專利名稱：驅(qū)動裝置、曝光裝置及器件制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動裝置、曝光裝置及器件制造方法，例如使物體沿著導向面在X方向及Y方向上移動的驅(qū)動裝置，組裝有該驅(qū)動裝置的曝光裝置，以及利用該曝光裝置的器件制造方法。
背景技術(shù)：
作為在半導體器件等的器件的制造中使用的曝光裝置的代表性裝置有在將基片(襯底)(例如晶片或玻璃基片)分步移動的同時通過投影光學系統(tǒng)將原版(初縮版或掩模)的圖形投影在基片上的多個曝光區(qū)域上而進行順序轉(zhuǎn)移的分步重復型曝光裝置(也稱為步進投影曝光機)及通過反復進行步進移動和掃描曝光將原版圖形順序轉(zhuǎn)移到基片上的多個曝光區(qū)域的步進掃描型曝光裝置(也稱為掃描投影曝光機)。特別是步進掃描型曝光裝置，由于使用的是利用狹縫限制于投影光學系統(tǒng)的比較接近光軸部分的曝光光，可以獲得精度更高并且視場角更寬的微細圖形的曝光。
這些曝光裝置，具有使晶片或初縮版高速移動定位的平臺裝置或驅(qū)動裝置(晶片載臺、初縮版載臺)。在這種曝光裝置中，如驅(qū)動此載臺，則伴隨載臺的加減速會產(chǎn)生慣性力的反力，如果此力傳遞到平臺，就會成為引起平臺振動的原因。由于這種振動，會激勵曝光裝置的機構(gòu)系統(tǒng)的固有振動而產(chǎn)生高頻振動，有可能妨礙高速高精度的定位。
為了解決關于這種反力的問題，曾經(jīng)提出數(shù)種提案。例如，在記載于特開平5-77126號公報中的裝置中，通過將用來驅(qū)動載臺的直線電動機的定子與載臺平臺分開以基床進行支持而成為可防止由反力引起的平臺振動的系統(tǒng)。另外，在記載于特開平5-121294號公報中的裝置中，藉助在水平方向上產(chǎn)生的力的執(zhí)行機構(gòu)對支持晶片載臺及投影透鏡的機架賦予與伴隨載臺的驅(qū)動的反力同等的補償力而成為可減輕由反力引起的裝置振動的系統(tǒng)。
可是，在上述的任何一個現(xiàn)有的示例中，雖然可以減輕載臺裝置自身的搖動，但伴隨載臺的驅(qū)動的反力，或是直接傳遞到基床，或是經(jīng)過實質(zhì)上可看作是與基床成為一體的構(gòu)件傳遞到基床。由此，對基床加振，有可能對設置于曝光裝置周圍的裝置加振而造成不良影響。通常，設置曝光裝置的基床具有大約20～40Hz的固有振動頻率，如伴隨曝光裝置的動作激起基床具有的固有振動頻率的振動，對周圍的裝置的惡劣影響就會很大。
近來，隨著處理速度的提高，載臺的加速度一直在增加，例如，在步進掃描型曝光裝置中，現(xiàn)在載臺的最大加速度，在初縮版載臺上已經(jīng)達到4G，而在晶片載臺上也已經(jīng)達到1G。此外，隨著初縮版和基片的大型化載臺的質(zhì)量也增大。因此，以<移動體質(zhì)量>×<加速度>定義的驅(qū)動力變得非常大，其反力也變大。隨著這種反力的增大，由反力引起的設置基床的加振就變成不可忽視的問題。
另外，裝置的大型化也變得明顯，設置大量制造裝置的制造工場內(nèi)的占有設置面積的增大的問題日益明顯。就是說，如從裝置傳遞到基床的振動很大，則為了使其他裝置不受該振動的影響，必須將裝置之間的距離加大，結(jié)局各裝置事實上占有的面積增大。
鑒于這種背景，本發(fā)明的申請人認為，在藉助由動子和定子構(gòu)成的電磁執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動的可動單元的驅(qū)動裝置中，使上述定子成為承受上述可動單元的驅(qū)動反力的反力平衡體的方法是有效的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是以上述考察為契機，其目的在于例如使伴隨物體的驅(qū)動的驅(qū)動反力受到抵消或使其影響減小。
本發(fā)明的第1個方面涉及使物體沿著導向面在X方向及Y方向上移動的驅(qū)動裝置。此驅(qū)動裝置具備在X方向上驅(qū)動上述物體的第1執(zhí)行裝置，在Y方向上驅(qū)動上述物體的第2執(zhí)行裝置，以及控制上述第1及第2執(zhí)行裝置的控制單元。上述第1及第2執(zhí)行裝置，具有承受驅(qū)動上述物體時的反力而移動的反力平衡體。如果上述控制單元，通過控制上述第1及第2執(zhí)行裝置使在第1位置上靜止的上述物體移動到第2位置靜止時，使上述物體在連接上述第1位置和上述第2位置的直線上移動，就更好。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，上述反力平衡體，最好是具備作為上述第1執(zhí)行裝置的定子的第1反力平衡體和作為上述第2執(zhí)行裝置的定子的第2反力平衡體。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，上述控制單元，最好是通過對上述第1及第2執(zhí)行裝置進行控制，以便，例如，使上述第1執(zhí)行裝置使上述物體加速的加速期間和上述第2執(zhí)行裝置使上述物體加速的加速期間一致，并且使上述第1執(zhí)行裝置使上述物體減速的減速期間和上述第2執(zhí)行裝置使上述物體減速的減速期間一致。