方向反作用力未傳到參考結構4，此亦適用X - Y滑件3 8僅在Y方向被驅動而X座標爲〇之情況。 然而，若X - Y滑件3 8在X方向和Y方向被驅 動，亦即二維，從一動力分量來的驅動反作用力（以下稱 爲動力反作用力）產生了，因此無法如上述般簡單地消除 反作用力，舉例言之，當X — Y滑件3 8被二維驅動，亦 即在X方向和Y方向被驅動，必須考慮控制方法，其中有 彼此獨立的X方向控制系統和Y方向控制系統，而且X方 向驅動分布和Y方向驅動分布永遠呈現最大加速度和最大 -12- 1228643 Ο) $度，以生產率爲優先。 在此控制方法中，當X - γ滑件3 8要在圖5中所 — Y平面從A點移到B點，其使用圖6 A和6 B中之 X方向驅動分布和Y方向驅動分布來驅動X - Y滑件 3 8，當站裝置或驅動裝置的最大加速度爲1 G且最大速 度爲1 m/s，X - Y滑件3 8也被驅動以使圖6 A和6 B 的}C方向驅動分布和γ方向驅動分布分別呈現最大加速度 1 G且最大速度1 m/s。 若以圖6 A和6 B中之X方向驅動分布和Y方向驅 S力分布來驅動X — Y滑件3 8，則X — Y滑件3 8軌跡如 ® 5所示，在移動期間，當X — γ滑件3 8靠近點A， B ’ C時產生一驅動力。

此時，做爲反作用力中未I器之線性馬達定子2 4 (Y R )，25(XB)，124(YL)，125(X F )移動以消除驅動力，反作用力中和器接收不同反作用 力分量，視X - Y滑件3 8位置而定，亦即，由於施加在 x導桿2 8 (其接收並傳遞Y方向驅動反作用力）的動力 反作用力依據X - Y滑件3 8 X座標改變，反作用力中和 器1 2 4 ( Y L )接收的反作用力分量和反作用力中和器 2 4 ( Y R )接收的反作用力分量有差異，同樣地，由於 施加在Y導桿2 9 (其接收並傳遞X方向驅動反作用力） 的動力反作用力依據X 一 γ滑件3 8 Y座標改變，反作用 力中和器1 2 5 ( X F )接收的反作用力分量和反作用力 中和器2 5 ( X B )接收的反作用力分量有差異。 44 ή -13- (10) 1228643 進一步言之，圖5中，由於x 一 γ滑件3 8驅動啓 始位置在原點的+ χ方向和+ γ方向，X導桿2 8和γ導 桿2 9依據X — γ滑件3 8的位置改變，因此，對於χ — Υ滑件3 8被驅動且移動軌跡如圖5所示時所產生的動力 反作用力而言，由於χ _ γ滑件3 8在X驅動和γ驅動的 任意位置被加速和減速，加速和減速時產生的動力反作用 力和並不等於〇。 加速和減速時產生的動力反作用力和並不等於〇之 事實意謂著若反作用力中和器ΧΒ，XF，yl，yr移 動而完全消除包含動力分量的驅動反作用力時，反作用力 中和器ΧΒ ’ Xf，YL，YR的移動速度係如圖6C -6F所示，而且反作用力中和器χβ，χρ，YL，YR 無法停止，換言之，不可避免地反作用力中和器有有效行 程，因而難以完全消除動力反作用力。 接著將介紹本發明的較佳實施例，其考慮圖4中的 X — Υ滑件3 8從圖1中座標系統的任意點a ( X丄， y i )移到點B ( χ 2，y 2 )之情況，座標系統的原點 (0，0)設定爲没有產生反作用力中和器（ΧΒ， XF，YL，YR) 24，124，25，125 之動力 反作用力之點。在圖4的驅動裝置中，X — γ滑件3 8所 在之點爲原點（0 ，0 )。 依據本發明較佳實施例，使X - Y滑件3 8在X方 向移動的線性馬達（2 5，2 7，1 2 5，1 2 7 )驅動 分布以及使X - Y滑件3 8在Y方向移動的線性馬達（ -14- (11) 1228643 24，26， 124， 126)驅動 (亦即同步），而且使X - γ滑件3 性馬達（2 5 ，2 7，1 2 5，1 2 X - Y滑件3 8在Y方向移動的線性 124 ’ 126)驅動分布的減g 步）。控制器1 0 0根據圖2 A和2 布以及Y方向驅動分布來控制X方向 25，27，125，127)和 Y (24，26，124，126)， 3 8。控制器1 0 0使X方向驅動的 27，125 ，127)和Y方向驅 24，26， 124， 126)彼此 t 1期間使X — Y滑件3 8加速，此 性馬達和Y方向驅動的線性馬達之加 點到B點的向量A B vee相等，請注 VEC來表示向量。 圖2 A和2 B中從t i到t 2期 器1 0 0控制X方向驅動的線性馬達 馬達，使其在等速下操作，使得X -點B之間等速移動。 圖2 A和2 B中從t 2到t 3期 器1 0 0使X方向驅動的線性馬達和 達彼此同步，而且在t 2到t 3期間‘ 速，此時，X方向驅動的線性馬達和 分布的加速期間重合 8在X方向移動的線 7)驅動分布以及使 馬達（2 4，2 6， I期間重合（亦即同 B中的X方向驅動分 驅動的線性馬達（ 方向驅動的線性馬達 因而驅動X - Y滑件 線性馬達（2 5， 動的線性馬達（ :同步，而且在t 〇到 時，X方向驅動的線 速度合力永遠與從A 意說明書中將以下標 間爲等速期間，控制 和Y方向驅動的線性 Y滑件3 8在點A和 間爲減速期間，控制 Y方向驅動的線性馬 使X - Y滑件3 8減 Y方向驅動的線性馬 -15- (12) 1228643 達·之減速度合力永遠爲B A vee，亦即與加速度向量 A B 方向相反。

