TWI557520B - 微影設備及製造物件的方法 - Google Patents

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Description

微影設備及製造物件的方法
本發明係有關於一種微影設備及製造物件的方法。
微影設備，譬如使用在一裝置的製造中的曝光設備，包括產熱源(譬如，用來驅動一放置桌台及一電子基材的線性馬達)，所以藉由抑制這些產熱源所造成的環境溫度升高來精確地保持該微影設備的內部溫度是很重要的。如果該微影設備的內部溫度上升(波動)的話，則在曝照光線的光徑上的氣體的溫度波動會造成不均勻的曝光，干涉儀的光徑上的氣體的溫度波動會降低放置精確度，及一標線板或一基材(譬如，一晶圓)發生熱變形。這些缺點讓高精確度曝光很難實施。因此，該微影設備包括一用來抑制在艙室內的溫度波動及將該艙室的內部溫度保持在預設的溫度的溫度調節裝置。
在上文所描述的微影設備中，必須要用高分辨率來調節該艙室的內部溫度，並在抑制不均勻的曝光的 同時實施精準的放置。而且，該微影設備必須要進一步提高產量(每單位時間所處理的基材數量(產品數量))，因此必須要以高加速度來驅動該放置桌台。然而，如果該放置桌台的加速度被提高的話，則該線性馬達所產生的熱量亦會增加，所以需要一高的冷卻能力來冷卻該線性馬達。因此，最近的微影設備有消耗大電量的傾向。
用來調節(冷卻)該線性馬達的溫度的溫度調節裝置通常包括一冷卻器及一加熱器。這是因為冷卻器對控制的反應很慢，所以為了要精確地調節線性馬達的溫度，用一冷卻器來冷卻一用來冷卻該線性馬達的媒質(液體或氣體)是必要的，然後用該加熱器將該媒質加熱至一預設的溫度(亦即，實施在加熱器側的溫度調節)。該冷卻器的冷卻能力通常是根據該微影設備在操作中時該線性馬達所產生的熱量來決定。因此，必需要有一具有能夠根據該冷卻器的冷卻能力來將該媒質的溫度升高的加熱能力的加熱器。
在此溫度調節裝置中，該冷卻器的冷卻能力被保持在恆定，使得該線性馬達產生的熱量及該加熱器的熱量的總合是固定的。因此，當產量很高時，該線性馬達產生的熱量是最大，而該加熱器的加熱量被減少。當產量很低時，該線性馬達產生的熱量小於產量高時的熱量，所以該加熱器的加熱量被增加。在待機狀態時，該線性馬達產生的熱量是最小，所以該加熱器的加熱量被最大化。因此，不論產量如何或是否在待機狀態，該習知技術將該冷 卻器的冷卻能力控制在固定值。結果是，當產量很小或是在待機狀態(非操作狀態)時，電能被浪費。
因此，作為減少在非操作狀態中的電力消耗的技術，日本專利公開案第2003-302088號已提出一種用交變器(inverter)來可變地控制冷卻器的冷卻能力(冷卻器的冷卻量)的技術，用以將該加熱器的加熱量最小化。此技術減小冷卻器在待機狀態中的冷卻量，因為線性馬達所產生的熱量很小，並增加冷卻器在操作狀態中的冷卻量，因為線性馬達所產生的熱量很大。
在該微影設備中，該降低溫度調節裝置的電力消耗的技術已被提出，其調節用來驅動該放置桌台的線性馬達的溫度。然而，用來降低該用來驅動該放置桌台的線性馬達本身的電力消耗的技術則尚未被提出。
這是因為該放置桌台在微影設備中的驅動是在只考量達到最大產量的情形下被實施。因此，該放置桌台只在該線性馬達所能驅動的最大加速度下來加以驅動(亦即，其相當於一可從馬達驅動器輸出至該線性馬達的最大電流量)，且該線性馬達的電力消耗尚未被列入考量。然而，最近對於提高產量並減少操作狀態中的電力消耗，尤其是線性馬達本身的電力消耗，的要求已升高。
本發明提供一種在減少一用來驅動一固持一基材的桌台的馬達的電力消耗方面很有利的技術。
依據本發明的一個態樣，一種用來形成一圖案於一基材上的微影設備被提供，該微影設備包括一馬達，其被建構來根據一驅動曲線(driving profile)來驅動一用來固持該基材的桌台、一設定單元，其被建構來將一正常模式及一省電模式的一者設定為該馬達的操作模式、及一控制器，其被建構來在該省電模式被設定時改變該驅動曲線，使得該馬達因為驅動該桌台所產生的熱量小於正常模式中所產生的熱量，且該微影設備每單位時間所處理的基材數可被滿足。
本發明的其它態樣從下文中參考附圖的示範性實施例描述中將變得明顯。
100‧‧‧曝光設備
101‧‧‧曝光主體
102‧‧‧溫度調節單元
150‧‧‧控制器
111‧‧‧標線片桌台
110‧‧‧標線片
114‧‧‧基材桌台
113‧‧‧基材
112‧‧‧投影光學系統
117‧‧‧空氣出口
116‧‧‧艙室
120‧‧‧空氣入口
130‧‧‧基座加熱器
118‧‧‧冷卻器
131‧‧‧熱交換器
132‧‧‧風扇
137‧‧‧高反應性加熱器
138‧‧‧過濾器
133‧‧‧溫度調節器