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，上述驅(qū)動單元，最好是具備，例如，驅(qū)動上述第1反力平衡體的第3執(zhí)行裝置和驅(qū)動上述第2反力平衡體的第4執(zhí)行裝置。此處，上述控制單元，最好是通過對上述第3及第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的反力受到抵消或使其影響減小?；蛘呤牵鲜隹刂茊卧?，最好是通過對上述第3及第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的力矩反力受到抵消或使其影響減小。例如，上述控制單元，最好是通過對上述第1、第2、第3及第4執(zhí)行裝置進行控制，以便，例如，使上述第1及第2執(zhí)行裝置使上述物體加速的加速期間以及上述第3及第4執(zhí)行裝置使上述第1及第2反力平衡體加速的加速期間一致，并且使上述第1及第2執(zhí)行裝置使上述物體減速的減速期間以及上述第3及第4執(zhí)行裝置使上述第1及第2反力平衡體減速的減速期間一致。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，上述第1執(zhí)行裝置最好是，例如，分別配置于上述物體的-Y方向側(cè)及+Y方向側(cè)，而上述第2執(zhí)行裝置最好是，例如，分別配置于上述物體的-X方向側(cè)及+X方向側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，上述第1執(zhí)行裝置最好是，例如，分別配置于上述物體的-Y方向側(cè)及+Y方向側(cè)，而上述第2執(zhí)行裝置最好是，例如，分別配置于上述物體的-X方向側(cè)及+X方向側(cè)，上述驅(qū)動裝置最好是還具備分別驅(qū)動一對上述第1執(zhí)行裝置的第1反力平衡體的一對第3執(zhí)行裝置和分別驅(qū)動一對上述第2執(zhí)行裝置的第2反力平衡體的一對第4執(zhí)行裝置。此處，上述控制單元，最好是通過對上述一對第3執(zhí)行裝置及上述一對第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的反力受到抵消或使其影響減小?；蛘呤?，上述控制單元，最好是通過對上述一對第3執(zhí)行裝置及上述一對第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的力矩反力受到抵消或使其影響減小。
本發(fā)明的第2個方面涉及使物體沿著導向面在X方向及Y方向上移動的驅(qū)動裝置，具備在X方向上驅(qū)動上述物體的第1執(zhí)行裝置，在Y方向上驅(qū)動上述物體的第2執(zhí)行裝置，以及控制上述第1及第2執(zhí)行裝置的控制單元。上述第1執(zhí)行裝置，具有承受驅(qū)動上述物體時的反力而移動的第1反力平衡體，上述第2執(zhí)行裝置，具有承受驅(qū)動上述物體時的反力而移動的第2反力平衡體。上述控制單元，通過控制上述第1及上述第2執(zhí)行裝置使在第1位置上靜止的上述物體移動到第2位置靜止時，使上述第1及第2執(zhí)行裝置產(chǎn)生驅(qū)動上述物體的驅(qū)動力并發(fā)生由上述第1位置的坐標及第2位置的坐標單值確定的反力。
本發(fā)明的第3個方面涉及曝光裝置，具備構(gòu)成為可驅(qū)動包含保持基片的吸盤作為基片載臺的構(gòu)造體的上述驅(qū)動裝置，通過投影光學系統(tǒng)將圖形投影在基片上使該基片曝光。
本發(fā)明的第4個方面涉及半導體器件等器件的器件制造方法，包含利用上述曝光裝置使該基片曝光的工序及使該基片顯影的工序。
本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點可從參考下面的附圖的描述而了解，附圖各圖中同樣或類似的部件賦予同樣的標號。


包含在本說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的具體實施方式
，并且與本說明書中一起用來對本發(fā)明的原理予以說明。
圖1為表示本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動裝置(載臺裝置)的可動單元的驅(qū)動方法的XY平面坐標圖。
圖2A、2B為表示本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動裝置的X執(zhí)行裝置和Y執(zhí)行裝置的驅(qū)動曲線圖。
圖3A～3D為分別示出本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動裝置的可動單元的驅(qū)動力F(t)、驅(qū)動速度V(t)、力矩反力γ(t)以及承受力矩反力而移動的反力平衡體的移動速度Vr(t)的示圖。
圖4A、4B為表示本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動裝置(載臺裝置)的示圖。
圖5為用來說明一般的可動單元的移動方法的問題點的XY平面坐標圖。