如上所述，依據本發明較佳實施例，X方向驅動的 線性馬達的驅動分布和Y方向驅動的線性馬達的驅動分布 在加速期間重合（亦即同步），而且X方向驅動的線性馬 達的驅動分布和Y方向驅動的線性’馬達的驅動分布在減速 期間重合（亦即同步），因而將X - Y滑件3 8驅動X -γ滑件3 8從A點筆直地移到B點如圖1所示。 在這.些驅動狀況下，依據圖2 A和2 B的驅動分布 將X - Y滑件3 8從A點移到B點時所產生的驅動力 F （t )以下列方程式表爲向量時間函數··

VCC

AB

F(t) …⑴ 進一步言之，施加在X - Y滑件3 8上的驅動力 F （ t )係從點A朝點B的單位向量乘標量函數而

得。 接著將考量此時所產生的動力反作用力，施加在Y導 桿2 9的動力反作用力；T由方程式（2 )表示·· (2) 施加在X導桿2 8的動力反作用力Γ χ 由方程式 (2 )表示： 7x{t)^-x{t)F{t)sine ⑶ -16- (13) 1228643 動力反作用力之合力r⑺由方程式（3 )表示： γ⑺=y(i) F ⑺ cos 0 - X (ί)尸(ί)_ =F(t)(y(t)cos6-x(t)sin6) ·. ·⑷ 其中 > y(t) = x(t)tan6 + b ..(5) 將式（5 )代入式（4 )中得到式（6 ) : % Y(t) = F(〇 ((χ (ί)ίαηθ-V- b) cosθ - x (t)sin〇) -F(t)bcos6 ...(6) 由於y ( t )通過點（x i，y i )，可由方程式 (7 )計算得到b : 將式（7 )代入式（6 )中得到式（8 ) : φ γ(ή = F(t)bcos6 =F it) (ji cos Θ - xxsine) ·.· (8) 以（xi，yi)和（X2，y2)代入式（8)中之 s i η Θ和c 〇 s Θ得到式（9 )：

