JP2004100953A - Vibration damping device exposure device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制振装置及び露光装置に係り、さらに詳しくは、制御対象に発生する振動を打ち消すようにアクチュエータにより制御対象を駆動制御するアクティブ方式の制振装置、及びその制振装置を備えた露光装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device and an exposure apparatus, and more particularly, to an active vibration damping device that drives and controls a control target by an actuator so as to cancel vibration generated in the control target, and includes the vibration damping device. The present invention relates to an exposure apparatus.
従来より、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称する)に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、「ウエハ」と総称する)上に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるステッパ)や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ)等の逐次移動型の投影露光装置が主として用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, or the like, a pattern formed on a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a “reticle”) is coated with a resist or the like via a projection optical system. And repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) for transferring onto a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter collectively referred to as “wafer”), and a step and 2. Description of the Related Art A sequential movement type projection exposure apparatus such as a scanning type projection exposure apparatus (a so-called scanning stepper) is mainly used.
この種の露光装置では、投影光学系と、ウエハ及びレチクルとの位置関係が適切であることが重要であり、これらの位置関係が露光性能を決定する主要因となる。このため、ステッパ、スキャニング・ステッパのいずれであっても、投影光学系とレチクルが載置されるレチクルステージ及びウエハが載置されるウエハステージとの間の位置関係を光学的な変位センサ(例えば干渉計や同期検波式光学系等)で計測し、この計測結果に基づいて、高い精度で投影光学系とレチクル及びウエハとの位置合わせを行うようになっている。 In this type of exposure apparatus, it is important that the positional relationship between the projection optical system, the wafer, and the reticle is appropriate, and these positional relationships are the main factors that determine the exposure performance. Therefore, in any of the stepper and the scanning stepper, the positional relationship between the projection optical system, the reticle stage on which the reticle is mounted, and the wafer stage on which the wafer is mounted is determined by an optical displacement sensor (for example, An interferometer, a synchronous detection optical system, or the like) is used, and based on the measurement result, the projection optical system is aligned with the reticle and the wafer with high accuracy.
上記の高精度な位置合わせを実現するためには、投影光学系、ウエハステージ、及びレチクルステージに伝達される振動成分を振動源から隔離する必要がある。このような振動要因(振動源)としては、(a)露光装置が設置されるクリーンルーム床面の暗振動(微振動)、(b)露光装置内のステージの駆動に伴う反力が床に伝達され、特に床剛性が弱い場合に、その反力が床面を振動させ、その振動が床面から露光装置に戻って露光装置の振動要因となる、いわゆる戻り振動、(c)レチクルステージあるいはウエハステージの駆動時に生じる反力がそれらのステージのガイド面が形成された定盤を振動させることによって生じ、露光装置のボディを介して投影光学系に伝達される振動及びステージに接続されているケーブルや配線等からの振動などがある。 振動 In order to realize the above-described highly accurate alignment, it is necessary to isolate the vibration component transmitted to the projection optical system, the wafer stage, and the reticle stage from the vibration source. Such vibration factors (vibration sources) include (a) dark vibration (fine vibration) on the floor of a clean room where the exposure apparatus is installed, and (b) reaction force generated by driving a stage in the exposure apparatus to the floor. In particular, when the floor rigidity is weak, the reaction force causes the floor surface to vibrate, and the vibration returns from the floor surface to the exposure apparatus and causes vibration of the exposure apparatus. The reaction force generated when the stages are driven is caused by vibrating the surface plate on which the guide surfaces of the stages are formed, and the vibration transmitted to the projection optical system via the body of the exposure apparatus and the cable connected to the stage And vibration from wiring and the like.
露光装置では、上記の各種振動が投影光学系、ウエハステージ及びレチクルステージに伝達されるのを防止あるいは抑制するため、ボディの各部が防振機構によって支持されている。このような防振機構は、その支持対象物を3点ないし4点で支持している場合が多い。例えば、それが露光装置自体を支持する防振機構である場合には、6自由度方向(X、Y、Z、θx、θy、θz)に関して防振効果を発揮するような防振機構であることが望ましい。なぜならば、床や装置自体を剛体でなく弾性体として捉えた場合、その部分に伝達される振動の振動方向が一定の方向であったとしても、その弾性体の振動モードによっては、その振動が様々な方向への振動に変換される可能性があるからである。 In the exposure apparatus, each part of the body is supported by an anti-vibration mechanism in order to prevent or suppress transmission of the various vibrations to the projection optical system, the wafer stage, and the reticle stage. Such an anti-vibration mechanism often supports the object to be supported at three or four points. For example, if it is an anti-vibration mechanism that supports the exposure apparatus itself, it is an anti-vibration mechanism that exerts an anti-vibration effect in six directions of freedom (X, Y, Z, θx, θy, θz). It is desirable. This is because when the floor or the device itself is considered as an elastic body rather than a rigid body, even if the vibration direction of the vibration transmitted to that part is fixed, the vibration varies depending on the vibration mode of the elastic body. This is because there is a possibility that the vibration is converted into a vibration in a different direction.
近年、このような防振機構として、内圧が制御可能なエアマウントやボイスコイルモータ等のアクチュエータを備え、ボディ各部に取り付けられた例えば6個の加速度計の計測値に基づいてフィードバック制御を行い、ボイスコイルモータ等の推力を制御することによってボディ各部の振動を制御するアクティブ制振装置が採用されるようになっている。 In recent years, such an anti-vibration mechanism includes an actuator such as an air mount or a voice coil motor capable of controlling the internal pressure, and performs feedback control based on measurement values of, for example, six accelerometers attached to each part of the body, An active vibration damping device that controls the vibration of each part of the body by controlling the thrust of a voice coil motor or the like has been adopted.
以上述べたように、投影光学系、ウエハステージ、レチクルステージに発生する振動の原因として主なものに、その露光装置が設置された床面側から伝達される振動、いわゆる床振動がある。この床振動は、床面から防振機構を支持するベース部材に伝達され、防振機構を介して露光装置のボディの各部に伝達される。そして、防振機構のアクティブ制振装置は、上述の加速度計等によってボディの各部に伝達された振動成分が検出されて始めて、能動的にその振動成分を打ち消すように動作する。すなわち、従来のアクティブ制振装置では、ボディの各部に設けられた加速度計等の計測値をフィードバックするフィードバック制御のみで、床から伝達される振動を抑制している。一般的に、フィードバック制御系は、外乱成分に対してある程度の制御の遅れが生じる制御系であることが知られており、ボディの各部に発生する振動成分、すなわち加速度を制御量としてフィードバックするフィードバック制御系だけで制振制御を行う従来のアクティブ制振装置では、床振動によって制御対象に発生する振動の抑制に限界がある。 As described above, the main cause of the vibration generated in the projection optical system, the wafer stage, and the reticle stage is vibration transmitted from the floor on which the exposure apparatus is installed, that is, so-called floor vibration. The floor vibration is transmitted from the floor to a base member supporting the vibration isolating mechanism, and transmitted to each part of the body of the exposure apparatus via the vibration isolating mechanism. The active vibration damping device of the vibration isolation mechanism operates so as to actively cancel the vibration component only after the vibration component transmitted to each part of the body is detected by the above-described accelerometer or the like. That is, in the conventional active vibration damping device, the vibration transmitted from the floor is suppressed only by the feedback control that feeds back a measurement value of an accelerometer or the like provided in each part of the body. It is generally known that a feedback control system is a control system in which a certain degree of control delay occurs with respect to a disturbance component, and a feedback component that feeds back a vibration component generated in each part of the body, that is, an acceleration as a control amount. In a conventional active vibration suppression device that performs vibration suppression control only by a control system, there is a limit to suppression of vibration generated in a control target due to floor vibration.
また、上述のように、投影光学系、ウエハステージ、レチクルステージに伝達される振動成分の振動源としては様々なものがあり、これら全ての振動源から伝達される外乱成分をボディに取り付けられた加速度計の出力に基づくフィードバック制御系だけで効果的に除去乃至抑制するのは非常に困難である。そのような除去乃至抑制が困難な外乱成分は、その制御系の制御レベルを低下させる要因となる。 Further, as described above, there are various sources of vibration components transmitted to the projection optical system, the wafer stage, and the reticle stage, and the disturbance components transmitted from all these vibration sources are attached to the body. It is very difficult to effectively remove or suppress only with a feedback control system based on the output of the accelerometer. Such a disturbance component that is difficult to remove or suppress becomes a factor that lowers the control level of the control system.
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、外乱振動の制振効果を向上させることができる制振装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide a vibration damping device capable of improving a vibration damping effect of disturbance vibration.
また、本発明の第2の目的は、高精度な露光を実現することが可能な露光装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of realizing highly accurate exposure.
請求項1に記載の発明は、制御対象を支持するとともに鉛直方向に駆動可能なアクチュエータ(例えば311A等)と;床面側から伝達される振動成分を計測する振動計測装置(例えば18A等)と;前記制御対象に発生する振動を抑制するために、前記振動計測装置によって計測された振動成分に基づいて前記アクチュエータに与える指令値を算出する振動制御系(50,50’)と;を備え、前記振動制御系は、前記振動計測装置によって計測された振動成分に基づいてフィードフォワード制御を行うことを特徴とする制振装置である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an actuator (for example, 311A or the like) that supports a control target and can be driven in a vertical direction; A vibration control system (50, 50 ') for calculating a command value to be given to the actuator based on a vibration component measured by the vibration measuring device in order to suppress vibration generated in the control object; The vibration control system is a vibration damping device that performs feedforward control based on a vibration component measured by the vibration measuring device.