圖6A～6F為表示驅(qū)動裝置的X執(zhí)行裝置和Y執(zhí)行裝置的一般驅(qū)動曲線圖。
圖7為關于驅(qū)動裝置的力矩反力的說明圖。
圖8為示出以本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動裝置作為基片載臺而組裝的曝光裝置的概略構(gòu)成的示圖。
圖9為示出半導體器件的整個制造過程的流程圖。
圖10為示出半導體器件的整個制造過程的流程圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)予以說明。
圖4A、4B分別為示出以執(zhí)行裝置的定子作為承受動子的驅(qū)動反力的反力平衡體的本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的曝光裝置的晶片載臺的平面圖、剖面圖。
在圖4A及4B中，在頂板30上設置有晶片吸盤31和位置計測用的條形反射鏡50、51。晶片吸盤31對定位對象晶片進行真空吸附并保持。條形反射鏡50、51反射來自圖中未示出的激光干涉儀的計測光。頂板30，相對XY滑板38，藉助利用磁鐵的自重補償單元(圖中未示出)以非接觸方式浮起。在6軸方向上具有自由度。另外，頂板30，利用在頂板30和XY滑板38之間產(chǎn)生驅(qū)動力的執(zhí)行裝置，在6軸方向(XYZ方向及其軸轉(zhuǎn)動方向)上進行微動驅(qū)動。在X方向上設置2個、在Y方向上設置1個、在Z方向上設置3個直線電動機作為6軸微動用的執(zhí)行裝置。如對2個X方向微動直線電動機逆向驅(qū)動，就可繞Z軸轉(zhuǎn)動(θ方向)驅(qū)動頂板30，通過分別調(diào)整3個Z方向微動直線電動機各自的驅(qū)動力，就可繞X軸轉(zhuǎn)動(ωX方向)及繞Y軸轉(zhuǎn)動(ωY方向)驅(qū)動頂板30。另外，成為微動用直線電動機的定子的繞組設置于XY滑板38側(cè)，成為微動用直線電動機的動子的永久磁鐵設置于頂板30側(cè)。
XY滑板38，相對XY方向，經(jīng)由空氣軸承(靜壓軸承)35a由X導桿28和Y導桿29導引。另外，XY滑板38，相對Z方向，經(jīng)由空氣軸承(靜壓軸承)35b在基準構(gòu)造體4上面導引。
在X導桿28和Y導桿29的兩端部附近安裝直線電動機的動子(磁鐵)26、126、27、127，在控制器(控制單元)100的控制下，通過使XY各兩個直線電動機定子(繞組)24、124、25、125中流過電流而產(chǎn)生洛倫茲力，可以在向量Y方向上驅(qū)動28和在顯示數(shù)據(jù)方向上驅(qū)動Y導桿29。XY各兩個直線電動機定子(繞組)24、124、25、125，經(jīng)由空氣軸承(靜壓軸承)34由基準構(gòu)造體4上面導引，在XY方向上(平面方向)上保持自由度。
此處，除了執(zhí)行裝置之外，將也作為反力平衡體的起作用的直線電動機定子24、124、25、125分別稱呼為YR、YL、XB和XF。
此外，直線電動機定子24、124，在控制器100的控制下，由直線電動機定子控制用直線電動機32、132在Y方向上驅(qū)動。另外，同樣，直線電動機定子25、125，在控制器100的控制下，由直線電動機定子控制用直線電動機33、133在X方向上驅(qū)動。
下面，利用圖4對本發(fā)明的背景予以說明。首先，對XY滑板38在Y坐標為0的位置只在X方向上移動的場合予以說明。如利用洛倫茲力在X方向上驅(qū)動Y導桿29，則經(jīng)由靜壓軸承35a對XY滑板38施加X方向的力。此處，將XY滑板38和Y導桿29合稱為X可動單元。如使X可動單元加減速，則其反力作用于直線電動機定子25、125。
由于直線電動機定子25、125是利用靜壓軸承34支持可在XY方向上移動，利用此反力，直線電動機定子25、125在X方向上移動。其移動時的加速度和速度，由直線電動機定子25、125的質(zhì)量和X可動單元的質(zhì)量的比決定。例如，直線電動機定子25、125的各質(zhì)量為200kg/個，X可動單元的質(zhì)量為40kg，則因為質(zhì)量比為10∶1，X直線電動機定子21的加速度、速度也為可動單元的1/10。這樣，通過直線電動機定子25、125在X方向上的移動，在基準構(gòu)造體4沒有作用在直線電動機定子25上的X方向上的反力作用。與XY滑板38在X坐標為0的位置只在Y方向上移動的場合一樣。
可是，在XY方向，即2維中，驅(qū)動XY滑板38的場合，由于產(chǎn)生力矩分量引起的驅(qū)動反力(以下記作力矩反力)，不能像上述那樣單純地吸收反力。作為一個示例，考慮在2維的XY方向上驅(qū)動XY滑板38時，X方向的控制系統(tǒng)和Y方向的控制系統(tǒng)互相獨立，為使處理速度優(yōu)先而使X方向的驅(qū)動曲線和Y方向的驅(qū)動曲線一直產(chǎn)生最高加速度、最高速度的控制方法。
在此控制方法中，在將XY滑板38從示于圖5的XY平面的A點驅(qū)動到B點時，利用如圖6A、6B所示的X驅(qū)動曲線和Y驅(qū)動曲線驅(qū)動XY滑板38。例如，載臺裝置或驅(qū)動裝置的最高加速度為1G、最高速度為1m/s時，圖6A、6B的驅(qū)動曲線的驅(qū)動可使X軸和Y軸都分別產(chǎn)生最高加速度1G、最高速度1m/s。