〇）表示動力反作用力： -17- (14)1228643 ··· (ίο) ^(x2-xl)2 + (y2-yl)2 依據本發明較佳實施例之驅動方法，動力反作用力 r (t)爲常數乘以驅動力f ( t )，而常數爲申驅動啓始位 置A和停止位置B之座標所獨特界定。 F ( t )爲使X - Y滑件3 8從A點開始移動到B 點停止之驅動力，此時X - Y滑件3 8的向量A B ve。之 標量函數爲如圖3 B所示者。 因此，爲常數乘以驅動力F ( t )之動力反作用力 T (t)係由圖3 C中所示的時間函數所表示，而受到動力反 作用力而移動的反作用力中和器移動速度則應如圖3 D所 示。如圖3 D所示，依據本發明較佳實施例之驅動方法， 反作用力中和器移動速度最後爲0，而總是能使反作用力 中和器停止。 另外，接著將介紹將動力反作用力7 (t)分布到反作 用力中和器內以完全消除X - Y滑件3 8驅動力之方法。

在圖4的驅動裝置中，由於反作用力中和器各包括 一線性馬達定子，因此使用四個個別的反作用力中和器 X B (25) ，XF(125) ，YR(24) ，YL (12 4) ° 首先，可以反作用力中和器XB (25)和XF (1 2 5 )來消除X方向驅動反作用力分量，設Fx (t )爲X — Y滑件3 8的驅動力F vee ( t )之X方向 分量，F X ( t )爲二X線性馬達（定子2 5及可動件 4%4' -18- (15) 1228643 2 7組成的一對，以及定子1 2 5和可動件1 2 7組成的 一對）之驅動力’其反作用力爲一 F x ( t )。包含X軸 線性馬達定子的反作用力中和器（X B ) 2 5和（X F ) 12 5受到又方向的反作用力一？\(1)，設Fxf (t)爲施加在反作用力中和器（XF) 12 5之力’且 設F X B ( t )爲施加在反作用力中和器（X B ) 2 5之 力，若下列方程式（1 1 )成立，則可消除X方向的反作 用力分量。

Fx (ή 二-[Fxf (t) + FXB (t)、 ...(11) 同樣地，可以反作用力中和器（Y L ) 1 2 4和 (YR) 2 4來消除Y方向驅動反作用力分量，設Fy (t )爲X — Y滑件3 8的驅動力F （ t )之Y方向 分量，F y ( t )爲Y線性馬達（2 5和1 2 6 )之驅動 力，其反作用力爲一 F y ( t )。包含Y軸線性馬達定子 的反作用力中和器（YL) 126和（YR) 26受到Y 方向的反作用力一 Fy(t)，設FYL(t)爲施加在反 作用力中和器（YL) 126之力，且設FYR(t)爲 施加在反作用力中和器（Y R ) 2 6之力，若下列方程式 (1 2 )成立，則可消除Y方向的反作用力分量。

Fy (〇 = (〇 + Fyr (0) . · · (12)