135‧‧‧溫度調節器
134‧‧‧溫度感測器
136‧‧‧溫度感測器
115‧‧‧線性馬達
140‧‧‧循環幫浦
142‧‧‧熱交換器
141‧‧‧加熱器
144‧‧‧溫度調節器(加熱器控制器)
143‧‧‧溫度感測器
119‧‧‧交變器
300‧‧‧設定單元
302‧‧‧輸入單元
圖1是一示意圖，其顯示依據本發明的一個態樣的曝光設備的配置。
圖2A及2B是用來說明一依據一比較例的基材桌台的操作的圖式。
圖3是一用來說明單度調節單元的冷卻器及加熱器在省電模式時的控制的圖式。
圖4A及4B是用來說明依據第一實施例的基材桌台的操作的圖式。
圖5是一顯示在省電模式時該基材桌台的加速、該產量、及一線性馬達的峰值電力及所產生的熱量的減少比率的圖式。
圖6A至6C是顯示在省電模式時該基材桌台的加速、該產量、及一線性馬達的峰值電力及所產生的熱量的減少比率的圖表。
圖7A及7B是顯示在省電模式時該基材桌台的加速、該產量、及一線性馬達的峰值電力及所產生的熱量的減少比率的圖表。
圖8A及8B是用來說明依據第二實施例的基材桌台的操作的圖式。
圖9是一顯示在省電模式時該基材桌台的最大速度及加速時間、該產量、及一線性馬達的峰值電力及所產生的熱量的減少比率的圖式。
圖10A至10C是顯示在省電模式時該基材桌台的加速時間(最大速度)、該產量、及一線性馬達的峰值電力及所產生的熱量的減少比率的圖表。
本發明的較佳實施例將參考附圖於下文中描述。應指出的是，相同的標號用來標示所有圖式中相同的構件，且其代表性的描述將不會被提供。
圖1是一示意圖，其顯示依據本發明的一個態樣的曝光設備100的配置。該曝光設備100是一微影設備，其形成一圖案於一基材上。在此實施例中，該曝光設備100藉由使用一投影光學系統將一標線板(光罩)的圖案投影在該基材上來形成一圖案於一基材上。而且，該曝光 設備100將如一使用步進及重復(step-and-repeat)方法的步進器般地被說明，但亦可以是一使用步進及掃描方法的掃描器。
該曝光設備100包括一曝光主體101、溫度調節單元102、及控制器150。該曝光主體101包括一用來固持一標線板110的標線板桌台111、一用來固持一基材113的基材桌台114、一用來將該標線板110的圖案投影至該基材113上的投影光學系統112、一用來驅動該基材桌台114的線性馬達115。該控制器150包括一CPU及一記憶體，並控制整個該曝光設備100(每一單元)。
該溫度調節單元102包括一空氣系統溫度調節單元及液體系統溫度調節單元。首先，該空氣系統溫度調節單元將於下文中被說明。從一艙室116的空氣出口117被排出的空氣和從一空氣入口120被吸入的空氣被一基座加熱器130加熱、和被一熱交換器131內的冷卻器118冷卻的冷卻劑熱交換(即，被冷卻)、及被一風扇132吸入。被該風扇132吸入的該空氣被供應至一高反應性的加熱器137，其實施精密的溫度調節，其被該高反應性的加熱器137調節至最終目標溫度、且經由一過濾器138被供應至該艙室116。而且，被供應至該艙室116的空氣被溫度調節器(加熱器控制器)133及135根據設置在該基座加熱器130及高反應性的加熱器137的外流側上的溫度感測器134及136所偵測的結果控制在一預定的溫度。被調節至該最終目標溫度的空氣從該過濾器138被供應(流送) 至該艙室116，且如實線箭頭所示，沿著該曝光本體101向下流，且從該空氣出口117排出。這將該曝光本體101的產熱源的熱移除。
接下來，該液體系統溫度調節單元將被說明。該液體系統溫度調節單元移除該線性馬達115的熱(亦即，調節該線性馬達115的溫度)，它在高加速度驅動該基材桌台114時會熱起來。一循環幫浦140將具有高電絕緣性的冷卻劑循環於虛線箭頭所示的方向上，藉以冷卻該線性馬達115(的一線圈)。此冷卻劑從該循環幫浦140被供應至一熱交換器142，並和被冷卻器118冷卻的冷卻劑氣體熱交換(即，被冷卻)。此外，該冷卻劑被一加熱器141加熱至一預定的溫度、被供應至該線性馬達115、及將該線性馬達115在驅動該基材桌台114時所產生的熱移除。再者，該加熱器141被一溫度調節器(加熱器控制器144)根據溫度感測器143的偵測結果控制在一預定的溫度。
<比較例>
一個如在〔先前技術〕中所提到的例子將被當作一比較例般地描述，在此例子中該冷卻器118的冷卻能力，亦即，該冷卻器118的冷卻劑氣體的冷卻量，如上文中所描述地在該溫度調節單元102中被保持恆定。該空氣系統溫度調節單元可根據該曝光主體101所產生的熱量的改變而藉由改變該基座加熱器130的加熱量來維持流入該高反應 性加熱器137內的空氣的溫度藉以實施精準的溫度調節。該液體系統溫度調節單元可移除該線性馬達115驟然產生的熱，且可根據該線性馬達115所產生的熱量藉由調節該加熱器141的加熱量來精準地調節該線性馬達115的溫度(亦即，保持溫度恆定)。