利用圖6A、6B這樣的驅(qū)動曲線來驅(qū)動XY滑板38的場合，XY滑板38移動時描繪出如圖5所示的軌跡，此時的驅(qū)動反力，當XY滑板38在A點附近，B點附近，還有C點附近時產(chǎn)生。
此時，作為反力平衡體的直線電動機定子24(YR)、25(XB)、124(YL)、125(XF)移動以抵消此驅(qū)動反力，根據(jù)XY滑板38的位置的不同反力平衡體承受的反力不同。就是說，因為在承受Y方向的驅(qū)動的反力而傳遞的X導桿28上施加的力矩反力因XY滑板38的X坐標的不同而不同，所以在反力平衡體(YL)124和反力平衡體(YR)24承受的反力上產(chǎn)生差異。同樣地，因為在受到X方向的驅(qū)動的反力而傳遞的Y導桿29上施加的力矩反力因XY滑板38的Y坐標的不同而不同，所以在反力平衡體(XF)125和反力平衡體(XB)25承受的反力上產(chǎn)生差異。
具體說，在圖5中，因為XY滑板38的驅(qū)動開始位置是原點的+X方向及+Y方向，與反力平衡體(YL)124相比較，反力平衡體(YR)24承受的承受的反力更大，并且與反力平衡體(XF)125相比較，反力平衡體(XB)25承受的承受的反力更大。
此外，如XY滑板38移動時描繪出如圖5所示的軌跡，此時的驅(qū)動反力，X導桿28和Y導桿29承受的力矩反力將根據(jù)XY滑板38的位置而改變。由此，在驅(qū)動XY滑板38描繪出如圖5所示的軌跡時的力矩反力，由于X驅(qū)動和Y驅(qū)動的加速時和減速時的位置是任意的，加速時的力矩反力和減速時的力矩反力的總和不為0。
所謂加速時的力矩反力和減速時的力矩反力的總和不為0意味著，如果假設使反力平衡體XB、XF、YL、YR移動而使包含力矩分量的驅(qū)動反力被完全抵消，則反力平衡體XB、XF、YL、YR的移動速度，如圖6C～6F所示，反力平衡體XB、XF、YL、YR不能停止。換言之，因為在反力平衡體上必然存在有效行程，很難完全抵消力矩反力。
下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)予以說明。在圖4的XY滑板38在如圖1所示的坐標系中，考慮從任意的A點(x1，y1)移動到B點(x2，y2)的場合。設此坐標系的原點(0，0)為相對反力平衡體(YR、YL、XB、XF)24、124、25、125不產(chǎn)生力矩反力的點，在如圖4所示的驅(qū)動裝置中，XY滑板38停止的點是原點(0，0)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，使用來在X方向上驅(qū)動XY滑板38的直線電動機(25、27、125、127)的驅(qū)動曲線的加速期間和在Y方向上驅(qū)動XY滑板38的直線電動機(24、26、124、126)的驅(qū)動曲線的加速期間相等(即使其同步)，并且使用來在X方向上驅(qū)動XY滑板38的直線電動機(25、27、125、127)的驅(qū)動曲線的減速期間和在Y方向上驅(qū)動XY滑板38的直線電動機(24、26、124、126)的驅(qū)動曲線的減速期間相等(即使其同步)。此處，控制器100，根據(jù)用來分別控制X方向的驅(qū)動用直線電動機(25、27、125、127)及Y方向的驅(qū)動用的直線電動機(24、26、124、126)的驅(qū)動的驅(qū)動曲線對這些直線電動機進行控制。
下面舉一例說明上述的控制?？刂破?00，通過分別按照圖2A、2B所示的X方向、Y方向的驅(qū)動曲線對X方向的驅(qū)動用直線電動機(25、27、125、127)及Y方向的驅(qū)動用的直線電動機(24、26、124、126)的驅(qū)動進行控制而驅(qū)動XY滑板38。在圖2A、2B中，從t0起到t1止是加速期間，控制器100，使X方向的驅(qū)動用直線電動機(25、27、125、127)和Y方向的驅(qū)動用的直線電動機(24、26、124、126)同步，在此從t0起到t1止的期間內(nèi)使XY滑板38加速。此時的X方向的驅(qū)動用的直線電動機的加速力和Y方向的驅(qū)動用的直線電動機的加速力的合力的矢量，與從A點向著B點的矢量ABVEC的方向永遠相同。另外，在此說明書中，對矢量添加VEC字樣表示。
圖2A、2B的從t1起到t2止的期間是定速期間，控制器100，使X方向的驅(qū)動用的直線電動機和Y方向的驅(qū)動用的直線電動機一起以定速動作以使XY滑板38以定速在AB間移動。
于是，圖2A、2B的從t2起到t3止的期間是減速期間，控制器100，使X方向的驅(qū)動用的直線電動機和Y方向的驅(qū)動用的直線電動機兩者同步，在此從t2起到t3止的期間內(nèi)使XY滑板38減速而停止。此時的X方向的驅(qū)動用的直線電動機引起的減速的力和Y方向的驅(qū)動用的直線電動機引起的減速的力的矢量，在加速時的矢量ABVEC相反方向即矢量BAVEC的方向上永遠相同。
如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)中，通過使在X方向上的驅(qū)動用的直線電動機的驅(qū)動曲線的加速期間和在Y方向上的驅(qū)動用的直線電動機的驅(qū)動曲線的加速期間相等(即使其同步)，并且，使在X方向上的驅(qū)動用的直線電動機的驅(qū)動曲線的減速期間和在Y方向上的驅(qū)動用的直線電動機的驅(qū)動曲線的減速期間相等(即使其同步)，如圖1所示，在直線軌道上從A點到B點驅(qū)動XY滑板38。