另外將考慮在動力方向的反作用力，圖7所示者爲在 動力方向的反作用力，如圖7所示，設r x(t)爲施加在X -19- (16) 1228643 導桿28的動力反作用力，21^爲又導桿28長度， ry(t)爲施加在Y導桿2 9的動力反作用力，2 Ly爲γ 導桿2 9長度，r x(t)和ry(t)由方程式（13)表示： = -(4 ⑺ + 心 W) 4 八⑺…(13) 由於動力反作用力r (0爲施加在X導桿2 8的動力 r x(t)和施加在Y導桿2 9的動力r y (t)之和，若下列方 程式（1 4 )成立，則可消除動力反作用力。 7(0 = 7,(0^^(0 =(〇 - PyR (0) Lx ^ (Fxb (0 - Fxf (ή) Ly ...(14) 依據本發明較佳實施例，在驅動X - Y滑件3 8之同 時，控制器1 0 0控制圖4中之線性馬達定子控制線性馬 達133 ，33 ，132，32，因而以由方程式（ 1 5 )給定的力來驅動包含線性馬達定子的反作用力中和 器 XF(125) ，XB(25) ，YL(124)， Y R (24)。依據式（1 5 ) ，X方向驅動的線性馬達 (2 5，2 7，1 2 5，1 2 7 )驅動分布的加速期間和 Y方向驅動的線性馬達（2 4，2 6 ，1 2 4，1 2 6 ) 驅動分布的加速期間彼此重合，而X方向驅動的線性馬達 (2 5 ，2 7，1 2 5 ，1 2 7 )驅動分布的減速期間和 Y方向驅動的線性馬達（2 4，2 6 ，1 2 4，1 2 6 ) 驅動分布的減速期間彼此重合。 -20 - (17) 1228643 心⑺=一(尽⑺—：Γ(ί) α) /2 (Ο = AFx (Ο + 7(0^)/2 FYL (0 = ^(Fy (0 + Ύ(0 β) /2 〜⑺= -(6(0-7(0/3)/2 反作用力中和器XF(125) ，XB( Y L ( 1 2 4 ) ，Y R ( 2 4 )是被線性馬達 33 ’ 132，32驅動以滿足式（15)， X方向之力由方程式（1 6)表示： - (Fx/r (’) + 尸划(〇) = /7^ ⑺ 亦即由於式（1 1 )成立，X方向之反作 完全消除，同樣地，施加在γ方向的力由方程 表示： - (4 ⑺ + ⑺)=6 ⑺ .· · 亦即由於式（1 2)成立，γ方向之反作 完全消除，另外，動力反作用力由方程式（1 -^{Fyl (〇 * (0) LX - (Fxb (0 ~ FXF (0) Ly =(J3LX + ocLy) · γ〇 . . . (18) βΚ + aL^l ...(19) 若α和々選定以滿足式（i 9 )，則式 立，而且可消除動力反作用力，例如若a和石 式（2 0 )給定’則動力反作用力只能在反 (YL) 124和（YR) 24之間分布。 …（15) 2 5)， ;1 3 3， 使得施加在 •·(16) :用力分量可 ‘式（1 7 ) (17) ;用力分量可 7 )表示： (1 4 )成 選定由方程 用力中和器 -21 - (18) 1228643 a-0 \p = l/Lx …(20) 如若α和A選定由方程式（2 1 )給定，則動力反作 用力只能在反作用力中和器（XF) 125和（XB) 2 5之間分布。 a^VLy β^Ο ...(21) 如若α和/3選定由方程式（2 2 )給定，則動力反作 用力只在反作用力中和器（XF) 125 ， (XB) 25 ， （YL) 124 和（yr) 24 之間分 布0

包含線性馬達定子的反作用力中和器X F，X B， Y L，Y R的驅動行程取決於反作用力中和器X F， XB，YL，YR重量與做爲X — Y可動部的χ — Υ滑件 3 8，X - Y滑件3 8上的頂板3 0，晶圓夾頭3 1 ，條 鏡50，5 1 ，X導桿28，和Y導桿29重量之比率。 如上所述，依據此實施例，驅動X - Y滑件3 8時產 生的反作用力，包括動力分量之反作用力，可在驅動裝置 內被完全消除。 進一步言之，依據本發明較佳實施例之驅動裝置，當 一可動件（包括X - Y滑件’頂板’晶圓夾頭等等之構 -22- (19) 1228643 造）沿著一導引表面在X和γ方向移動，亦即二維地移 動，將物件在X方向驅動的X方向致動器之加速期間與將 物件在Υ方向驅動的Υ方向致動器之加速期間彼此重合 (亦即同步），而且將物件在X方向驅動的X方向致動器 之減速期間與將物件在γ方向驅動的γ方向致動搭之減速 期間彼此重合（亦即同步）。如此在二致動器同時產生一 加速/減速力，使得物件可直線地從一驅動啓始位置移到 一停止位置，因此，在加速時產生的驅動反作用力之動力 分量和在減速時產生的驅動反作用力之動力分量相等’而 且即使反作用力中和器之移動完全消除包含一動力分量的 驅動反作用力，反作用力中和器可在有效行程內停止。 依據本發明較佳實施例，設F爲將物件在上述驅動裝 置中從座標（X i，y i )移到座標（X 2，y 2 )時產生 的一驅動力，藉由在旋轉方向將由下式表示的一動力反作 用力r分布在多個反作用力中和器中之數個時，動力反作 用力可完全消除或其效應可降低： ( \