該基材桌台114的控制系統的配置及操作將於下文中說明。作為該線性馬達115的轉子的磁鐵被設置在該基材桌台114的該移動的桌台側上，且作為該線性馬達115的定子的線圈被設在該基材桌台114的桌台平台側上。當一預定的電流被供應至該線性馬達115的線圈時，該基材桌台114被驅動(移動)。一提供和來自該控制器150的指令相對應的驅動電流的馬達驅動器(未示出)被連接至該線性馬達115的線圈。
一用來偵測該基材桌台114的位置的位置感測器被連節至該控制器150，並將該基材桌台114目前位置的資訊當作一回饋訊號提供給該控制器150。一雷射干涉器、線性編碼器、或類此者被用作為此位置感測器。
根據從該位置感測器輸入的該基材桌台114的目前位置和該基材桌台114的標靶位置之間的偏差值，該控制器150將一電流指令值輸出至該馬達驅動器，用以將該基材桌台114驅動至該標靶位置。該馬達驅動器將一和來自該控制器150的該電流指令值相應的電流提供至該線性馬達115，藉以驅動該基材桌台114。
該基材桌台114的加速度α[m/s2]和該線性馬 達115的電流I[A]之間的關係係由下面的等式(1)及(2)來表示，且該加速度α和該電流I成正比：F=m．α=N．I...(1)
α=F/m=N/m．I...(2)
F是該線性馬達115的推力[N]、m是該基材桌台114的運動質量[kg]、及N是該線性馬達115的推力常數[N/A]。
該基材桌台114的操作將參考圖2A及2B來說明。在圖2A中，時間[s]被畫在橫座標上及基材桌台114的速度[mm/s]被畫在縱座標上。在圖2B中，時間[s]被畫在橫座標上及流經線性馬達115的電流[A]被畫在縱座標上。
如圖2A所示，該線性馬達115依據一被稱為梯形驅動法(trapezoidal driving)的驅動曲線來驅動該基材桌台114。將於下文中說明的是，此驅動曲線包括第一、第二、第三及第四區段。該第一區段是該基材桌台114被以一預定的加速度α1[m/s2]加速的區段。該第二區段是一固定速度區段，該基材桌台114在此區段中係以最大速度Vmax[m/s]作為固定速度被驅動。該第三區段是減速區段，該基材桌台114在此區段中係以一預定的加速度α3[m/s2]被減速。該第四區段是該基材桌台114被停止在該標靶位置的區段，且是一曝光區段，該標線板110的圖案藉由打開一i-線水銀燈的光柵而被投影(印)在該基材113上。
設t1、t2、及t3分別為第一、第二、第三區 段的驅動時間，則該基材桌台114的移動距離L[m]被表示為：L=1/2．α1．t12+α1．t1．t2+1/2．α3．t32...(3)
假設α1=α3=α且t1=t2=t3=t，則等式(3)被表示為：L=2．α．t2...(4)。
假設加速度α=1.3[G]=12.74[m/s2]及t=30[ms]，則從等式(4)可得到該基材桌台114的移動距離L為22.932[mm]。
最大電流Imax[A]及-Imax[A]在第一區段及第三 區段被供應至該線性馬達115。在第一及第三區段的每一區段中，該線性馬達115的功率消耗P[W]是由下面的等式(5)來表示，且該線性馬達115所產生的熱量為J[W．s]是由下面的等式(6)來表示。應指出的是，在等式(5)及(6)中，R是在該線性馬達115的兩個線圈端的電阻值[Ω]。 亦應指出的是，被產生的熱量的單位[W．s]等於[J(焦耳)]：P=R．Imax 2...(5)
J=R．Imax 2．(t1+t3)...(6)。
而且，設t1、t2、t3及t4分別為第一、第二、第三區段及第四區段的驅動時間，則該線性馬達115的總處理時間的平均產熱量aveJ被表示為： aveJ=R．Imax 2．(t1+t3)/(t1+t2+t3+t4)...(7)
假設R=20[Ω]，Imax=10[A]及t1=t2=t3=t=30[ms]，P=2000[W]及J=120[W．s]。因此，假設該基材桌台114的停止時間(第四區段)，即t4是80[ms]的話，則aveJ=706[W]。
如上文所討論的，該溫度調整單元102的該液體系統溫度調節單元藉由循環該冷卻劑來移除該線性馬達115所產生的熱(所產生的熱量)，藉以將該線性馬達115的溫度保持恆定。
應指出的是，日本專利公開案第2003-302088號已提出一種當該曝光設備100在待機狀態時用交變器(inverter)119來抑制冷卻器118的冷卻能力(冷卻器的冷卻量)的技術，因為該線性馬達115所產生的熱很小。然而，當該冷卻器118的冷卻能力驟然改變(上升)時(更具體地，當該曝光設備100從待機狀態被切換至操作狀態時)，此技術需要一溫度穩定時間。因為此溫度穩定時間對產量沒有貢獻，不僅僅是浪費時間，對產量沒有貢獻的電力亦被消耗掉。