これによれば、振動制御系は、振動計測装置によって計測された床面から伝達される振動成分に基づいて制御対象の制振制御を行う。このようにすれば、床面に発生する振動成分をいち早く計測して、計測された振動成分に基づいた振動制御系による制振制御を実行することができるようになるので、外乱振動に対する制振効果を向上させることができる。 According to this, the vibration control system performs the vibration suppression control of the control target based on the vibration component transmitted from the floor measured by the vibration measuring device. This makes it possible to quickly measure the vibration component generated on the floor surface and execute the vibration suppression control by the vibration control system based on the measured vibration component. The effect can be improved.
この場合、前記振動制御系は、前記振動計測装置によって計測された振動成分に基づいてフィードフォワード制御を行う。なお、振動計測装置としては、加速度センサや変位センサ等、床振動の振動成分が検出できるものであればよい。 In this case, the vibration control system performs feedforward control based on the vibration component measured by the vibration measurement device. Note that the vibration measuring device may be any device that can detect a vibration component of floor vibration, such as an acceleration sensor or a displacement sensor.
上記請求項1に記載の制振装置において、請求項2に記載の制振装置のごとく、前記アクチュエータを支持し、前記振動計測装置が設けられている部材をさらに有することとすることができる。 In the vibration damping device according to the first aspect, like the vibration damping device according to the second aspect, it is possible to further include a member that supports the actuator and is provided with the vibration measuring device.
この場合、請求項3に記載の制振装置のごとく、前記振動計測装置は、その振動計測装置と前記アクチュエータとの間の前記部材の部分が剛体とみなせる範囲内に設けられていることとすることができる。 In this case, as in the vibration damping device according to claim 3, the vibration measuring device is provided within a range in which a portion of the member between the vibration measuring device and the actuator can be regarded as a rigid body. be able to.
これによれば、振動計測装置とアクチュエータとの間を弾性体でなく、剛体とみなすことができるので、振動計測装置によって計測された振動成分を、各アクチュエータに伝達される振動成分に変換するのが容易となる。 According to this, since the space between the vibration measuring device and the actuator can be regarded as a rigid body, not an elastic body, the vibration component measured by the vibration measuring device is converted into a vibration component transmitted to each actuator. Becomes easier.
上記請求項1〜3のいずれか一項に記載の制振装置において、請求項4に記載の制振装置のごとく、前記振動制御系は、前記制御対象及び前記アクチュエータを含む振動系を2次モデルに近似することによって前記指令値を算出することとすることができる。 In the vibration damping device according to any one of claims 1 to 3, as in the vibration damping device according to claim 4, the vibration control system performs a secondary operation on a vibration system including the control target and the actuator. The command value can be calculated by approximating the model.
この場合、請求項5に記載の制振装置のごとく、前記振動制御系は、前記振動計測装置によって計測された振動成分を、前記アクチュエータの設置位置における振動成分に変換する座標変換系(91)を有することとすることができる。 In this case, like the vibration damping device according to claim 5, the vibration control system converts a vibration component measured by the vibration measuring device into a vibration component at a position where the actuator is installed (91). Can be provided.
また、この場合、請求項6に記載の制振装置のごとく、前記振動制御系は、前記座標変換系で変換された振動成分を入力し、前記制御対象に伝達される振動成分を算出して出力する2次フィルタ(92)をさらに有することとすることができる。 In this case, as in the vibration damping device according to claim 6, the vibration control system inputs a vibration component converted by the coordinate conversion system and calculates a vibration component transmitted to the control target. It may further include a secondary filter (92) for outputting.
また、この場合、請求項7に記載の制振装置のごとく、前記振動制御系は、前記2次フィルタから出力された振動成分を、前記制御対象の重心位置に伝達される振動成分に変換する座標変換系(93)をさらに有することとすることができる。 In this case, the vibration control system converts the vibration component output from the secondary filter into a vibration component transmitted to the position of the center of gravity of the controlled object. A coordinate transformation system (93) may be further provided.
これによれば、振動計測装置によって計測された振動成分を、座標変換によってアクチュエータ直下の振動成分に変換し、制御対象及びアクチュエータを含む振動系をモデル化した2次フィルタにその振動成分を入力することによって、各アクチュエータに生じる振動成分の大きさを得ることができる。そして、座標変換によってその各アクチュエータに生じる振動成分を制御対象の重心位置における振動成分に変換する。したがって、請求項7に記載の発明の制振装置では、振動計測装置によって計測された振動成分に基づいて、アクチュエータによって支持された制御対象の重心位置に伝達される振動成分を抽出することができるようになる。 According to this, the vibration component measured by the vibration measuring device is converted into a vibration component immediately below the actuator by coordinate conversion, and the vibration component is input to a secondary filter that models a vibration system including the control target and the actuator. Thus, the magnitude of the vibration component generated in each actuator can be obtained. Then, the vibration component generated in each actuator is converted into the vibration component at the position of the center of gravity of the control target by the coordinate conversion. Therefore, in the vibration damping device according to the seventh aspect of the invention, the vibration component transmitted to the position of the center of gravity of the control target supported by the actuator can be extracted based on the vibration component measured by the vibration measuring device. Become like
また、上記請求項1〜7のいずれか一項に記載の制振装置において、請求項8に記載の制振装置のごとく、前記制御対象のモデル(101)によって前記制御対象から得られる制御量に基づいて推定される仮想指令値と前記指令値とのずれを外乱成分として推定する外乱オブザーバ(201)をさらに備えることができる。 Further, in the vibration damping device according to any one of claims 1 to 7, as in the vibration damping device according to claim 8, a control amount obtained from the control target by the control target model (101). And a disturbance observer (201) for estimating a difference between the virtual command value estimated based on the command value and the command value as a disturbance component.
さらに、請求項8に記載の制振装置において、請求項9に記載の制振装置のごとく、前記振動制御系は、前記フィードフォワード制御と前記外乱オブザーバとを非干渉化する非干渉制御器(501)をさらに有することとすることができる。 Further, in the vibration damping device according to claim 8, as in the vibration damping device according to claim 9, the vibration control system includes a non-interference controller that makes the feedforward control and the disturbance observer non-interfering. 501).
請求項10に記載の発明は、制御対象を支持するとともに鉛直方向に駆動可能なアクチュエータと;前記制御対象に発生する振動を抑制するために、前記制御対象から得られる制御量に基づいて前記アクチュエータへの指令値を作成し、該指令値によって前記アクチュエータをフィードフォワード制御によって駆動制御する振動制御系(50,50’)と;前記制御対象のモデル(101)によって前記制御量に基づいて推定される仮想指令値と前記指令値とのずれを外乱成分として推定する外乱オブザーバ(201)と;前記振動制御系が前記指令値によって前記アクチュエータを駆動制御するのに先立って、前記外乱オブザーバによって推定された外乱成分を前記指令値から減算する減算器(104)と;前記フィードフォワード制御と前記外乱オブザーバとを非干渉化する非干渉制御器(501)と;を備える制振装置である。 The invention according to claim 10, wherein the actuator supports the control target and is drivable in a vertical direction; and the actuator is controlled based on a control amount obtained from the control target in order to suppress vibration generated in the control target. And a vibration control system (50, 50 ') for driving and controlling the actuator by feedforward control according to the command value; and a control target model (101) for estimating the actuator based on the control amount. A disturbance observer (201) for estimating a deviation between the virtual command value and the command value as a disturbance component; and a disturbance observer estimated by the disturbance observer before the vibration control system drives and controls the actuator based on the command value. A subtractor (104) for subtracting a disturbance component from the command value; and the feedforward control. A vibration damping device comprising; the non-interference controller for decoupling the disturbance observer and (501).
これによれば、外乱オブザーバは、アクチュエータへの指令値と制御対象のモデルによって推定される仮想的な指令値とのずれを求めることによって外乱成分を推定し、減算器はそのずれを指令値から減算する。そのため、本発明の制振装置では、アクチュエータへの指令値を、振動制御系に加えられる外乱成分が補償された指令値とすることができるので、外乱振動の制振効果を向上させることができる。また、振動制御系による前記フィードフォワード制御と外乱オブザーバとを非干渉化する非干渉制御器(501)を設けることにより、外乱オブザーバの所望の性能をより確実に達成させることができる。なお、請求項10に記載の発明の制振装置では、外乱オブザーバが振動制御系に包含されていてもよい。 According to this, the disturbance observer estimates the disturbance component by calculating the difference between the command value to the actuator and the virtual command value estimated by the model of the control target, and the subtractor calculates the difference from the command value. Subtract. Therefore, in the vibration damping device of the present invention, the command value to the actuator can be a command value in which the disturbance component applied to the vibration control system is compensated, so that the vibration damping effect of the disturbance vibration can be improved. . In addition, by providing a non-interference controller (501) for decoupling the feedforward control by the vibration control system and the disturbance observer, the desired performance of the disturbance observer can be more reliably achieved. In the vibration damping device according to the tenth aspect, the disturbance observer may be included in the vibration control system.
請求項11に記載の発明は、感光物体(W)を露光する露光装置(100)であって、前記露光を行う露光装置本体と;前記露光装置本体の少なくとも一部を制御対象とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の制振装置と;を備える露光装置である。 The invention according to claim 11 is an exposure apparatus (100) for exposing a photosensitive object (W), wherein an exposure apparatus main body for performing the exposure and at least a part of the exposure apparatus main body are controlled. And a vibration damping device according to any one of (1) to (10).
これによれば、請求項1〜10のいずれか一項に記載の制振装置により、露光装置本体の少なくとも一部が保持されるので、露光装置本体の振動が効果的に抑制され、これにより露光精度を高精度に維持することが可能となる。 According to this, at least a part of the exposure apparatus main body is held by the vibration damping device according to any one of claims 1 to 10, so that the vibration of the exposure apparatus main body is effectively suppressed. Exposure accuracy can be maintained at high accuracy.