r=F (λ/(义 2-A)2 + (：y2-;v!)2y 此外，例如在如圖4 A和4 B所示之具有四個反作用 力中和器（XF) 125， （XB) 25 ， (YL) 124， （YR) 24的驅動裝置中，當一物件 從座標（X 1 ’ y 1 )移到座標（X 2，y 2 )時，X方向 致動器的加速期間與γ方向致動器的加速期間彼此重合 -23- (20) 1228643 (亦即同步），而且X方向致動器的減速期間與γ方向致 動器的減速期間彼此重合（亦即同步），此造成二致動器 同時將物件加速/減速。設F爲物件此時之驅動力，在旋 轉方向的動力反作用力7由下式表示： \4ϊχ2 -χι)2^ (y2 ^ 設F χ F爲反作用力中和器X F的驅動力，設F x b爲 反作用力中和器XB的驅動力，設1?^11爲反作用力中和 器Y R的驅動力，設F Y l爲反作用力中和器γ L的驅動 力，設Fx爲一站的驅動力F的X方向反作用力分量，且 設F γ爲Y方向反作用力分量。移動物件時產生的在X方 向和Y方向的反作用力分量和動力反作用力分量可在驅動 裝置內完全消除而不漏到外面，其係利用分別使用線性馬 達定子控制線性馬達1 3 3，3 3，1 3 2，3 2的反作 用力中和器（XF) 125， （XB) 25 ， ( Y L ) 1 2 4，Y R ( 2 4 )以對應以下之力的控制値爲之·· FXF 二-、Fx-Y〇c)n

Fxb +

Fyr 二-[Fy-y^/2 (其中α和/3爲常數） 圖8爲倂设上述驅動裝置做爲基板站的曝光裝置槪 示安排圖，曝光裝置使照明光學系統2 1 〇照明一母體 -24- (21) 1228643 (光罩或罩幕）221 ，母體221被一母體站220握 持並將母體2 2 1圖案經由一投影光學系統2 3 0投影到 一基板站（晶圓站）2 4 0上的一基板（晶圓）2 4 1 上，至於基板站2 4 0，其採用圖4之驅動裝置。 如上所述，依據倂設本發明驅動裝置的曝光裝置， 首先母體站移動時振動減低增加了精度，諸如疊對精度， 線寬精度等等及生產率。另外，站加速/減速時產生的反 作用力對地板影響減低可以減低置放在同一地板上的其他 裝置之影響，而且同時其他裝置之間距離可縮短，因此在 放置許多裝置時能減小裝置所需地板面積。 接著說明使用上述曝光裝置的半導體元件製造程序’ 圖9爲半導體元件整個製造程序流程圖，、在步驟1 (電路 設計）中設計半導體裝置電路’在步驟2 (形成罩）中形 成具有所設計電路圖案的罩幕，在步驟3 (晶圓製造）中 以諸如矽之之材料製造晶圓，在稱爲前置程序的步驟4 (晶圓程序）中以製備的罩幕和晶圓利用蝕刻形成真正電 路，在稱爲後製程序的步驟5 (組裝）爲以步驟4形成的 晶圓形成半導體晶片之步驟’且包括一組裝程序（切割和 黏結）和封裝程序（晶片封裝）’在步驟6 (檢查）中對 步驟5製造的半導體元件進行檢查’諸如運作確認測試和 耐用測試，在這些步驟之後’半導體元件完成並出貨（步 驟7 )。 圖1 〇爲上述晶圓程序詳細流程圖’在步驟1 1 (氧 化）中將晶圓表面氧化，在步驟1 2 ( C V D )在晶圓表 -25- (22) 1228643 面形成一絶緣層，在步驟1 3 (形成電極）中以蒸汽澱積 在晶圓上形成電極，在步驟1 4 (離子植入）中將離子植 入晶圓，在步驟1 5 (抗蝕程序）中將光敏劑塗覆在晶圓 上，在步驟1 6 (曝光）中以上述曝光裝置將電路圖案移 轉到晶圓上，在步驟1 7 (顯影）中將晶圓顯影，在步驟 . 1 8 (蝕刻）中將抗蝕劑蝕刻，已顯影的抗鈾劑影像除 _ 外，在步驟1 9 (移除抗蝕劑）中在蝕刻後將不必要的抗 蝕劑移除，重覆這些步驟以在晶圓上形成多個電路圖案。 φ