因此，將於下文中說明的是，該線性馬達115所產生的熱量係根據該曝光設備100的製造時程表來控制，且控制亦被實施使得該線性馬達115所產生的熱量及該加熱器141的加熱量的總和永遠等於冷卻器118的冷卻量。該線性馬達115所產生的熱量可根據該曝光設備100的製造時程表藉由讓每單位時間待處理的基材數量(產品 數量)可變動(亦即，藉由讓產量可變動)來加以控制。這可將製造期間的等待時間最小化，且可藉由讓該線性馬達115所產生的熱量及該加熱器141的加熱量的總和永遠等於冷卻器118的冷卻量來將無用的電力(電力損失)的消耗最小化。此外，藉由根據該曝光設備100的製造時程表來控制該冷卻器118的冷卻量，製造可在沒有設定任何溫度穩定時間下被實施。再者，稍後將被描述的是，該線性馬達115的峰值電力並不和該基材桌台114的速度成正比，而是和該基材桌台114的加速度的平方成正比。因此，依據該曝光設備100的製造時程表來減小該基材桌台114的加速度有助於降低總電力消耗，雖然製造時間拖長。
<第一實施例>
在此實施例中，一控制器150不只控制一基材桌台114，還控制一冷卻器118及更具體地一用來改變該冷卻器118的冷卻量的交變器119。在此實施例中，該控制器150根據該曝光設備100的製造時程表來控制該基材桌台114的加速度，並根據該基材桌台114的加速度來控制該冷卻器118的冷卻量。這可減少該曝光設備100所消耗的電力(電力消耗)。更具體地，該冷卻器118的冷卻量可藉由根據該曝光設備100的製造時程表系統性地減小該基材桌台114的加速度及該線性馬達115產生的熱量來予以減小。因此，電力消耗可被減小。
如上文所描述的，該曝光設備100具有大幅 降低電力消耗的功能。因此，該曝光設備100可在抑制處理時間增加的同時，在每單位時間處理的基材數量(產量)的一範圍內大幅地減少電力消耗。
在該曝光設備100內，一設定單元300設定一正常模式或省電模式作為該線性馬達115的操作模式。該設定單元300包括一用來接受使用者所指定該正常模式或省電模式的設定的輸入單元302。當該設定單元300設定該省電模式時，該控制器150即將該線性馬達115及一溫度調節單元102控制在該省電模式中。
該冷卻器118及該溫度調節單元102的加熱器141在該省電模式中的控制將參考圖3來說明。如在〔先前技術〕中所說明的，該加熱器141被控制，使得該線性馬達115所產生的熱量及該加熱器141的加熱量的總和係等於冷卻器118的冷卻量。圖3亦以虛線顯示在一比較例中(當產量是高時)該冷卻器118的冷卻量、加熱器141的加熱量、及線性馬達115所產生的熱量的關係。
參考圖3，在此實施例中，當產量是低時，該控制器150取得和該產量相應之該基材桌台114的加速度。然後，該控制器150降低該交變器119的操作頻率並適當地控制該冷卻器118的冷卻能力，使得和該加速度相對應之該加熱器141的加熱量被最小化。因此，無用的電力消耗可被抑制。該控制器150藉由例如使用一查找表來很簡單地決定該冷卻器118的冷卻能力，該查找表內已預先載入和該產量相對應之產生的熱量。
如圖3中所示，該線性馬達115的操作時期包括一驅動時期(該基材桌台114在此時期內被驅動)、一等待時期(該基材桌台114在此時期內被停止)。而且，該等待時期包括一第一等待時期，停止該基材桌台114的驅動的時期在該第一等待時期內係等於或小於一預定的時間、及一第二等待時期，停止該基材桌台114的驅動的時期在該第二等待時期內係大於該預定的時間。在該第一等待時期內，一在下一個製造之前的時間相對短，且穩定該設備內的環境需要一段時間(溫度穩定時間)，所以該冷卻器118的冷卻量不能小於產量低的時候的冷卻量。因此，在該第一等待時期內，該冷卻器118的冷卻量及該加熱器141的加熱量被定為等於在該驅動時期內的量。在另一方面，在該第二等待時期內，一在下一個製造之前的時間相對長，所以該冷卻器118的冷卻量可以比產量低的時候的冷卻量更小。因此，在該第二等待時期內，該冷卻器118的冷卻量及該加熱器141的加熱量被定為小於在該驅動時期內的量。當下一個製造迫近時，該第二等待時期被切換至第一等待時期(亦即，低產量的驅動可被設定的待機狀態)。因此，下一個製造可在無需設定任何溫度穩定時間下被實施。
該基材桌台114的操作將參考圖4A及4B來說明。圖4A及4B亦以虛線顯示在一比較例中的基材桌台114的操作。在圖4A中，時間[s]被畫在橫座標上，及該基材桌台114的速度[m/s]被畫在縱座標上。在圖4B 中，時間[s]被畫在橫座標上，及流經該線性馬達115的電流[A]被畫在縱座標上。