在此驅(qū)動條件中，如將按照圖2A、2B的驅(qū)動曲線從A點到B點驅(qū)動XY滑板38時的驅(qū)動力Fvec(t)表示為矢量的時間函數(shù)，如(1)式所示。
Fvec(t)=ABvec|ABvec|F(t)···(1)]]>就是說，給予XY滑板38的驅(qū)動力Fvec(t)為具有從A點到B點的方向的單位矢量乘以圖3A所示的標量函數(shù)F(t)的積。
考慮此時的力矩反力。Y導桿29承受的力矩反力γy(t)如式(2)所示。
γy(t)＝y(tǒng)(t)F(t)cosθ…(2)X導桿28承受的力矩反力γx(t)如式(3)所示。
γx(t)＝-x(t)F(t)sinθ…(3)于是，這些力的合力γ(t)如式(4)所示。
γ(t)＝y(tǒng)(t)F(t)cosθ-x(t)F(t)sinθ＝F(t)(y(t)cosθ-x(t)sinθ) …(4)其中y(t)＝x(t)tanθ+b …(5)將式(5)代入(4)可得式(6)。γ(t)＝F(t)((x(t)tanθ+b)cosθ-x(t)sinθ)＝F(t)(x(t)sinθ+bcosθ-x(t)sinθ)＝F(t)bcosθ …(6)但是，因為y(t)通過(x1，y1)，b可求出如式(7)。
b＝y(tǒng)1-x1tanθ…(7)把式(7)代入式(6)，得到式(8)。
γ(t)＝F(t)bcosθ＝F(t)(y1cosθ-x1sinθ) …(8)其中，如將sinθ、cosθ以(x1，y1)、(x2，y2)表示，如式(9)所示。
sinθ=y2-y1(x2-x1)2+(y2-y1)2]]>cos=x2-x1(x2-x1)2+(y2-y1)2···(9)]]>所以，力矩反力如式(10)所示。
γ(t)=F(t)x2y1-x1y2(x2-x1)2+(y2-y1)2···(10)]]>
就是說，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動方法，力矩反力γ(t)未為驅(qū)動力F(t)的常數(shù)倍，該常數(shù)由驅(qū)動開始位置A和停止位置B的坐標單值決定。
其中，F(xiàn)(t)是用來在A點開始XY滑板38的移動，在B點使移動停止的驅(qū)動力，此時的XY滑板38的矢量ABVEC上的標量速度如圖3B所示。
所以，作為F(t)的常數(shù)倍的力矩反力γ(t)也以圖3C所示的時間函數(shù)表示，此外，承受力矩反力而移動的反力平衡體的移動速度將如圖3D所示。如圖3D所示，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動方法，反力平衡體的速度最終必定變?yōu)?，必定可以使反力平衡體停止。
另外，下面對于將力矩反力γ(t)分配到反力平衡體完全抵消XY滑板38的驅(qū)動反力的方法予以說明。
在圖4的驅(qū)動裝置中，由直線電動機的定子組成的反力平衡體，分離為XB(25)、XF(125)、YR(24)和YL(124)四個。
首先，對于X方向上的驅(qū)動力，可由反力平衡體XB(25)、XF(125)抵消。就是說，如以XY滑板38的驅(qū)動力Fvec(t)的X方向分量為FX(t)，F(xiàn)X(t)是兩個X直線電動機(定子25及動子27對，定子125及動子127對)的驅(qū)動力，其反力為-FX(t)。X方向的反力-FX(t)，由直線電動機的定子組成的反力平衡體XB(25)、XF(125)承受。如設施加于反力平衡體XF(125)的力為FXF(t)，施加于反力平衡體XB(25)的力為FXB(t)，如式(11)成立，可以抵消X方向上的反力。
Fx(t)＝-(FXF(t)+FXB(t))…(11)同樣，對于Y方向上的驅(qū)動力，可由反力平衡體YL(124)、YR(24)抵消。就是說，如以XY滑板38的驅(qū)動力Fvec(t)的Y方向分量為FY(t)，F(xiàn)Y(t)是兩個Y直線電動機(26、126)的驅(qū)動力，其反力為-FY(t)。Y方向的反力-FY(t)，由直線電動機的定子組成的反力平衡體(YL)126、(YR)26承受。如設施加于反力平衡體(YL)126的力為FYL(t)，施加于反力平衡體(YR)26的力為FYR(t)，如式(12)成立，可以抵消Y方向上的反力。
Fy(t)＝-(FYL(t)+FYR(t)) …(12)下面再考慮力矩方向上的反力。圖7中示出力矩方向的反力。如圖7所示，如將施加于X導桿28上的力矩反力設為γx(t)，X導桿28的長度為2Lx，施加于Y導桿29上的力矩反力設為γy(t)，Y導桿29的長度為2Ly，則γx(t)、γy(t)以式(13)表示。
γx(t)＝-(FYL(t)+FYR(t))Lxγy(t)＝-(FXB(t)+FCF(t))Ly…(13)另外，因為力矩的反力γ(t)是施加于X導桿28上的力矩γx(t)和施加于Y導桿29上的力矩γy(t)的和，如式(14)成立，可以抵消力矩的反力。
γ(t)＝γx(t)+γy(t)＝-(FYL(t)-FYR(t))Lx-(FXB(t)-FXF(t))Ly…(14)