この場合、請求項12に記載の露光装置のごとく、前記露光装置本体の少なくとも一部を鉛直方向に支持するパッシブな防振装置(例えば312A等)をさらに備えることとすることができる。 In this case, as in the exposure apparatus according to the twelfth aspect, it is possible to further include a passive vibration isolator (for example, 312A) that supports at least a part of the exposure apparatus main body in the vertical direction.
上記請求項11又は12に記載の露光装置において、請求項13に記載の露光装置のごとく、前記露光装置本体は、所定パターンが形成されたマスクを保持するステージを含む第1ステージ系と;前記感光物体が載置されるステージを含む第2ステージ系と;露光光を前記感光物体に投影する投影光学系と;を有し、前記制振装置は、前記第2ステージ系及び前記投影光学系の少なくとも一方を制御対象とすることとすることができる。 The exposure apparatus according to claim 11 or 12, wherein, as in the exposure apparatus according to claim 13, the exposure apparatus main body includes a first stage system including a stage for holding a mask on which a predetermined pattern is formed; A second stage system including a stage on which a photosensitive object is mounted; and a projection optical system for projecting exposure light onto the photosensitive object; wherein the vibration damping device includes the second stage system and the projection optical system. At least one of them can be a control target.
また、上記請求項11又は12に記載の露光装置において、請求項14に記載の露光装置のごとく、前記露光装置本体は、所定パターンが形成されたマスクを保持するステージを含む第1ステージ系と、前記感光物体が載置されるステージを含む第2ステージ系と、露光光を前記感光物体に投影する投影光学系と、を有し、前記第2ステージ系を制御対象とする前記制振装置と;前記投影光学系を制御対象とする前記制振装置と;を備えることとすることができる。 Also, in the exposure apparatus according to claim 11 or 12, as in the exposure apparatus according to claim 14, the exposure apparatus main body includes a first stage system including a stage for holding a mask on which a predetermined pattern is formed. A second stage system including a stage on which the photosensitive object is mounted, and a projection optical system for projecting exposure light onto the photosensitive object, wherein the vibration damping device controls the second stage system. And the vibration damping device having the projection optical system as a control target.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図5に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1には、本発明の一実施形態の露光装置100の全体的な構成が概略的に示されている。この露光装置100は、マスクとしてのレチクルRと感光物体としてのウエハWとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルRに形成された回路パターン(所定パターン)を、投影光学系PLを介してウエハW上の各ショット領域に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。
FIG. 1 schematically shows the overall configuration of an
この露光装置100は、エネルギビームとしての露光用照明光(以下、「露光光」と略述する)ILにより、レチクルR上の長方形スリット状の照明領域を均一な照度で照明する照明ユニットILUと、レチクルRを保持するレチクルステージRSTと、レチクルRから射出される露光光ILをウエハW上に投射する投影光学系PLと、ウエハWを保持してXY平面内で自在に移動可能なウエハステージWSTと、レチクルステージRST、投影光学系PL及びウエハステージWST等が搭載された本体コラムと、支柱16Aと、支柱16Bとを備えている。
The
前記照明ユニットILUは、不図示の光源に不図示の送光光学系を介して接続されている。光源としては、例えばArFエキシマレーザ(出力波長193nm)、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)などの遠紫外光源、あるいはF2レーザ(出力波長157nm)などの真空紫外光源などが用いられる。 The illumination unit ILU is connected to a light source (not shown) via a light transmission optical system (not shown). As the light source, for example, ArF excimer laser (output wavelength 193 nm), far ultraviolet light source such as a KrF excimer laser (output wavelength 248 nm), or F, such as 2 vacuum ultraviolet light source such as a laser (output wavelength 157 nm) is used.
照明ユニットILUは、照明系ハウジング2と、該照明系ハウジング2の内部に所定の位置関係で配置された例えばオプティカルインテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変NDフィルタ、可変視野絞り(レチクルブラインド又はマスキングブレードとも呼ばれる)、及びダイクロイックミラー等(いずれも不図示)を含む照明光学系とを備えている。ここで、オプティカルインテグレータとしてはフライアイレンズ、内面反射型インテグレータ(ロッドインテグレータ等)、あるいは回折光学素子等が用いられる。 The illumination unit ILU includes an illumination system housing 2, an illuminance uniforming optical system including, for example, an optical integrator arranged in a predetermined positional relationship inside the illumination system housing 2, a relay lens, a variable ND filter, and a variable field stop (reticle). An illumination optical system including a dichroic mirror and the like (both not shown). Here, a fly-eye lens, an internal reflection type integrator (such as a rod integrator), a diffractive optical element, or the like is used as the optical integrator.
この照明ユニットILUは、回路パターン等が描かれたレチクルR上で、レチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域(本実施形態では、投影光学系PLの視野内に収まる領域であって、その投影光学系PLの光軸を中心とするX軸方向に細長い長方形状の照明領域)部分を露光光ILによりほぼ均一な照度で照明する。 The illumination unit ILU is a slit-shaped illumination area defined by a reticle blind on the reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn (in the present embodiment, the illumination area falls within the field of view of the projection optical system PL. A rectangular illumination area elongated in the X-axis direction around the optical axis of the projection optical system PL is illuminated by the exposure light IL with substantially uniform illuminance.
前記レチクルステージRSTは、後述する第2コラムの天板部を構成する長方形状のレチクルステージ定盤33の上方に配置されている。このレチクルステージRSTは、図1に示されるように、レチクルステージ定盤33の上面に沿って、所定ストローク(レチクルRの全面が少なくとも露光光ILを横切ることができるだけのストローク)で所定の走査方向(ここでは図1における紙面直交方向であるY軸方向とする)に移動可能なレチクル走査ステージ24Aと、このレチクル走査ステージ24A上に配置され、レチクルRを保持してXY面内で微小駆動可能なレチクル微動ステージ24Bとを備えている。
The reticle stage RST is disposed above a rectangular
これを更に詳述すると、レチクル走査ステージ24Aは、レチクルステージ定盤33上面の上方に、不図示の非接触ベアリング、例えば気体静圧軸受けによって、例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持されている。このレチクル走査ステージ24Aは、不図示のリニアモータによってY軸方向に駆動される。
More specifically, the reticle scanning stage 24A is levitated and supported above the upper surface of the
この場合、レチクル微動ステージ24Bは、不図示のボイスコイルモータによってレチクル走査ステージ24A上でY軸方向及びX軸方向に微小駆動される。また、レチクル微動ステージ24Bは、θz方向(XY平面に直交するZ軸回りの回転方向)に微小回転することが可能となっている。レチクル微動ステージ24B上には、レチクルRが真空吸着等によって保持されている。なお、レチクル微動ステージ24Bは、3自由度(X、Y、θz)で微動であるとしたが、その自由度は任意でよく、例えば4自由度以上であってもよい。 In this case, the reticle fine movement stage 24B is minutely driven in the Y-axis direction and the X-axis direction on the reticle scanning stage 24A by a voice coil motor (not shown). Further, reticle fine movement stage 24B can be slightly rotated in the θz direction (the rotation direction around the Z axis orthogonal to the XY plane). Reticle R is held on reticle fine movement stage 24B by vacuum suction or the like. Although the reticle fine movement stage 24B is finely moved with three degrees of freedom (X, Y, θz), the degree of freedom may be arbitrary, for example, four or more degrees of freedom.
レチクル微動ステージ24B上には、X軸に垂直な反射面を有する平面ミラーから成る1つのX軸移動鏡と、一対のY軸移動鏡の合計3つの移動鏡が設けられている。また、この3つの移動鏡に対応して、投影光学系PLの鏡筒の側面に、レチクル微動ステージ24Bの位置計測の基準となる固定鏡(参照鏡)が設けられ、レチクルステージ定盤33(又は鏡筒定盤25など)に、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」と総称する)がそれぞれ設けられている。図1では、これら各軸の移動鏡、固定鏡、レーザ干渉計の組み合わせが代表的に移動鏡30、固定鏡Mr及びレチクル干渉計RIFとして示されている。レチクル干渉計RIFは、対象軸(X軸、Y軸のいずれか)に平行な測長軸の干渉計ビーム(測定ビーム)を、移動鏡30及び固定鏡Mrに照射し、移動鏡30からの反射光を受光して、固定鏡Mrを基準とする移動鏡30の対象軸方向の位置、すなわちレチクルRのその軸方向の位置を例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出する。このように、レチクル干渉計RIFによって、レチクル微動ステージ24BのX軸方向、Y軸方向の位置を検出することができる。
On the reticle fine movement stage 24B, a total of three movable mirrors are provided, one X-axis movable mirror having a reflecting surface perpendicular to the X-axis and a pair of Y-axis movable mirrors. A fixed mirror (reference mirror) serving as a reference for position measurement of the reticle fine movement stage 24B is provided on the side surface of the lens barrel of the projection optical system PL corresponding to the three movable mirrors. Alternatively, a reticle laser interferometer (hereinafter, collectively referred to as a “reticle interferometer”) is provided on the
なお、Y軸方向に関しては、一対のレーザ干渉計は、例えば中空レトロリフレクタから成る一対のY軸移動鏡を介して、レチクル微動ステージ24BのY軸方向の座標位置をそれぞれ独立に検出する。こうすることによって、レチクル微動ステージ24BのX軸方向、Y軸方向の位置だけでなく、レチクル微動ステージ24Bの回転方向(θz方向)も検出することができる。レチクル干渉計RIFの計測値は、ステージ制御装置(不図示)を介して、露光装置100全体を統括制御する主制御装置(不図示)に送信される。また、レチクル微動ステージ24Bの端面をそれぞれ鏡面加工してレーザ干渉計用の反射面(前述の移動鏡30の反射面に相当)を形成しても良い。主制御装置は、適切な走査露光が行われるように、レチクル干渉計RIFの計測値に基づいて、X軸方向、Y軸方向、θz方向のレチクルRの位置を制御する。
In the Y-axis direction, the pair of laser interferometers independently detect the coordinate position of the reticle fine movement stage 24B in the Y-axis direction via a pair of Y-axis moving mirrors formed of, for example, a hollow retro-reflector. By doing so, not only the position of the reticle fine movement stage 24B in the X-axis direction and the Y-axis direction, but also the rotation direction (θz direction) of the reticle fine movement stage 24B can be detected. The measurement values of the reticle interferometer RIF are transmitted to a main controller (not shown) that controls the
投影光学系PLの鏡筒部にはフランジ部FLGが設けられている。この投影光学系PLは、後述する第1コラムを構成する長方形板状の鏡筒定盤25の中央部に形成された開口25aの内部に上方から挿入され、フランジ部FLGを介して鏡筒定盤25上に3点支持されている。
フ ラ ン ジ A flange portion FLG is provided in the lens barrel of the projection optical system PL. The projection optical system PL is inserted from above into an
投影光学系PLとしては、例えば両側テレセントリックな縮小系で、Z軸方向の共通の光軸を有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系PLの投影倍率は、例えば1/4、1/5又は1/6である。このため、照明ユニットILUからの露光光ILによってレチクルR上の前述の照明領域が照明されると、投影光学系PLを介してレチクルRの照明領域内の回路パターンの縮小像(部分倒立像)が、表面にフォトレジストが塗布されたウエハW上の領域であって、前記照明領域に共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域に形成される。 As the projection optical system PL, for example, a dioptric system composed of a plurality of lens elements having a common optical axis in the Z-axis direction, which is a telecentric reduction system on both sides, is used. The projection magnification of the projection optical system PL is, for example, 1/4, 1/5 or 1/6. Therefore, when the above-described illumination area on the reticle R is illuminated by the exposure light IL from the illumination unit ILU, a reduced image (partially inverted image) of the circuit pattern in the illumination area of the reticle R via the projection optical system PL. Are formed in a slit-shaped projection area conjugate to the illumination area, that is, an exposure area, which is an area on the wafer W having a surface coated with a photoresist.