當省電模式被設定時，該控制器150改變該驅動曲線，用以讓該基材桌台114的加速度小於在正常模式中的加速度。在此例子中，該控制器150改變該驅動曲線用以在每單元時間被處理的基材數量被滿足的範圍內讓該線性馬達115驅動該基材桌台114所產生的熱量被最小化。雖然這稍微地拖長了該基材桌台114的驅動時間，但該線性馬達115的電力消耗可被減少，這將於下文中說明。
如圖4A中所示，該線性馬達115依據一被稱為梯形波驅動的驅動曲線來驅動該基材桌台114。如將於下文中說明的，此驅動曲線包括第一、第二、第三及第四區段。該第一區段是該基材桌台114被以一預定的加速度α1'[m/s2]加速的區段。該第二區段是一固定速度區段，該基材桌台114在此區段中係以最大速度V'[m/s]作為固定速度被驅動。該第三區段是減速區段，該基材桌台114在此區段中係以一預定的加速度α3'[m/s2]被減速。該第四區段是該基材桌台114被停止在該標靶位置的區段，且是一曝光區段，該標線板110的圖案藉由打開一i-線水銀燈的光柵而被投影(印)在該基材113上。
設t1'、t2'、及t3'[s]分別為第一、第二、第三區段的驅動時間，則該基材桌台114的移動距離L[m]被表示為： L=1/2．α1'．t1'2+α1'．t1'．t2'+1/2．α3'．t3'2...(8)假設α1'=α3'=α'且t1'=t2'=t3'=t'，則等式(8)被表示為：L=2．α'．t'2...(9)。
和比較例中一樣地，由等式(9)所表示的該基材桌台114的移動距離L=22.932[mm]。例如，假設該加速度α'是比較例中的加速度α的一半的話，亦即α'=0.65[G]=6.37[m/s2]，則由等同於等式(9)的變形等式(9')所實施的計算變成等式(10)。在此例子中，t'是比較例中的t=30[ms]的2(即，1.414t)，亦即t'=42.43[ms]：L=2．α．t2=2．α'．t'2...(9')
該基材桌台114的加速度和將被供應至該線性馬達115的線圈的電流成正比，且該線性馬達115的電力消耗和被供應至該線性馬達115的線圈的電流的平方成正比。因此，該線性馬達115的電力消耗和該基材桌台114的加速度的平方成正比。
該線性馬達115的電力消耗P'[W]是由下面的等式(11)來表示，且該線性馬達115所產生的熱量J'[W．s]是由下面的等式(12)來表示。應指出的是，在等式(11)及(12)中，R是該線性馬達115的兩線圈端的電阻值[Ω]： P'=R．I'2...(11)
J'=R．I'2．t1'+R．I'2．t3'...(12)。
而且，t1'、t2'、t3'及t4分別為第一、第二、第三區段及第四區段的驅動時間，則該線性馬達115的總處理時間的平均產熱量aveJ'被表示為：aveJ'=R．I'2．(t1'+t3')/(t1'+t2'+t3'+t4)...(13)。
假設R=20[Ω]，I'=5[A]及t1'=t2'=t3'=t'=42.43[ms]，P'=500[W]及J'=42.43[W．s]。因為該基材桌台114的停止時間(第四區段)和比較例的停止時間一樣，即t4=80[ms]，所以aveJ'=205[W]。因此，該線性馬達115的總處理時間的平均產熱量aveJ'是比較例中的線性馬達115的總處理時間的平均產熱量aveJ=706[W]的0.29倍。
圖5、6A至6C、7A、及7B顯示相對於該比較例該基材桌台114的加速度、該產量、該線性馬達115的電力消耗最大值(峰值電力)、及該線性馬達115所產生的熱量在該省電模式中的減少比率。在這些圖中，該基材桌台114的加速度、該產量、該線性馬達115的電力消耗最大值(峰值電力)、及該線性馬達115所產生的熱量在於該比較例中是100%。當該基材桌台114在該省電模式中的加速度被減小為該基材桌台114在該比較例中的加速度的50%時，產量減少至82%，但該線性馬達115的峰值電 力及所產生的熱分別減少至25%及29%。應指出的是，在圖6A中，該基材桌台114的加速度被畫在橫座標上，且該產量被畫在縱座標上。在圖6B中，該基材桌台114的加速度被畫在橫座標上，且該線性馬達115的峰值電力被畫在縱座標上。在圖6C中，該產量被畫在橫座標上，且該線性馬達115的峰值電力被畫在縱座標上。在圖7A中，該基材桌台114的加速度被畫在橫座標上，且該線性馬達115所產生的熱量被畫在縱座標上。在圖7B中，該產量被畫在橫座標上，且該線性馬達115所產生的熱量被畫在縱座標上。