其中，在本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)中，在驅(qū)動XY滑板38的同時，控制器100，通過控制圖4所示的直線電動機定子控制用的直線電動機133、33、132、32，藉助式(15)所示的力驅(qū)動由直線電動機定子組成的反力平衡體XF(125)、XB(25)、YL(124)和YR(24)。此處，按照式(15)，X方向的驅(qū)動用的直線電動機(25、27、125、127)的驅(qū)動曲線的加速期間、Y方向的驅(qū)動用的直線電動機(24、26、124、126)的驅(qū)動曲線的加速期間與直線電動機定子控制用的直線電動機(133、33、132、32)的驅(qū)動曲線的加速期間一致，并且，X方向的驅(qū)動用的直線電動機(25、27、125、127)的驅(qū)動曲線的減速期間、Y方向的驅(qū)動用的直線電動機(24、26、124、126)的驅(qū)動曲線的減速期間與直線電動機定子控制用的直線電動機(133、33、132、32)的驅(qū)動曲線的減速期間一致。
FXF(t)＝-(Fx(t)-γ(t)α)/2FXB(t)＝(Fx(t)+γ(t)α)/2FYL(t)＝-(Fy(t)+γ(t)β)/2FYR(t)＝-(Fy(t)-γ(t)β)/2 …(15)利用直線電動機133、33、132、32，如式(15)所示通過對反力平衡體XF(125)、XB(25)、YL(124)和YR(24)進行驅(qū)動，X方向上承受的力如式(16)所示。
-(FXF(t)+FXB(t))＝Fx(t) …(16)就是說，因為式(11)成立，可以完全抵消X方向的反力。另外，同樣，Y方向上承受的力如式(17)所示。
-(FYL(t)+FYR(t)＝Fy(t)…(17)就是說，因為式(12)成立，可以完全抵消Y方向的反力。另外，對于力矩的反力，也如式(18)所示。
-(FYL(t)-FYR(t)Lx-(FXB(t)-FXF(t))Ly＝(βLx+αLy)·γ(t) …(18)βLx+αLy＝1 …(19)如選擇式(19)成立的α、β，式(14)成立，可完全抵消力矩的反力。例如，如按照式(20)所示選擇α、β，可只在反力平衡體(YL)124、(YR)24上分配力矩反力。
另外，如按照式(21)所示選擇α、β，可只在反力平衡體(XF)125、(XB)25上分配力矩反力。

另外，如按照式(22)所示選擇α、β，可在四個反力平衡體(XF)125、(XB)25、(YL)124和(YR)24上分配力矩反力。
因為由直線電動機定子組成的反力平衡體XF、XB、YL和YR的重量和作為XY可動單元的XY滑板38及其上部的頂板30、晶片吸盤31、條形反射鏡50、51等以及X導桿28、Y導桿29的重量的比值決定反力平衡體XF、XB、YL和YR的驅(qū)動行程，所以為了縮短反力平衡體的行程，反力平衡體的重量最好是盡可能的加重。
如上所述，根據(jù)本實施形態(tài)，可以將驅(qū)動XY滑板38時的反力，包含力矩分量的反力可完全在驅(qū)動裝置內(nèi)抵消。
就是說，因為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)的驅(qū)動裝置，沿著導向面在XY方向，即2維方向上使可移動的物體(例如包含XY滑板、頂板、晶片吸盤等的構(gòu)造體)移動時，使在X方向上驅(qū)動該物體的X方向用執(zhí)行裝置的加速期間和在Y方向上驅(qū)動該物體的Y方向用執(zhí)行裝置的加速期間相等(即使其同步)，并且使X方向用執(zhí)行裝置的減速期間和Y方向用執(zhí)行裝置的減速期間相等(即使其同步)，由此通過使兩個執(zhí)行裝置同時產(chǎn)生加減速的力，可使該物體從驅(qū)動開始位置起到停止位置為止直線移動，加速時的驅(qū)動反力的力矩分量和減速時的驅(qū)動反力的力矩分量相等，即使是移動反力平衡體使包含力矩分量的驅(qū)動反力完全抵消，反力平衡體可在有效行程內(nèi)停止。
另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，設在上述驅(qū)動裝置中，使物體從坐標(x1，y1)移動到坐標(x2，y2)時的驅(qū)動力為F時，通過將以
γ=F(x2y1-x1y2(x2-x1)2+(y2-y1)2)]]>表示的轉(zhuǎn)動方向的力矩反力γ在控制器100的控制下分配到反力平衡體中的任何一個上，可以將力矩反力完全抵消或減輕其影響。
此外，例如，在具有如圖4這樣的四個反力平衡體(XF)125、(XB)25、(YL)124和(YR)24的驅(qū)動裝置中，在使物體從坐標(x1，y1)起移動到坐標(x2，y2)時，使X方向用的執(zhí)行裝置的加速期間和Y方向用的執(zhí)行裝置的加速期間相等(即使其同步)，并且使X方向用的執(zhí)行裝置的減速期間和Y方向用的執(zhí)行裝置的減速期間相等(即使其同步)，由此兩個執(zhí)行裝置同時使物體加減速。如設此時的該物體的驅(qū)動力為F，轉(zhuǎn)動方向的力矩反力γ表示為γ=F(x2y1-x1y2(x2-x1)2+(y2-y1)2)]]>此處，如以FXF表示反力平衡體XF，以FXB表示反力平衡體XB，以FYR表示反力平衡體YR，以FYL表示反力平衡體YL，以FX表示載臺的驅(qū)動力F的X方向反力分量和以FY表示Y方向反力分量，則按照與FXF＝-(Fx-γα)/2FXB＝-(Fx+γα)/2FYL＝-(Fy+γβ)/2FYR＝-(Fy-γβ)/2(α、β為常數(shù))力相當?shù)闹甘怪低ㄟ^藉助直線電動機定子控制用直線電動機133、33、132、32分別驅(qū)動反力平衡體(XF)125、(XB)25、(YL)124和(YR)24使移動物體時的XY方向的反力及力矩反力不外漏而可以在驅(qū)動裝置內(nèi)完全抵消。