依據上述本發明較佳實施例，其提供可獨立移動的四 個反作用力中和器（XF) 125 ， （XB) 25 ， ( Y L) 124， （YR) 24，然而，這四個反作用力中和 器端部可彼此結合以構成一個反作用力中和器，在這種狀 況下變得有點難以控制動力分量的反作用力，同時反作用 力中和器與可動部之質量比增加，因此反作用力中和器在 消除驅動物件時所產生的反作用力或減低其效應之際的移 動量減低。 籲 依據本發明，其能例如消除驅動物件時所產生的反作 用力或減低其效應。 在不偏離本發明之精神和範圍之下可對本發明有明顯 相當不同實施例，請了解除了後附申請專利範圍之外，本 ^ 發明不限於特定實施例。 【圖式簡單說明】 倂入說明書並成爲其一部分的所附圖式示出本發明 -26- 1228643 (23) 實施例，而且連同其說明用來解釋本發明之原理。 圖1爲一 X — Y平面座標圖，示出將本發明一較佳 實施例的一驅動裝置（站裝置）中將一可動部驅動之方 法。 圖2 A和2 B爲本發明較佳實施例的驅動裝置之X 致動器和Y致動器的驅動分布圖。 圖3 A至3 D分別爲受到一動量反作用力而在本發 明較佳實施例的驅動裝置內移動的反作用力中和器之驅動 力F(t)，動力速度V(t)，以及移動速度V r (t )圖。 圖4 A和4 B爲本發明較佳實施例的驅動裝置（站 裝置）之圖。 圖5爲X - Y平面座標圖，解釋移動一般可動部之 方法的問題。 圖6 A至6 F爲驅動裝置的X致動器和Y致動器一 般驅動分布圖。 圖7爲驅動裝置的動力反作用力解釋圖。 圖8爲倂設本發明較佳實施例的驅動裝置做爲基板 站的曝光裝置槪示安排圖。 圖9爲一半導體元件整個製造程序流程圖。 圖1 0爲一半導體元件整個製造程序流程圖。 【符號說明】 4 參考結構 -27- (24) 1228643 2 4 線性馬達定子 124 線性馬達定子 2 5 線性馬達定子 125 線性馬達定子 26 可動元件 12 6 可動元件 27 可動元件

12 7 可動元件 28 X導桿 29 X導桿 30 頂板 3 1 晶圓夾頭 32 線性馬達定子控制線性馬達 132 線性馬達定子控制線性馬達 33 線性馬達定子控制線性馬達

133 線性馬達定子控制線性馬達 34 空氣軸承 35a 空氣軸承 3 5b 空氣軸承 38 X-Y滑件 50 條鏡 5 1 條鏡 100 控制器 210 照明光學系統 28- (25) (25)1228643 220 母體階段 221 母體 23 0 投影光學系統 240 基板站 241 基板

-29-

Claims (1)