前記ウエハステージWSTは、図1に示されるように、鏡筒定盤25の下方に配置された長方形板状のウエハステージ定盤29上に配置されている。ウエハステージWSTは、ウエハWを保持しながらXY平面内で移動可能となっている。
The wafer stage WST is arranged on a rectangular plate-shaped
ウエハステージWSTは、例えば、リニアモータ又は、エア浮上型あるいは磁気浮上型の2次元リニアアクチュエータ等から成るウエハステージ駆動部(不図示)によりXY面内で自在に駆動されるXYステージ14と、該XYステージ14上に搭載されたウエハテーブルTBとを備えている。前記ウエハテーブルTB上には不図示のウエハホルダが真空吸着によって固定されており、このウエハホルダ上に不図示のバキュームチャック、静電チャック等を介してウエハWが吸着固定されている。また、XYステージ14(又はウエハテーブルTB)はZ軸回りの回転方向(θz方向)にも微小回転可能となっている。 The wafer stage WST includes, for example, an XY stage 14 that is freely driven in an XY plane by a wafer stage driving unit (not shown) including a linear motor or a two-dimensional linear actuator of an air levitation type or a magnetic levitation type. A wafer table TB mounted on the XY stage 14. A wafer holder (not shown) is fixed on the wafer table TB by vacuum suction, and a wafer W is fixed on the wafer holder via a vacuum chuck, an electrostatic chuck, and the like (not shown). Further, the XY stage 14 (or wafer table TB) can be minutely rotated also in a rotation direction (θz direction) around the Z axis.
また、ウエハテーブルTBは、Z軸方向、並びにXY面に対する傾斜方向(X軸回りの回転方向(θx方向)及びY軸回りの回転方向(θy方向))に微小駆動可能となっている。 The wafer table TB can be finely driven in the Z-axis direction and in the tilt direction with respect to the XY plane (rotation direction around the X-axis (θx direction) and rotation direction around the Y-axis (θy direction)).
ウエハテーブルTB上面の−X側の端部には、X移動鏡がY軸方向に延設され、ウエハテーブルTB上面の−Y側の端部には、Y移動鏡がX軸方向に延設されている。これらの移動鏡には、投影光学系PLの鏡筒定盤25から吊り下げ支持されたウエハレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」と略述する)からの測定ビームがそれぞれ照射されている。なお、実際には、ウエハ干渉計としては、X方向位置計測用のウエハX干渉計と、Y方向位置計測用のウエハY干渉計が設けられ、これに対応して、移動鏡がそれぞれウエハテーブルTB上に設けられ、さらにこれに対応して、投影光学系PLの鏡筒部に、ウエハX固定鏡とウエハY固定鏡とがそれぞれ設けられているが、図1では、これらが代表的にウエハ干渉計WIF、移動鏡34、固定鏡Mwとして、それぞれ示されている。
An X moving mirror extends in the Y-axis direction at the -X end of the upper surface of the wafer table TB, and a Y moving mirror extends in the X-axis direction at the -Y end of the upper surface of the wafer table TB. Have been. These movable mirrors are respectively irradiated with measurement beams from a wafer laser interferometer (hereinafter abbreviated as “wafer interferometer”) suspended from and supported by a
ウエハ干渉計WIFによってウエハテーブルTBのX軸方向及びY軸方向の位置情報が、前述の固定鏡を基準として、例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。なお、ウエハX干渉計及びウエハY干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計でそれぞれ構成され、ウエハテーブルTBのX軸、Y軸方向の位置の他、回転(ヨーイング(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回転))も計測可能となっている。なお、ウエハテーブルTBの端面を鏡面加工して反射面(X移動鏡、Y移動鏡の反射面に相当)を形成しても良い。 The position information of the wafer table TB in the X-axis direction and the Y-axis direction is constantly detected by the wafer interferometer WIF with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm with respect to the above-mentioned fixed mirror. The wafer X interferometer and the wafer Y interferometer are each constituted by a multi-axis interferometer having a plurality of measuring axes, and in addition to the position of the wafer table TB in the X-axis and Y-axis directions, the rotation (yaw (around the Z-axis)). Rotation (θz rotation), pitching (θx rotation around X axis), and rolling (θy rotation around Y axis) can also be measured. Note that the end surface of the wafer table TB may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surfaces of the X-moving mirror and the Y-moving mirror).
ウエハ干渉計WIFによって計測されるウエハステージWSTの位置情報(又は速度情報)は、ステージ制御装置(不図示)を介して主制御装置(不図示)に送信される。ステージ制御装置は、基本的にはウエハ干渉計WIFから出力される位置情報(又は速度情報)が主制御装置から与えられる指令値(目標位置、目標速度)に一致するように、ウエハ干渉計WIFの出力に基づいて前述のウエハステージ駆動部(不図示)を介してウエハステージWSTのXY面内の移動を制御する。すなわち、主制御装置は、ウエハ干渉計WIFの計測値に基づいて、X軸方向、Y軸方向、θz方向のウエハWの位置を制御するとともに、走査露光時にはレチクル干渉計RIF及びウエハ干渉計WIFの各計測値に基づいて、レチクルステージRST(レチクル走査ステージ24A)とウエハステージWSTとを同期駆動するとともに、レチクルRとウエハWとの同期誤差が零乃至許容値以下となるように、レチクルステージRST(レチクル微動ステージ24B)とウエハステージWSTとの少なくとも一方の位置を調整する。 (4) Position information (or speed information) of wafer stage WST measured by wafer interferometer WIF is transmitted to a main controller (not shown) via a stage controller (not shown). The stage controller basically controls the wafer interferometer WIF so that the position information (or speed information) output from the wafer interferometer WIF matches the command value (target position, target speed) given from the main controller. The movement of the wafer stage WST in the XY plane is controlled via the above-described wafer stage driving unit (not shown) based on the output of the above. That is, the main controller controls the position of the wafer W in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the θz direction based on the measurement values of the wafer interferometer WIF, and performs the reticle interferometer RIF and the wafer interferometer WIF during scanning exposure. The reticle stage RST (reticle scanning stage 24A) and the wafer stage WST are driven synchronously based on the measured values of the reticle stage RST and the reticle stage RST so that the synchronization error between the reticle R and the wafer W becomes zero or less than an allowable value. The position of at least one of RST (reticle fine movement stage 24B) and wafer stage WST is adjusted.