圖8為示出以上述的驅(qū)動裝置作為基片載臺而組裝的曝光裝置的概略構(gòu)成的示圖。此曝光裝置，利用照明光學系統(tǒng)210對保持于原版載臺220上的原版(初縮版或掩模)221照明，將原版221的圖形經(jīng)投影光學系統(tǒng)230投影到基片載臺(晶片載臺)240上的基片(晶片)241，使基片241曝光。此處，基片載臺240的結(jié)構(gòu)為應用于圖4所示的驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)。
這樣，根據(jù)組裝有本發(fā)明的驅(qū)動裝置的曝光裝置，第一，可以通過降低伴隨原版載臺的移動的振動而提高套刻精度、線寬精度及處理速度。而且，因為通過減小伴隨載臺的加減速的反力對基床的影響，可以在減小對設置于同一基床上的其他裝置的影響的同時，減小與其他裝置之間的間隔，所以在設置多個裝置的場合，每一個裝置必需的基床面積可以減小。
下面對利用上述曝光裝置的半導體器件的制造工藝過程予以說明。圖9為示出半導體器件的整個制造過程的流程圖。在步驟1(電路設計)中進行半導體器件的電路設計。在步驟2(掩模制作)中根據(jù)設計的電路圖形制作掩模。另一方面，在步驟3(晶片制造)中，利用硅等材料制造晶片。步驟4(晶片加工過程)稱為前工序，利用上述的掩模和晶片，藉助上述的曝光裝置利用光刻技術(shù)在晶片上形成實際的電路。下面的步驟5(組裝)稱為后工序，是利用由步驟4制作的晶片進行半導體芯片化的工序，包含組裝工序(劃片、焊接)、封裝工序(芯片封裝)等組裝工序。在步驟6(檢查)中對在步驟5中制作的半導體器件的動作進行確認測試、耐久性測試等檢查。經(jīng)過這些工序而完成的半導體器件就可以出貨(步驟7)了。
圖10為示出上述晶片加工過程的詳細流程圖。在步驟11(氧化)中對晶片表面進行氧化。在步驟12(CVD)中在晶片表面上形成絕緣膜。在步驟13(電極形成)中通過蒸發(fā)在晶片上形成電極。在步驟14(離子注入)中向晶片中注入離子。在步驟15(抗蝕處理)中在晶片上涂敷感光劑。在步驟16(曝光)中利用上述的曝光裝置將上述電路圖形轉(zhuǎn)移到晶片上。在步驟17(顯影)中，將曝光的晶片顯影。在步驟18(腐蝕)中將顯影的抗蝕像以外的部分去除。坐標中9(抗蝕層剝離)中將經(jīng)過腐蝕的不需要的抗蝕層去除。通過反復進行這些步驟，就可以在晶片上形成多重電路圖形。
另外，在上述本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)中，設置有可分別獨立移動的四個反力平衡體(XF)125、(XB)25、(YL)124和(YR)24，也可以將這四個反力平衡體的端部分別連接起來形成一個反力平衡體結(jié)構(gòu)。在此場合，與力矩分量的反力相對應的控制多少有些困難，但因為反力平衡體和可動單元的質(zhì)量比更大，在抵消伴隨物體驅(qū)動時的反力或減少其影響時的反力平衡體的移動量可以更小。
根據(jù)本發(fā)明，例如，可以抵消伴隨物體驅(qū)動的反力或減少其影響。
因為在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以實現(xiàn)本發(fā)明的多種明顯廣泛不同的實施形態(tài)，應該理解，除了在權(quán)利要求中確定的實施形態(tài)之外，本發(fā)明不受限于其具體實施形態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動裝置，使物體沿著導向面在X方向及Y方向上移動，包括在X方向上驅(qū)動上述物體的第1執(zhí)行裝置；在Y方向上驅(qū)動上述物體的第2執(zhí)行裝置；以及控制上述第1及第2執(zhí)行裝置的控制單元；上述第1及第2執(zhí)行裝置，具有承受驅(qū)動上述物體時的反力而移動的反力平衡體；上述控制單元，通過控制上述第1及第2執(zhí)行裝置使在第1位置上靜止的上述物體移動到第2位置靜止時，使上述物體在連接上述第1位置和上述第2位置的直線上移動。
2.如權(quán)利要求1中記載的驅(qū)動裝置，其中上述控制單元，通過對上述第1及第2執(zhí)行裝置進行控制，以使上述第1執(zhí)行裝置使上述物體加速的加速期間和上述第2執(zhí)行裝置使上述物體加速的加速期間一致，并且使上述第1執(zhí)行裝置使上述物體減速的減速期間和上述第2執(zhí)行裝置使上述物體減速的減速期間一致。
3.如權(quán)利要求1中記載的驅(qū)動裝置，其中上述反力平衡體，具備作為上述第1執(zhí)行裝置的定子的第1反力平衡體和作為上述第2執(zhí)行裝置的定子的第2反力平衡體。