1228643 民國93年4月13日修正 第92108835號專利申請案 g立中文申請專利範圍修正本 93· 申請/專利範圍 ^ φ iri丨·一種沿一導引表面（4)在X和Y方向將一物件（30) -----——^1動裝置，包括： 一第一致動器（25+27，125+127)，其在X方向將物件 驅動； —第二致動器（24 + 26，1 24+1 26)，其在Y方向將物件 驅動；以及 一控制器’(1 〇〇)，其控制該第一致動器和該第二致動 器， 其中該第一致動器和該第二致動器各有在受到將物 件驅動產生的反作用力而移動的一個反作用力中和器 (25， 125， 24， 124)，以及 在將位於一第一位置（A)的物件移到一第二位置（B)並 將物件停止時，該控制器控制該第一致動器和該第二致動 器，使得物件在連結第一位置和第二位置的一條直線上移 動。 2 ·依據申請專利範圍第1項之裝置，其中該控制 器控制該第一致動器和該第二致動器，使得該第一致動器 將物件加速的加速期間與該第二致動器將物件加速的加速 期間重合，而且該第一致動器將物件減速的減速期間與該 第二致動器將物件減速的減速期間重合。 3 ·依據申請專利範圍第1項之裝置，其中反作用力 中和器包括做爲第一致動器定子的一第一反作用力中和器 以及做爲第二致動器定子的一第二反作用力中和器。 1228643 4 ·依據申請專利範圍第3項之裝 一第三致動器，其將第一反作用 及 一第四致動器，其將第二反作用丈 5 ·依據申請專利範圍第4項之裝 向的動力反作用力r由下式計算： +(hi)2 其中F爲將一站從座標（Xl，yi)卷 72)時產生之驅動力，而且 動力反作用力r分布到要被消除: 中和器中任一者。 6 ·依據申請專利範圍第4項之裝 控制該第三致動器和該第致動器，以 產生的反作用力或減低反作用力效應。 7 ·依據申請專利範圍第4項之裝 控制該第三致動器和該第四致動器，以 產生的動力反作用力或減低動力反作用 8 ·依據申請專利範圍第4項之裝 控制該第一、二、三、四致動器，使得 器將物件加速的加速期間與該第三和第 第二反作用力中和器加速的加速期間重 第二致動器將物件減速的減速期間與該 將第一和第二反作用力中和器減速的減 置，更包括： 力中和器驅動；以 〗中和器驅動。 置’其中在旋轉方 &到座標（X 2 , 或減低的反作用力 置，其中該控制器 消除驅動物件時所 置，其.中該控制器 消除驅動物件時所 力效應。 置，其中該控制器 該第一和第二致動 四致動器將第一和 合，而且該第一和 第三和第四致動器 速期間婁合。 -2- 1228643 9 .依據申請專利範圍第1項之裝置’其中： 該第一致動器安排在物件的- Y方向側和+ Y方向 側，而且 該第二致動器安排在物件的- X方向側和+ X方向 10 ·依據申請專利範圍第3項之裝置，其中： 該第一致動器安排在物件的- Y方向側和+ Y方向 側，而且 該第二致動器安排在物件的- X方向側和+ X方向 側，而且裝置更包括： 一對第三致動器，其分別將一對第一致動器的第一 反作用力中和器驅動；以及 一對第四致動器，其分別將一對第一致動器的第一 反作用力中和器驅動。 1 1 ·依據申請專利範圍第1 0項之裝置，該控制器 控制該對第三致動器和該對第四致動器，.以消除驅動物件 時所產生的反作用力或減低反作用力效應。 1 2 ·依據申請專利範圍第1 0項之裝置，依據申請 專利範圍第1 0項之裝置，該控制器控制該對第三致動器 和該對第四致動器，以消除驅動物件時所產生的動力反作 用力或減低動力反作用力效應。 1 3 · —種沿一導引表面（4)在X和Y方向將一物件 (30)驅動之驅動裝置，包括： —第一致動器（25 + 27，1 2 5+ 1 27)，其在X方向將物件 -3 - 1228643 驅動； —第二致動器（24 + 26，124+126)，其在Y方向將物件 驅動；以及 一控制器（1〇〇)，其控制該第一致動器和該第二致動 器5 其中該第一致軌器有受到將物件驅動產生的反作用 力而移動的一個第一反作用力中和器（2 5，125)，而該第 二致動器有受到將物件驅動產生的反作用力而移動的一個 第二反作用力中和器（24，124)，以及 在將位於一第一位置（Α)的物件移到一第二位置（Β)並 將物件停止時，該控制器控制該第一致動器和該第二致動 器，使得該第一和第二致動器用來驅動物件之驅動力以及 由第一位置座標（X!，YQ和第二位置座標（Χ2，Υ2)獨特界 定的一動力反作用力得以產生。 1 4 ·依據申請專利範圍第1 3項之裝置，更包括一 第三致動器，其驅動第一和第二反作用力中和器中的至少 其中一個，以消除動力反作用力或減低動力反作用力之效 應。 1 5 · —種曝光裝置，包括 一驅動裝置（240)，其係如申請專利範圍第1項所界 定者，構成一基板站以驅動包括一夾頭來握持一基板（241) 的構造；以及 一投影光學系統（23 0)，其將一圖案投影在基板（241) 1228643 16.—種曝光裝置，其包含：依據申請專利範圍第 1項所述之驅動裝置（240)，其被建構成一基板站以驅動 一結構，該結構包括一夾頭用來握持一將被曝光於一圖案 下之基板。 17 . —種元件製造方法，包括： 以一光敏劑將一基板被覆之步驟； 以申請專利範圍第15項所述之曝光裝置使基板曝 光之步驟；以及 使基板顯影之步驟。