さらに、図示は省略されているが、露光装置100には、ウエハW表面の前記露光領域内部分及びその近傍の領域のZ軸方向(投影光学系ALの光軸方向)の位置を検出する、例えば特開平6−283403号公報に開示されている斜入射方式の多点フォーカス位置検出系が設けられている。主制御装置は、後述する走査露光時において、この多点フォーカス位置検出系の出力に基づいてウエハWのフォーカス・レベリング制御を行う。
Further, although not shown, the
前記本体コラムは、図1に示されるように、床面Fに水平に載置されたベースプレート21、ベースプレート21上に配置された第1コラム、該第1コラム上に配置された第2コラム、及びベースプレート21に配置された4つのアクチュエータ部38A〜38D(ただし、図1においては紙面奥側のアクチュエータ部38C、38Dは図示せず)によって水平に支持された前述のウエハステージ定盤29等を備えている。
As shown in FIG. 1, the main body column includes a
前記第1コラムは、ベースプレート21上に配置される4本の支持柱23(ただし、図1においては紙面奥側の2本の支持柱23は図示せず)と、各支持柱23の上面にアクチュエータ部31A〜31Dをそれぞれ介してほぼ水平に支持された前述の鏡筒定盤(メインフレーム)25とを有している。
The first column includes four
前記第2コラムは、鏡筒定盤25の上面に投影光学系PLを囲む状態で配置された4本の支持柱27(ただし、図1においては紙面奥側の2本の支持柱27は図示せず)と、各支持柱27の上面にアクチュエータ部39A〜39Dを介して、ほぼ水平に支持された前述のレチクルステージ定盤33とを有している。
The second column is composed of four
なお、本実施形態では、第1コラムは4本の支持柱23を有しており、第2コラムは4本の支持柱27を有しているとしたが、支持柱23、27は、それぞれ3本ずつであってもよい。この場合にも、3点支持により鏡筒定盤25、レチクルステージ定盤33をそれぞれ安定して支持することができる。さらに、ウエハステージ定盤29を4つのアクチュエータ部38A〜38Dで支持するものとしたが、3つのアクチュエータ部でウエハステージ定盤29を3点支持するようにしてもよい。また、本実施形態では、鏡筒定盤25、ウエハステージ定盤29、レチクルステージ定盤33を支持する3組のアクチュエータ部31A〜31D、38A〜38D、39A〜39Dはそれぞれエアマウントなどの防振パッドとボイスコイルモータなどのアクチュエータとを有する防振機構であるものとする(これらの詳細な構成は後述する)。
In the present embodiment, the first column has four
なお、鏡筒定盤25の上面上には、半導体加速度センサ等の3つの加速度センサ17A〜17Cが設置されている。ただし、図1においては、紙面奥側のアクチュエータ17Cは図示されていない。また、ベースプレート21の上面上であって、支持柱23の近傍には、振動計測装置としての加速度センサ18A〜18Dがそれぞれ設けられている。加速度センサ18A〜18Dは、床面F側から伝達される振動による加速度、すなわち床振動の振動成分を計測するセンサである。なお、この加速度センサ18A〜18Dは、アクチュエータ部31A〜31Dのいずれかと各加速度センサとの間の部分(ベースプレート21及び支持柱23)が剛体とみなせる範囲内にそれぞれ設けられている必要がある。したがって、加速度センサ18A〜18Dは、装着可能であれば、支持柱23上に設けられていても良い。この加速度センサ18A〜18Dは、それぞれの設置位置におけるZ軸方向の加速度を振動成分として検出する。
加速度 On the upper surface of the
また、支柱16A、16Bは、ベースプレート21上に、本体コラムをX軸方向に挟みこむように配置されている。支柱16Aの紙面奥側には、支柱16D(図1では不図示、図3参照)が配置されており、支柱16Bの紙面奥側には、支柱16C(図1では不図示、図3参照)が配置されている。
支 The
さらに、鏡筒定盤25の−X方向の側面には、可動軸15Aが取り付けられている。ボイスコイルモータ12Aは、支柱16Aに取り付けられており、可動軸15Aに対して+Y方向又は−Y方向に力を付与することができる。また、支柱16Aでは、ボイスコイルモータ12Aと並列に、空圧式アクチュエータ13Aが設置されている。この空圧式アクチュエータ13Aは、ボイスコイルモータ12Aと同様に可動軸15Aに対して+Y方向又は−Y方向の力を付与することができる。
可 動 Furthermore, a
また、支柱16Bには、ボイスコイルモータ12B、及び空圧式アクチュエータ13Bが並列に取り付けられており、鏡筒定盤25の+X方向の側面に取り付けられた可動軸15Bに対して+Y方向又は−Y方向に力を付与することができるようになっている。
A
なお、この露光装置100では、ウエハステージ定盤29を基盤とする部分の振動系(第2ステージ系)と、投影光学系PLを含む部分の振動系とが、機械的に分離されているため、ウエハステージWSTの移動により発生する振動が、投影光学系PLに直接伝達されないようになっている。このような構造を採用することにより、露光精度を高精度に維持することが可能となる。
In the
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置100では、次のようにして露光動作が行われる。
露 光 In the
まず、主制御装置(不図示)の管理の下、不図示のレチクルローダ、ウエハローダによって、レチクルロード、ウエハロードが行われる。そして、レチクルRのアライメントマークやレチクルステージRSTの基準マーク(不図示)を検出する不図示のレチクルアライメント系と、ウエハW上のアライメントマークやウエハステージWSTの基準マーク(不図示)などを検出する不図示のオフアクシス方式のアライメント検出系とを用いたレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が所定の手順で行われる。 First, under control of a main controller (not shown), a reticle load and a wafer load are performed by a reticle loader and a wafer loader (not shown). Then, a reticle alignment system (not shown) for detecting an alignment mark of reticle R and a reference mark (not shown) of reticle stage RST, and an alignment mark on wafer W and a reference mark (not shown) of wafer stage WST are detected. Preparation work such as reticle alignment and baseline measurement using an off-axis type alignment detection system (not shown) is performed in a predetermined procedure.
その後、主制御装置により、不図示のアライメント検出系を用いてEGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)等のアライメント計測が実行される。このような動作において、ウエハWの移動が必要な場合には、主制御装置がステージ制御装置(不図示)を介して、ウエハWを保持するウエハステージWSTを所定の方向に移動させる。このようなアライメント計測が終了すると、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。 After that, the main controller performs alignment measurement such as EGA (Enhanced Global Alignment) using an alignment detection system (not shown). In such an operation, when the movement of the wafer W is necessary, the main controller moves the wafer stage WST holding the wafer W in a predetermined direction via a stage controller (not shown). When the alignment measurement is completed, the exposure operation of the step-and-scan method is performed as follows.
この露光動作にあたって、まず、ウエハWのXY位置が、ウエハW上の最初のショット領域(ファースト・ショット)の露光のための走査開始位置(加速開始位置)となるように、ウエハステージWSTが移動される。同時に、レチクルRのXY位置が、走査開始位置(加速開始位置)となるように、レチクルステージRSTが移動される。そして、主制御装置からの指示に基づき、ステージ制御装置がレチクル干渉計RIFによって計測されたレチクルRのXY位置情報、ウエハ干渉計WIFによって計測されたウエハWのXY位置情報に基づき、レチクルRとウエハWとを同期移動させることにより、走査露光が行われる。 In this exposure operation, first, wafer stage WST is moved so that the XY position of wafer W becomes the scanning start position (acceleration start position) for exposure of the first shot area (first shot) on wafer W. Is done. At the same time, the reticle stage RST is moved such that the XY position of the reticle R becomes the scanning start position (acceleration start position). Then, based on an instruction from the main control device, the stage control device controls the reticle R based on the XY position information of the reticle R measured by the reticle interferometer RIF and the XY position information of the wafer W measured by the wafer interferometer WIF. Scanning exposure is performed by synchronously moving the wafer W.
このようにして、1つのショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了すると、ウエハステージWSTが1ショット領域分だけステッピングされて、次のショット領域に対する走査露光が行われる。このようにして、ステッピングと走査露光とが順次繰り返し実行され、ウエハW上に必要なショット数のパターンが転写される。 (5) When the transfer of the reticle pattern to one shot area is completed in this way, wafer stage WST is stepped by one shot area, and scanning exposure is performed for the next shot area. In this manner, the stepping and the scanning exposure are sequentially and repeatedly performed, and the required number of shot patterns are transferred onto the wafer W.