而且，該溫度調節單元102的該液體系統溫度調節單元藉由循環一冷卻劑來移除該線性馬達115的熱(即，被產生的熱量)，用以不改變該線性馬達115的溫度。更具體地，當該基材桌台114依據圖4A及4B中的驅動曲線被驅動時，亦即，當該線性馬達115的平均產熱量是205[W]時，該溫度調節單元102的加熱器141的平均加熱量是20[W]。而且，在該基材桌台114被停止的時期中，藉由加上該線性馬達115的平均產熱量的205[W]，該加熱器141的平均加熱量是225[W]。在此例子中，該冷卻器118的平均冷卻量是225[W]，其為該線性馬達115的平均產熱量和該加熱器141的平均加熱量的總和。這讓該線性馬達115的溫度保持在恆定成為可能。
在該比較例中，在該基材桌台114被停止的時期中，該加熱器141藉由用一對應於該線性馬達115的 峰值電力的加熱量加熱該冷卻劑來調節該線性馬達115的溫度。因此，雖然該曝光設備100沒有在操作中，但仍需要和在操作中一樣的電力消耗。
另一方面，在此實施例中，當省電模式被設定時，該基材桌台114的驅動曲線被改變，使得該線性馬達115因為驅動該基材桌台114而產生的熱量係小於在正常模式中所產生的熱量，且每單位時間處理的基材數量被滿足。而且，該溫度調節單元102實施在該線性馬達115上的溫度調節量係根據該線性馬達115因為該基材桌台114的驅動曲線的改變而造成的產生熱量上的改變來加以改變的。換言之，當該線性馬達115所產生的熱量減少時，該冷卻器118的冷卻量及該加熱器141的加熱量可相應地被減少。因此，在此實施例中，該基材桌台114的加速度係根據該曝光設備100的製造時程表被減小，且當與產量的減少相比較時，這達成了大幅減低處理每一基材所需的電力消耗的功效。此實施例藉由減少該設備的等待時間來進一步具有減少非操作狀態的電力消耗，因此可減少總電力消耗。
<第二實施例>
在此實施例中，當省電模式被設定時，總電力消耗係藉由改變基材桌台114的加速時間，而不是改變基材桌台114的加速度來減少。
該基材桌台114的操作將參考圖8A及8B來 說明。圖8A及8B以虛線來顯示基材桌台114依據比較例的操作的。在圖8A中，時間[s]被畫在橫座標上及基材桌台114的速度[mm/s]被畫在縱座標上。在圖8B中，時間[s]被畫在橫座標上及流經線性馬達115的電流[A]被畫在縱座標上。
當省電模式被設定時，控制器150改變驅動曲線，用以讓該基材桌台114的加速時間比正常模式中的加速時間短。因此，該基材桌台114的驅動時間稍微被拖長，但和該線性馬達115的平均電力消耗相等的平均產熱量aveJ"將如下文中說明地被減少。而且，當該基材桌台114的加速度是恆定時，該基材桌台114的加速時間及最大速度係成正比。因此，縮短該基材桌台114的加速時間係等於降低該基材桌台114的最大速度。
如圖8A中所示，該線性馬達115係依據一被稱為梯形驅動法(trapezoidal driving)的驅動曲線來驅動該基材桌台114。將於下文中說明的是，此驅動曲線包括第一、第二、第三及第四區段。該第一區段是該基材桌台114被以一預定的加速度α1[m/s2]加速的區段。該第二區段是一固定速度區段，該基材桌台114在此區段中係以最大速度V"[m/s]作為固定速度被驅動。該第三區段是減速區段，該基材桌台114在此區段中係以一預定的加速度α3[m/s2]被減速。該第四區段是該基材桌台114被停止在該標靶位置的區段，且是一曝光區段，該標線板110的圖案藉由打開一i-線水銀燈的光柵而被投影(印)在該基材 113上。
設t1"、t2"、及t3"[s]分別為第一、第二、第三區段的驅動時間，則該基材桌台114的移動距離L[m]被表示為：L=1/2．α1．t1"2+α1．t1"．t2"+1/2．α3．t3"2...(14)假設α1=α3=α且t1"=t3"，則等式(14)被表示為：L=α．(t1"2+t1"．t2")...(15)。
和比較例中一樣地，由等式(15)所表示的該基材桌台114的移動距離L=22.932[mm]。例如，假設該加速時間t1"是比較例中的加速時間t1的一半的話，亦即t1"=15[ms]的話，則由等同於等式(15)的變形等式(15')所實施的計算變成等式(16)。在此例子中，t2"是比較例中的t=30[ms]的3.5倍，亦即t2"=105[ms]：L=2．α．t2=α．(t1"2+t1"．t2")...(15')
t2"=(2．t2-t1"2)/t1"...(16)。
該線性馬達115的電力消耗P"[W]是由下面的等式(17)來表示，且且該線性馬達115所產生的熱量J"[W．s]是由下面的等式(18)來表示。應指出的是，在等式(17)及(18)中，R是該線性馬達115的兩線圈端的電阻值[Ω]： P"=R．I2...(17)