4.如權(quán)利要求3中記載的驅(qū)動裝置，其中上述驅(qū)動單元還具備驅(qū)動上述第1反力平衡體的第3執(zhí)行裝置和驅(qū)動上述第2反力平衡體的第4執(zhí)行裝置。
5.如權(quán)利要求4中記載的驅(qū)動裝置，其中設使上述載臺從坐標(x1，y1)移動到坐標(x2，y2)時的驅(qū)動力為F，計算轉(zhuǎn)動方向的力矩反力γ，γ=Fx2y1-x1y2(x2-x1)2+(y2-y1)2]]>使力矩反力γ分配到上述反力平衡體中的任何一個上而抵消或減小。
6.如權(quán)利要求4中記載的驅(qū)動裝置，其中上述控制單元，通過對上述第3及上述第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的反力受到抵消或使其影響減小。
7.如權(quán)利要求4中記載的驅(qū)動裝置，其中上述控制單元，通過對上述第3及上述第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的力矩反力受到抵消或使其影響減小。
8.如權(quán)利要求4中記載的驅(qū)動裝置，其中上述控制單元，通過對上述第1、第2、第3及第4執(zhí)行裝置進行控制，以使上述第1及第2執(zhí)行裝置使上述物體加速的加速期間以及上述第3及第4執(zhí)行裝置使上述第1及第2反力平衡體加速的加速期間一致，并且使上述第1及第2執(zhí)行裝置使上述物體減速的減速期間以及上述第3及第4執(zhí)行裝置使上述第1及第2反力平衡體減速的減速期間一致。
9.如權(quán)利要求1中記載的驅(qū)動裝置，其中上述第1執(zhí)行裝置分別配置于上述物體的-Y方向側(cè)及+Y方向側(cè)，而上述第2執(zhí)行裝置分別配置于上述物體的-X方向側(cè)及+X方向側(cè)。
10.如權(quán)利要求3中記載的驅(qū)動裝置，其中上述第1執(zhí)行裝置分別配置于上述物體的-Y方向側(cè)及+Y方向側(cè)，而上述第2執(zhí)行裝置分別配置于上述物體的-X方向側(cè)及+X方向側(cè)，上述驅(qū)動裝置還具備分別驅(qū)動一對上述第1執(zhí)行裝置的第1反力平衡體的一對第3執(zhí)行裝置，和分別驅(qū)動一對上述第2執(zhí)行裝置的第2反力平衡體的一對第4執(zhí)行裝置。
11.如權(quán)利要求10中記載的驅(qū)動裝置，其中上述控制單元，通過對上述一對第3執(zhí)行裝置及上述一對第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的反力受到抵消或使其影響減小。
12.如權(quán)利要求10中記載的驅(qū)動裝置，其中上述控制單元，通過對上述一對第3執(zhí)行裝置及上述一對第4執(zhí)行裝置進行控制使伴隨上述物體的驅(qū)動的力矩反力受到抵消或使其影響減小。
13.一種驅(qū)動裝置，使物體沿著導向面在X方向及Y方向上移動，其構(gòu)成包括在X方向上驅(qū)動上述物體的第1執(zhí)行裝置；在Y方向上驅(qū)動上述物體的第2執(zhí)行裝置；以及控制上述第1及第2執(zhí)行裝置的控制單元；上述第1執(zhí)行裝置，具有承受驅(qū)動上述物體時的反力而移動的第1反力平衡體，上述第2執(zhí)行裝置，具有承受驅(qū)動上述物體時的反力而移動的第2反力平衡體；上述控制單元，通過控制上述第1及上述第2執(zhí)行裝置使在第1位置上靜止的上述物體移動到第2位置靜止時，使上述第1及第2執(zhí)行裝置產(chǎn)生驅(qū)動上述物體的驅(qū)動力并發(fā)生由上述第1位置的坐標及第2位置的坐標單值確定的反力。
14.如權(quán)利要求13中記載的驅(qū)動裝置，其中還具備驅(qū)動上述第1及第2反力平衡體的至少一個的第3執(zhí)行裝置，以便抵消上述力矩反力或減小其影響。
15.一種曝光裝置，其特征在于包括作為驅(qū)動包含保持基片的吸盤的構(gòu)造體的基片載臺的如權(quán)利要求1中記載的驅(qū)動裝置；和將圖形投影在基片上的投影光學系統(tǒng)。
16.一種曝光裝置，其特征在于具有如權(quán)利要求1中記載的驅(qū)動裝置。
17.一種器件制造方法，其特征在于在基片上涂敷感光劑的工序；利用權(quán)利要求15中記載的曝光裝置使上述基片曝光的工序，以及使上述基片顯影的工序。
全文摘要
本發(fā)明的目的為使伴隨物體的驅(qū)動的力矩反力受到抵消或使其影響減小。本發(fā)明的驅(qū)動裝置具備在X方向上驅(qū)動物體(XY滑板等)的第1執(zhí)行裝置，在Y方向上驅(qū)動物體的第2執(zhí)行裝置，以及控制第1及第2執(zhí)行裝置的控制單元。第1及第2執(zhí)行裝置，分別具有承受驅(qū)動物體時的反力而移動的反力平衡體?？刂茊卧?，通過控制第1及第2執(zhí)行裝置使在A點上靜止的上體移動到B點靜止時，使物體在連接A點和B點的直線上移動。
文檔編號G03F7/22GK1453637SQ0312204
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
發(fā)明者関口浩之 申請人:佳能株式會社