次に、露光装置100の各所に設けられたアクチュエータ部について、鏡筒定盤25を支持する4つのアクチュエータ部31A〜31Dのうちの1つであるアクチュエータ部31Aを代表的に採りあげて、図2に基づいて詳細に説明する。
Next, as for the actuator units provided at various parts of the
図2には、アクチュエータ部31Aの一例が概略的に示されている。この図2に示されるアクチュエータ部31Aは、鏡筒定盤25を支持するエアマウント部312Aと、鏡筒定盤25を重力方向(鉛直方向:図2における紙面内上下方向(図1に示すZ軸方向))に高応答で微小駆動可能なボイスコイルモータ311Aとを備えている。また、ボイスコイルモータ311Aは、電流供給源375に接続されている。
FIG. 2 schematically shows an example of the
前記エアマウント部312Aは、上部に開口を有するハウジング361と、ハウジング361の開口を塞ぐ状態で設けられ、鏡筒定盤25を保持する保持部材362と、前記ハウジング361と保持部材362とに接続され、これらハウジング361及び保持部材362とともにほぼ気密状態の気体室369を形成するダイヤフラム363とを備えている。エアマウント部312Aは、電磁レギュレータ355に接続されている。
The
電磁レギュレータ355は、不図示の配管を介して外部より気体室369に充填される気体、例えば空気の圧力を調整可能な調整器である。この電磁レギュレータ355による空気圧の調整により、エアマウント部312Aは、約20Hzまでの低周波の振動にアクティブに追従することができるように構成されている。なお、電磁レギュレータ355は、後述する制御装置からの指示にしたがって、気体室369の空気圧を調整する。また、エアマウント部312Aは、後述するボイスコイルモータ311Aが追従できないような高周波の振動成分を吸収するパッシブな防振装置(防振パッド)としても動作するようになっている。
The
また、前記ボイスコイルモータ311Aは、鏡筒定盤25に直接取り付けられた可動子374aと、該可動子374aとの間で発生する電磁相互作用により、鏡筒定盤25を重力方向に駆動する力を発生させる固定子374bとを有している。電流供給源375は、ボイスコイルモータ311Aに駆動電流を供給する電源であり、後述する制御装置からの指示にしたがって、ボイスコイルモータ311Aの固定子374bに供給する電流を調整している。この調整により、ボイスコイルモータ311Aは、約20Hzより高い周波数の振動にアクティブに追従することができるようになっている。なお、本実施形態では、このアクチュエータ311AによってレチクルステージRSTやウエハステージWSTの移動によって生じる重心位置変動(偏荷重)に伴う鏡筒定盤25の傾斜なども補正することが可能となっている。また、鏡筒定盤25を重力方向に微動するアクチュエータ311Aとして、ボイスコイルモータ以外、例えばEIコアなどを用いてもよい。
The
以上述べたように、アクチュエータ部31Aは、いわゆるボイスコイルモータ311Aと、空圧式アクチュエータであるエアマウント部312Aとの組み合わせによって構成されており、アクチュエータ部31B〜31Dもアクチュエータ部31Aと同様に構成されている(これらのボイスコイルモータ及びエアマウント部を、それぞれボイスコイルモータ311B〜311D、エアマウント部312B〜312Dとする)。なお、本実施形態では、ウエハステージ定盤29とベースプレート21との間にそれぞれ挿入されたアクチュエータ部38A〜38D、レチクルステージ定盤33と支持柱27との間にそれぞれ挿入されたアクチュエータ部39A〜39Dも、アクチュエータ部31Aと同様に構成されている。また、前述のボイスコイルモータ12A、12Bも、図2に示すボイスコイルモータ311Aと構成が同一となっており、それぞれの電流供給源から供給される駆動電流の調整により駆動可能となっている。また、前記空圧式アクチュエータ13A、13Bも、図2に示すエアマウント部312Aと構成が同一となっており、それぞれの電磁レギュレータの調整により駆動可能となっている。
As described above, the
図3には、図1の線分A−A’の線断面図が示されている。図3に示されるように、フランジ部FLGを介して投影光学系PLを支持する長方形板状の鏡筒定盤25は、その下面側の4つの角部にそれぞれ配置されるアクチュエータ部31A〜31Dによって支持されている。鏡筒定盤25の上面には、前述のように4つの支持柱27が鏡筒定盤25の4つの角部に位置するように配置されており、支持柱27の近傍に加速度センサ17A〜17Cが設置されている。
FIG. 3 is a sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 1. As shown in FIG. 3, the rectangular plate-shaped
加速度センサ17Aは、X軸方向の加速度(この加速度成分をAX1とする)とともにZ軸方向の加速度(この加速度成分をAZ1とする)を検出する。加速度センサ17B、17Cは、Y軸方向の加速度(それぞれの加速度成分をAY1、AY2とする)とともにZ軸方向の加速度(それぞれの加速度成分をAZ2、AZ3とする)を検出する。したがって、これらの加速度センサ17A〜17Cにより、鏡筒定盤25に生ずる6つの加速度成分(AX1、AY1、AY2、AZ1、AZ2、AZ3)が検出される。図3において点線で示されるように、加速度センサ17A〜17Cによって検出された加速度成分(AX1、AY1、AY2、AZ1、AZ2、AZ3)は、振動制御系としての制御装置50に送信される。
The
また、鏡筒定盤25の+X方向の側面と支柱16Cとの間には、ボイスコイルモータ12Aと同一構成のボイスコイルモータ12C、及び空圧式アクチュエータ13Aと同一構成の空圧式アクチュエータ13Cが並列に取り付けられている。これら2つのアクチュエータ12C、13Cは、鏡筒定盤25に対して+X方向、又は−X方向に力を付与することができる。なお、ボイスコイルモータ12C、空圧式アクチュエータ13Cも、それぞれの駆動装置である電流供給源、電磁レギュレータの調整により駆動可能になっている。
A voice coil motor 12C having the same configuration as the
なお、図3の実線で示されるように、空圧式アクチュエータ13Cには、加圧される空気の圧力を調整する空圧式アクチュエータ13C用の電磁レギュレータを制御するための制御信号が制御装置50から供給されている。また、鏡筒定盤25の−X方向の側面と支柱16Dとの間に、対向面が同じ極性の発磁体37A、37Bが配設されており、発磁体37A、37Bの反発力によって空圧式アクチュエータ13Cが+X方向へ押圧されている。同様に、支柱16Cと可動軸15Bとの間に配設された同極性の発磁体35A、35Bによって、アクチュエータ13Bが−Y方向へ押圧されている。さらに、支柱16Dと可動軸15Aとの間に配設された同極性の発磁体36A、36Bによって、空圧式アクチュエータ13Aが−Y方向へ押圧されている。
As shown by the solid line in FIG. 3, a control signal for controlling the electromagnetic regulator for the
したがって、本実施形態では、空圧式アクチュエータ13C及びボイスコイルモータ12Cによって鏡筒定盤25のX軸方向の振動が抑制され、空圧式アクチュエータ13Aとボイスコイルモータ12Aとからなる第1のY軸のアクチュエータによって鏡筒定盤25のY軸方向の振動が抑制される。さらに、空圧式アクチュエータ13Bとボイスコイルモータ12Bとからなる第2のY軸のアクチュエータと、前述の第1のY軸のアクチュエータとの協調動作によって鏡筒定盤25のZ軸の周りの回転方向の振動が抑制される。すなわち、これら3組のアクチュエータ((12A、13A)、(12B、13B)、(12C、13C))と、鏡筒定盤25の底面に配置された4組のアクチュエータ部31A〜31Dによって、鏡筒定盤25の3自由度の並進方向の振動及び3自由度の回転方向の振動より成る6自由度の振動が抑制される。なお、本実施形態では、3組のアクチュエータ(12A、13A)、(12B、13B)、(12C、13C)によって鏡筒定盤25のX軸、Y軸及びθz方向の振動を抑制するものとしたが、例えばX軸方向及びY軸方向の少なくとも一方に鏡筒定盤25を微動するアクチュエータ(ボイスコイルモータなど)を、アクチュエータ部31A〜31Dの少なくとも一部にそれぞれ組み込むことで同様に鏡筒定盤25の振動を抑制してもよく、この場合には支柱16A〜16D(前述の3組のアクチュエータを含む)が不要となる。
Therefore, in the present embodiment, the vibration in the X-axis direction of the
なお、図3では図面の錯綜をさけるために図示を省略しているが、鏡筒定盤25の−X方向の側面には、鏡筒定盤25のX軸方向の変位(この変位をX1とする)ならびにZ軸方向の変位(この変位をZ1とする)を検出する変位センサと、鏡筒定盤25のY軸方向の変位(この変位をY1とする)ならびにZ軸方向の変位(この変位をZ2とする)を検出する変位センサとが設けられている。また、鏡筒定盤25の+X方向の側面には、鏡筒定盤25のY軸方向の変位(この変位をY2とする)ならびにZ軸方向の変位(この変位をZ3とする)を検出する変位センサが設けられている。
Although not shown in FIG. 3 to avoid complicating the drawing, the displacement of the
これらの変位センサとしては、例えば、渦電流変位センサが使用される。この渦電流変位センサによれば、予め絶縁体に巻かれたコイルに交流電圧を加えておき、導電性材料(導電体)から成る測定対象に近づけると、コイルによって作られた交流磁界によって導電体に渦電流が発生する。この渦電流によって発生する磁界の方向は、コイルの電流によって作られた磁界と逆方向であり、これら2つの磁界は、互いに重なり合ってコイルの出力に影響を与える。すなわち、2つの磁界の作用により、コイルに流れる電流の強さ及び位相が変化するようになる。この変化は、測定対象がコイルに近くなればなるほど大きくなり、逆に遠ければ遠くなるほど小さくなるので、コイルから電気信号を取り出すことにより、測定対象の変位を知ることができる。 渦 As these displacement sensors, for example, eddy current displacement sensors are used. According to this eddy current displacement sensor, an AC voltage is applied to a coil wound in advance on an insulator, and when the sensor approaches an object to be measured made of a conductive material (conductor), the AC magnetic field generated by the coil causes the conductor to generate an AC voltage. An eddy current is generated at The direction of the magnetic field generated by this eddy current is opposite to the magnetic field created by the current in the coil, and these two magnetic fields overlap each other and affect the output of the coil. That is, the intensity and phase of the current flowing through the coil change due to the action of the two magnetic fields. This change becomes larger as the measurement object is closer to the coil, and becomes smaller as the measurement object is farther from the coil. Therefore, the displacement of the measurement object can be known by extracting an electric signal from the coil.