J"=R．I2．t1"+R．I2．t3"...(18)。
而且，設t1"、t2"、t3"及t4分別為第一、第二、第三區段及第四區段的驅動時間，則該線性馬達115的總處理時間的平均產熱量aveJ"被表示為：aveJ"=R．I2．(t1"+t3")/(t1"+t2"+t3"+t4)...(19)。
假設R=20[Ω]，I=10[A]及t1"=t3"=15[ms]，t2"=105[ms]，P"=2000[W]及J"=60[W．s]。因為該基材桌台114的停止時間(第四區段)和比較例的停止時間一樣，即t4=80[ms]，所以aveJ"=279[W]。因此，該線性馬達115的總處理時間的平均產熱量aveJ"是比較例中的線性馬達115的總處理時間的平均產熱量aveJ=706[W]的0.4倍。
圖9及圖10A至10C顯示相對於該比較例，該基材桌台114的加速時間、該產量、該線性馬達115的電力消耗最大值(峰值電力)、及該線性馬達115所產生的熱量在該省電模式中的減少比率。在這些圖中，該基材桌台114的加速度時間、該產量、該線性馬達115的電力消耗最大值(峰值電力)、及該線性馬達115所產生的熱量在於該比較例中是100%。當該基材桌台114在該省電模式中的加速時間被減少為該基材桌台114在該比較例中的加速時間的50%時，產量減少至79%，但該線性馬達115所產生的平均熱量減少至40%。然而，因為該基材桌台114 的加速度不變，所以該線性馬達115的峰值電力保持在100%沒有變，亦即，和比較例一樣。應指出的是，在圖10A中，該基材桌台114的加速時間被畫在橫座標上，且該產量被畫在縱座標上。在圖10B中，該基材桌台114的加速時間被畫在橫座標上，且該線性馬達115所產生的平均熱量被畫在縱座標上。在圖10C中，該產量被畫在橫座標上，且該線性馬達115所產生的平均熱量被畫在縱座標上。
而且，該溫度調節單元102的該液體系統溫度調節單元藉由循環一冷卻劑來移除該線性馬達115的熱(即，被產生的熱量)，用以不改變該線性馬達115的溫度。更具體地，當該基材桌台114依據圖8A及8B中的驅動曲線被驅動時，亦即，當該線性馬達115的平均產熱量是279[W]時，該溫度調節單元102的加熱器141的平均加熱量是20[W]。而且，在該基材桌台114被停止的時期中，藉由加上該線性馬達115的平均產熱量的279[W]，該加熱器141的平均加熱量是299[W]。在此例子中，該冷卻器118的平均冷卻量是299[W]，其為該線性馬達115的平均產熱量和該加熱器141的平均加熱量的總和。這讓該線性馬達115的溫度保持在恆定成為可能。
在此實施例中，當該線性馬達115所產生的熱量被減少時，該冷卻器118的冷卻量及該加熱器141的加熱量可相應地被減少。因此，在此實施例中，該基材桌台114的加速時間依據該曝光設備100的製造時程表被縮 短(該最大速度被降低)，且當與產量的減少相比較時，這達成了大幅減低處理每一基材所需的電力消耗的功效。此實施例藉由減少該設備的等待時間來進一步具有減少非操作狀態的電力消耗，因此可減少總電力消耗。
<第三實施例>
當省電模式被設定時，不只可降低溫度調節單元102內的冷卻器118的冷卻量及加熱器141的加熱量，還可以降低風扇132及循環幫浦140的流率。這可進一步降低曝光設備100的總電力消耗。
而且，在第一及第二實施例中，當省電模式被設定時，該基材桌台114的加速度被降低或基材桌台114的加速時間被縮短(最大速度被減低)的情形已被說明。在此例子中，可用一基材輸運機器人來降低該基材113的輸運加速度或用該基材輸運機器人來延遲該基材113的輸運加速時間(最大速度)。降低水銀燈的光柵的打開/關閉速度亦是可能的。因此，當省電模式被設定時，該曝光設備100的電力消耗可藉由依據該基材桌台114的加速度或加速時間控制這些參數來進一步降低。
<第四實施例>
一種依據本發明的一實施例之製造物件的方法適合製造一物件，譬如一裝置(例如，半導體裝置、磁性儲存媒質、或液晶顯示元件)。此製造方法包括使用該曝光設備 100形成一圖案於一基材上的步驟(亦即，將該基材曝光的步驟)、及處理其上形成有該圖案的基材的步驟(例如，將該基材顯影的步驟)。此製造方法可進一步包括其它習知的步驟(例如，氧化、薄膜形成、沉積、摻雜、平坦化、蝕刻、光阻去除、分切、結合、及封裝)。當和傳統的方法相比較時，依據此實施例的製造一物件的方法在物件的效能、品質、產量、及製造成本的至少一方面是有利的。
在此實施例中，一種微影設備已用曝光設備為例加以說明。然而，本發明並不侷限於此，且該設備亦可以是一刻劃設備或壓印設備。該刻劃設備是一種藉由使用帶電粒子束(電子束)將一圖案刻劃在一基材上的微影設備。該壓印設備是一種藉由在樹脂接觸一模具的同時將一樹脂硬化於該基材上並將已硬化的樹脂與該模具分離來形成一圖案於該基材上的微影設備。