この他、変位センサとして、静電容量がセンサの電極と測定対象物との間の距離に反比例することを利用して非接触でセンサと測定対象物間との距離を検出する静電容量式非接触変位センサを使用しても良い。なお、背景光の影響を阻止できる構成にすれば、変位センサとしてPSD(半導体光位置検出器)を使用することも可能である。以上の各変位センサの出力(X1、Y1、Y2、Z1、Z2、Z3)により、鏡筒定盤25の6自由度の変位(X、Y、Z、θx、θy、θz)が検出可能となる。なお、各変位センサの出力(X1、Y1、Y2、Z1、Z2、Z3)も、加速度センサ17A〜17Cと同様に、制御装置50に供給されるようになっている。
In addition, as a displacement sensor, a capacitance type that detects the distance between the sensor and the measurement object in a non-contact manner by utilizing that the capacitance is inversely proportional to the distance between the electrode of the sensor and the measurement object. A non-contact displacement sensor may be used. If the configuration is such that the influence of the background light can be prevented, a PSD (semiconductor light position detector) can be used as the displacement sensor. From the outputs (X1, Y1, Y2, Z1, Z2, Z3) of the displacement sensors described above, it is possible to detect displacements (X, Y, Z, θx, θy, θz) of the
制御装置50は、加速度センサ17A〜17Cの出力(AX1、AY1、AY2、AZ1、AZ2、AZ3)と変位センサの出力(X1、Y1、Y2、Z1、Z2、Z3)とを入力して、鏡筒定盤25、投影光学系PL等を含む露光装置本体の重心位置に発生する6自由度の振動成分を算出し、その振動を抑制すべく、上述のアクチュエータ部31A〜31D及び空圧式アクチュエータ13A〜13C及びボイスコイルモータ12A〜12Cへ与える指令値(制御信号)を算出して出力し、それらを駆動制御する。なお、アクチュエータ部31A〜31Dのボイスコイルモータ311A〜311D及びボイスコイルモータ12A〜12Cでは、その電流供給源から供給される電流の大きさと、その電流によってモータに発生する推力とが比例しているため、前述の指令値は、電流供給源からボイスコイルモータに供給されるべき電流の大きさに応じた値とすれば良い。また、アクチュエータ部31A〜31Dのエアマウント部312A〜312Dへ与える指令値は、電磁レギュレータ355の調整値である。なお、図3においては、図面の錯綜をさけるために各アクチュエータの駆動装置(前述の電磁レギュレータ355、電流供給源375)は図示されていないが、制御装置50から出力される指令値は、実際には、各アクチュエータの駆動装置に入力されるようになっている。
図4には、制御対象としての露光装置本体の少なくとも一部(ここでは、鏡筒定盤25を基盤とする投影光学系PLを含む部分であり、以下の説明では、便宜的にこれを「露光装置本体部」と呼ぶ)の振動を制御するための制御装置50を中心とする制振装置の制御ブロック図が示されている。なお、図4においては、説明を簡略化するために、上述した加速度センサ17A〜17Cをまとめて加速度センサ群17として図示しており、上述の各変位センサ(不図示)をまとめて変位センサ群19として図示しており、加速度センサ18A〜18Dを、まとめて加速度センサ群18として図示している。また、図4においては、アクチュエータ部31A〜31Dのボイスコイルモータ311A〜311Dをまとめてボイスコイルモータ群311として図示しており、ボイスコイルモータ12A〜12Cをまとめてボイスコイルモータ群12として図示している。また、アクチュエータ部31A〜31Dのエアマウント部312A〜312D及び空圧式アクチュエータ13A〜13Cをまとめてエアマウント群13として図示している。
FIG. 4 shows at least a part of an exposure apparatus main body as a control target (here, a part including a projection optical system PL based on a
図4に示されるように、制御装置50は、ボイスコイルモータ群12、311の制御系として、制御量としての加速度センサ群17の出力及び変位センサ群19の出力に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック制御系を備えている。また、制御装置50は、そのフィードバック制御系の補償系として、加速度センサ群18の出力に基づいてフィードフォワード制御を実行するフィードフォワード制御系200と、フィードバック制御系に加えられる外乱成分を推定する外乱オブザーバ201とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
これを更に詳述する。まず、図4に示されるように、制御装置50におけるフィードバック制御系は、変位センサ群19の出力を入力する第1座標変換部61と、例えば不図示の主制御装置にある目標値出力部51から入力される目標値と第1座標変換部61の出力との偏差をとって出力する減算器62と、減算器62の出力を入力する位置制御器63等を備える位置制御系をメインループとして備える。
This will be described in more detail. First, as shown in FIG. 4, a feedback control system in the
さらに、このフィードバック制御系では、加速度センサ群17の出力を入力するハイパスフィルタ(以下、「HPF」と略述する)71と、HPF71の出力を入力する第2座標変換部72と、第2座標変換部72の出力を入力する積分器73と、位置制御器63の出力から積分器73の出力を減算する減算器74と、減算器74の出力を入力する速度制御器75等を備える速度制御系が、位置制御系の内部のマイナーループとして設けられている。なお、速度制御器75の出力は、最終的に非干渉化演算部65に入力され、非干渉化演算部65は、アクチュエータ部31A〜31Dのボイスコイルモータ群311や、ボイスコイルモータ群12への指令値を出力する。
Further, in this feedback control system, a high-pass filter (hereinafter abbreviated as “HPF”) 71 for inputting the output of the
制御装置50は、上述したボイスコイルモータの制御系とともに、空圧式アクチュエータの制御系も備えている。加速度センサ群17の出力は、HPF71に入力されるとともに、ローパスフィルタ(以下、「LPF」と略述する)81にも入力されている。LPF81では、加速度センサ群17の出力信号から例えば20Hz以下の低周波成分を抽出して出力する。LPF81の出力は、エアマウント駆動系82に入力される。エアマウント駆動系82は、加速度センサ群17の出力における低周波、例えば20Hz以下の低周波成分に基づいてエアマウント群13を駆動制御するフィードバック制御系であり、エアマウント駆動系82から出力された指令値は、エアマウント群13に入力される。
The
ここで、制御装置50のボイスコイルモータの制御系について詳細に説明する。まず、第1座標変換部61は、変位センサ群19の出力(X1、Y1、Y2、Z1、Z2、Z3)を、露光装置本体部の重心位置の6自由度の変位(X、Y、Z、θx、θy、θz)に座標変換し、それらの情報を出力する。なお、図4では図面の錯綜をさけるために、変位センサ群19の出力(X1、Y1、Y2、Z1、Z2、Z3)は1本の点線で示されている。このように、図4では、各センサの出力、及びそれらの出力から所定の周波数成分を除去するフィルタの出力、すなわち、6自由度系の成分(X、Y、Z、θx、θy、θz)に変換されてない複数の出力は、まとめて1本の点線で図示されており、他の装置から出力される6自由度系の成分は、1本の実線によってまとめて図示されている。
Here, the control system of the voice coil motor of the
目標値出力部51からは、6自由度の目標位置(X0、Y0、Z0、θx0、θy0、θz0)が出力されており、減算器62は、その目標位置(X0、Y0、Z0、θx0、θy0、θz0)と、第1座標変換器61から出力された位置(X、Y、Z、θx、θy、θz)とのそれぞれの偏差(X0−X、Y0−Y、Z0−Z、θx0−θx、θy0−θy、θz0−θz)を算出して位置制御器63に出力する。なお、これらの偏差を(ΔX、ΔY、ΔZ、Δθx、Δθy、Δθz)とする。
The target value output unit 51 outputs target positions (X0, Y0, Z0, θx0, θy0, θz0) having six degrees of freedom, and the
位置制御器63は、入力した偏差(ΔX、ΔY、ΔZ、Δθx、Δθy、Δθz)に基づいて、例えば比例−積分制御(PI制御)を行って、速度指令(VX0、VY0、VZ0、Vθx0、Vθy0、Vθz0)を出力する。なお、位置制御器63は、PI制御を行う制御器である必要はなく、比例−積分−微分制御(PID制御)を行う制御器であってもよいし、比例制御あるいは積分制御を行うだけの制御器であってもよい。また、比例制御を積分制御で補償する形態のPI制御ではなく、積分制御を比例制御で補償する形態のIP制御あるいはIPD制御を行う制御器であってもよい。
The
一方、加速度センサ群17の出力(AX1、AY1、AY2、AZ1、AZ2、AZ3)は、HPF71でその低周波成分(例えば約20Hz以下の成分)が除去され、第2座標変換部72に入力される。第2座標変換部72は、加速度センサ群17の出力(AX1、AY1、AY2、AZ1、AZ2、AZ3)を、露光装置本体部の重心の6自由度の加速度成分(AX、AY、AZ、Aθx、Aθy、Aθz)に座標変換して出力する。この加速度成分(AX、AY、AZ、Aθx、Aθy、Aθz)は積分器73によって1階積分され、速度成分(VX、VY、VZ、Vθx、Vθy、Vθz)に変換される。
On the other hand, the output (AX 1 , AY 1 , AY 2 , AZ 1 , AZ 2 , AZ 3 ) of the
減算器74は、位置制御器63から出力された速度指令(VX0、VY0、VZ0、Vθx0、Vθy0、Vθz0)と、積分器73の速度成分(VX、VY、VZ、Vθx、Vθy、Vθz)との偏差(ΔVX、ΔVY、ΔVZ、ΔVθx、ΔVθy、ΔVθz)を出力する。速度制御器75は、その偏差(ΔVX、ΔVY、ΔVZ、ΔVθx、ΔVθy、ΔVθz)を入力し、露光装置本体部の重心に加えるべき力の指令値(Fx、Fy、Fz、Fθx、Fθy、Fθz)を算出する。なお、この速度制御器75でも、位置制御器63と同様に、PI制御等により、指令値(Fx、Fy、Fz、Fθx、Fθy、Fθz)が算出される。
The
この指令値は、後述するフィードフォワード制御系200や外乱オブザーバ201による補償後、非干渉化演算部65に入力される。非干渉化演算部65は、非干渉化演算を行い、この6自由度の指令値(Fx、Fy、Fz、Fθx、Fθy、Fθz)をボイスコイルモータ群311の各ボイスコイルモータ311A〜311Dと、ボイスコイルモータ群12のボイスコイルモータ12A〜12Cへの各指令値に変換し、それぞれへの指令値を各ボイスコイルモータ311A〜311D、12A〜12C(実際にはそれらのモータの電流供給源(駆動装置))に出力する。
This command value is input to the
本実施形態では、上述した位置、速度フィードバック制御系を補償するフィードフォワード制御系200及び外乱オブザーバ201を備えている。まず、そのフィードフォワード制御系200について詳細に説明する。
The present embodiment includes the
図4に示されるように、フィードフォワード制御系200は、第3座標変換部91と、フィードフォワード(以下、「FF」と略述する)制御器92と、第4座標変換部93と、加算器94、95、96とを備えている。図4では、この加速度センサ18A〜18Dが、まとめて加速度センサ群18として示されている。
As shown in FIG. 4, the
この加速度センサ18A〜18Dで計測されたZ軸方向の加速度は、制御装置50に入力され、第3座標変換部91に入力される。第3座標変換部91は、加速度センサ18A〜18Dによって計測された加速度成分を、アクチュエータ部31A〜31Dにおける加速度成分に変換する。
加速度 The acceleration in the Z-axis direction measured by the
このアクチュエータ部31A〜31Dにおける加速度成分は、FF制御器92に入力される。
加速度 The acceleration components in the
本実施形態では、鏡筒定盤25を基盤とする露光装置本体部とアクチュエータ部31A〜31Dなどから成る振動系を、2次の振動系モデルとして近似している。したがって、本実施形態では、このFF制御器92として、以下の伝達関数G(s)に示されるような2次フィルタを適用する。
In the present embodiment, a vibration system including the exposure apparatus main body based on the
この2次フィルタは、アクチュエータ部31A〜31Dにおける加速度成分を、アクチュエータ部31A〜31Dから露光装置本体部に伝達される振動成分に変換するものである。
This secondary filter converts the acceleration components in the
なお、この2次フィルタにおいて、Mnはこの振動系における質量、Cnは粘性摩擦係数、Knはばね定数、sはラプラス演算子であり、nにはA〜Dのいずれかが代入される。 In this secondary filter, Mn is the mass in this vibration system, Cn is the viscous friction coefficient, Kn is the spring constant, s is the Laplace operator, and any of A to D is substituted for n.