雖然本發明已參考示範性實施例加以描述，但應被瞭解的是，本發明並不侷限於所揭示的示範性實施例。下面申請專利範圍的範圍將和包含所有修改及等效結構及功能的最廣義的解釋一致。
100‧‧‧曝光設備
101‧‧‧曝光主體
102‧‧‧溫度調節單元
110‧‧‧標線片
111‧‧‧標線片桌台
112‧‧‧投影光學系統
113‧‧‧基材
114‧‧‧基材桌台
115‧‧‧線性馬達
116‧‧‧艙室
117‧‧‧空氣出口
118‧‧‧冷卻器
119‧‧‧交變器
120‧‧‧空氣入口
130‧‧‧基座加熱器
131‧‧‧熱交換器
132‧‧‧風扇
133‧‧‧溫度調節器
134‧‧‧溫度感測器
135‧‧‧溫度調節器
136‧‧‧溫度感測器
137‧‧‧高反應性加熱器
138‧‧‧過濾器
140‧‧‧循環幫浦
141‧‧‧加熱器
142‧‧‧熱交換器
143‧‧‧溫度感測器
144‧‧‧溫度調節器(加熱器控制器)
150‧‧‧控制器
300‧‧‧設定單元
302‧‧‧輸入單元

Claims (12)

  1. 一種用來形成一圖案於一基材上的微影設備，該微影設備包含：一馬達，其被建構來根據一驅動曲線(driving profile)來驅動一用來固持該基材的桌台；一設定單元，其被建構來將一正常模式及一省電模式的一者設定為該馬達的操作模式；及一控制器，其被建構來在該省電模式被設定時改變該驅動曲線，使得該馬達因為驅動該桌台所產生的熱量小於正常模式中所產生的熱量，且該微影設備每單位時間所處理的基材數可被滿足。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備，其更包含一溫度調節單元，其被建構來調節該馬達的溫度，其中當該省電模式被設定時，該控制器根據該馬達因為驅動曲線的改變所造成之所產生的熱量的改變來改變該馬達被該溫度調節單元調節的溫度調節量。
  3. 如申請專利範圍第1項之設備，其中該設定單元包括一輸入單元，其被建構來接受使用者指定該正常模式及該省電模式中的一者，及依據該使用者的指定來設定該正常模式及該省電模式中的一者。
  4. 如申請專利範圍第1項之設備，其中當該省電模式被設定時，該控制器改變該驅動曲線，使得該桌台的加速度小於在該正常模式中的加速度。
  5. 如申請專利範圍第1項之設備，其中當該省電模式被設定時，該控制器改變該驅動曲線，使得該桌台的最大速度低於在該正常模式中的最大速度。
  6. 如申請專利範圍第1項之設備，其中當該省電模式被設定時，該控制器改變該驅動曲線，使得該桌台的加速時間比在該正常模式中的加速時間短。
  7. 如申請專利範圍第1項之設備，其中當該省電模式被設定時，該控制器改變該驅動曲線，使得該馬達因驅動該桌台所產生的熱量被最小化至一範圍內，在該範圍內該微影設備每單位時間處理的基材數量被滿足。
  8. 如申請專利範圍第2項之設備，其中該溫度調節單元包括：一冷卻器，其被建構來冷卻一媒質；及一加熱器，其被建構來加熱被該冷卻器冷卻的該媒質、及用被該加熱器加熱的該媒質來調節該馬達的溫度。
  9. 如申請專利範圍第8項之設備，其中當該省電模式被設定時，該控制器讓該媒質被該冷卻器冷卻的量及該媒質被該加熱器加熱的量小於在該正常模式中的冷卻量及加熱量。
  10. 如申請專利範圍第9項之設備，其中該控制器讓該媒質被該冷卻器冷卻的量及該媒質被該加熱器加熱的量小於在該正常模式中的冷卻量及加熱量，使得該馬達因驅動該桌台而產生的熱量和該媒質被該加熱器加熱的量的總 和等於該媒質被該冷卻器冷卻的量
  11. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該馬達的操作時期包括一驅動時期，該桌台在該驅動時期內被驅動、一第一等待時期，在該第一等待時期的期間該桌台的一停止驅動的等待時期不比一預定的時間長、及一第二等待時期，在該第二等待時期的期間該等待時期比該預定的時間長，及當該省電模式被設定時，該控制器在該第一等待時期內讓該媒質被該冷卻器冷卻的量及該媒質被該加熱器加熱的量等於在該驅動時期內的冷卻量及加熱量，及在該第二等待時期內讓該媒質被該冷卻器冷卻的量及該媒質被該加熱器加熱的量小於在該驅動時期內的冷卻量及加熱量。
  12. 一種製造物件的方法，該方法包含：使用如請求項1至11項中任一項的微影設備來形成一圖案於一基材上；及處理其上已形成有該圖案的該基材。
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