すなわち、このFF制御器92では、アクチュエータ部31A〜31D各々について、それぞれ質量、粘性摩擦係数、ばね定数の異なる2次フィルタが用意されている。例えば、アクチュエータ部31Aに対応する加速度成分は、質量MA、粘性摩擦係数CA、ばね定数KAから成る2次フィルタに入力され、アクチュエータ部31Bに対応する加速度成分は、それぞれ質量MB、粘性摩擦係数CB、ばね定数KBから成る2次フィルタに入力される。すなわち、各アクチュエータ部の加速度成分はそれぞれ別の係数を有する2次フィルタに入力される。こうすることによって、アクチュエータ部毎に、異なった制御パラメータの振動モデルを設定し、各アクチュエータの特性に応じたきめ細かな振動制御を実現することができるようになる。なお、それぞれの2次フィルタの出力は、第4座標変換部93に入力される。
That is, in the
第4座標変換部93は、2次フィルタの出力、すなわち各アクチュエータ部31A〜31Dから露光装置本体部に伝達される振動成分を、露光装置本体部の重心におけるZ軸方向、θx方向、θy方向の振動成分(Fz’、Fθx’、Fθz’)に座標変換し、それを、Z軸方向、θx方向、θy方向の指令値の補償値として出力する。
The fourth coordinate
第4座標変換部93の出力、すなわち、床振動から伝達された露光装置本体部の重心における振動成分(Fz’、Fθx’、Fθz’)は、加算器94、95、96によって、速度制御器75から出力される指令値のうち、対応するZ軸方向、θx方向、θy方向の指令値(Fz、Fθx、Fθy)にそれぞれ加算される。
The outputs of the fourth coordinate
非干渉化演算部65は、上述のようなフィードフォワード制御系200によって補償された6自由度の指令値を、各アクチュエータ311A〜311D、12A〜12Cへの指令値(電流供給源に対する電流指令値)に変換して出力する。
The
次に、外乱オブザーバ201による補償について説明する。この外乱オブザーバ201は、露光装置本体モデル101と、減算器102と、LPF103とを備えている。
Next, compensation by the
第1座標変換部61の出力、すなわち露光装置本体部の重心における6自由度の変位は、露光装置本体モデル101にも入力される。この露光装置本体モデル101は、鏡筒定盤25を基盤とし、投影光学系PL等を含む露光装置本体部及びアクチュエータ部12A〜12D等を含む振動系のモデルである。露光装置本体モデル101は、第1座標変換部61の出力、すなわち露光装置本体部の6自由度の変位に対応する6自由度の仮想指令値を出力するように構成されている。
The output of the first coordinate
露光装置本体モデル101から出力された仮想指令値は、減算器102において、非干渉化演算部65に入力される前の実際の指令値によって減算される。この減算値が、この外乱オブザーバ201によって推定される推定外乱となる。なお、露光装置本体モデル101は、実際の露光装置本体部とのずれが少ないモデルであることが望ましいが、例えば、露光装置本体部及びアクチュエータ部を2次モデルとして近似し、そのうえ、粘性摩擦係数とばね定数とを共に0と仮定し、演算を簡略化した伝達関数(F(s)=Mn・s2)を露光装置本体モデル101の伝達関数として適用することもできる。このようにすれば、露光装置本体モデル101と実際の露光装置100のモデルのずれ、すなわち、粘性摩擦要素やばね要素により発生する成分は、外乱オブザーバ201の推定外乱成分に含まれるようになり、その効能によって、露光装置本体に発生する振動が効果的に抑制されるようになる。
The virtual command value output from the exposure apparatus
減算器102の出力、すなわち推定外乱は、LPF103によってその高周波成分が除去され、減算器104において、非干渉化演算部65に入力される指令値から減算される。したがって、非干渉化演算部65には、外乱オブザーバ201によって推定された推定外乱成分が除去された指令値が入力されるようになる。
出力 The output of the
なお、図4では、鏡筒定盤を含む露光装置本体部の振動をアクチュエータ部31A〜31Dによって抑制する制御系のみ示したが、露光装置本体のうち、レチクルステージ定盤33を基盤とする部分(第1ステージ系)をアクチュエータ部39A〜39Dによって駆動制御する振動制御系の制振装置や、露光装置本体のうち、ウエハステージ定盤29を基盤とする部分(第2ステージ系)をアクチュエータ部38A〜38Dによって駆動制御する振動制御系の制振装置にも図4に示すような、フィードフォワード制御系200や外乱オブザーバ201と同様の補償制御系を適用することができることはいうまでもない。また、図1の露光装置ではアクチュエータ部39A〜39Dを介してレチクルステージ定盤33を支持するものとしたが、必ずしもアクチュエータ部39A〜39Dをアクチュエータ部31A〜31Dと併用しなくてもよく、アクチュエータ部39A〜39Dを設けないでアクチュエータ部31A〜31Dのみとしてもよい。この場合、レチクルステージ定盤33と鏡筒定盤25とを一体と見なして、レチクルステージ定盤33を含む鏡筒定盤25を基盤とする部分を制御対象として、アクチュエータ部31A〜31Dによって駆動制御する振動制御系の制御装置に図4の補償振動系(フィードフォワード制御系200、外乱オブザーバ201)を適用してもよい。さらに、図1の露光装置では鏡筒定盤25とウエハステージ定盤29とをそれぞれ異なるアクチュエータ部31A〜31D、38A〜38Dで支持するものとしたが、例えばウエハステージ定盤29を鏡筒定盤25から吊り下げて支持する構造とすることで、アクチュエータ部38A〜38Dを設けないでもよい。この場合、少なくとも鏡筒定盤25とウエハステージ定盤29とを一体と見なして、定盤29を含む、鏡筒定盤25を基盤とする部分をアクチュエータ部31A〜31Dによって駆動制御する振動制御系の制御装置に図4の補償振動系を適用してもよい。
Although FIG. 4 shows only the control system that suppresses the vibration of the exposure apparatus main body including the lens barrel base by the
また、露光装置100は走査型露光装置であるため、レチクルステージRSTのレチクル走査ステージ24Aは、ウエハステージWSTのXYステージ14のステッピングの際には停止しているが、走査露光時には、ウエハステージWSTのXYステージ14と逆向きに、投影光学系PLの投影倍率の逆数倍の距離だけ移動する。この場合、レチクル走査ステージ24Aの加減速時において、鏡筒定盤25によって支持される部分に振動が発生する。そこで、レチクル走査ステージ24Aの加速度と逆向きの反力の指令値を制御装置50のフィードバック制御系にフィードフォワード入力し、レチクル走査ステージ24Aの加減速時に発生する振動を抑制するようにしてもよい。
Further, since
また、走査露光中のレチクルステージRSTの移動により、露光装置本体のうち、鏡筒定盤25によって支持される部分の重心位置が変動し、その変動によって、鏡筒定盤25が傾斜する可能性がある。したがって、制御装置50には、図4に示される構成に加え、鏡筒定盤25の傾斜に対応する計測値を入力し、その計測値に基づいて、鏡筒定盤25の傾斜を補正するための補正値を算出し、その補正値をアクチュエータ部31A〜31D等への指令値に加算するようにしてもよい。
Also, the position of the center of gravity of the portion of the exposure apparatus main body supported by the
図5は、図1〜図4の実施形態における、振動制御系の一変形例を示す制御ブロック図である。図5において、図4の構成要素と同一の機能を有するものについては同一の符号を付して、その機能の説明を適宜省略する。図5の制御装置50’が図4の制御装置50と異なる点は、FF制御器92と第4座標変換部93との間に外乱オブザーバ非干渉制御器501が挿入されている点である。図4の制御装置50において、前述のように外乱オブザーバ201で推定される推定外乱は、LPF103でその高周波成分が除去された後、減算器104で速度制御器75から出力された指令値から減算される。したがって、外乱オブザーバ201の性能はLPF103によって決定されると言え、LPF103で設定される周波数よりも低い周波数領域で所望の性能を達成することができる。この場合、フィードフォワード制御系200によって補償された指令値に、LPF103で設定される周波数よりも低い周波数領域の誤差が含まれると、この誤差成分が外乱オブザーバ201で補償できず、そのまま位置制御誤差となる可能性がある。このような、フィードフォワード制御と外乱オブザーバとの干渉関係によって生じる影響を解決するために、図5の制御装置50’では、外乱オブザーバ非干渉制御器501をFF制御器92と第4座標変換部93との間に設けることで、前記干渉関係が生じないようにしている。
FIG. 5 is a control block diagram showing a modified example of the vibration control system in the embodiment of FIGS. 5, components having the same functions as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and descriptions of the functions will be omitted as appropriate. The control device 50 'of FIG. 5 differs from the
なお、本説明では、外乱オブザーバによって所望の性能が達成できる周波数領域と、フィードフォワード制御系200によって補償された指令値に含まれる誤差の周波数領域とを分離することを、「フィードフォワード制御と外乱オブザーバとを非干渉化する」こととし、そのための手段を単独手段か複数要素の組み合わせかに関わらず、外乱オブザーバ非干渉制御器と定義した。外乱オブザーバ非干渉制御器501の構成としては、例えば、LPF103と相補関係にあるHPFを用い、このHPFの設定値(例えば、カットオフ周波数)をLPF103のその設定値よりも高くなる(フィルタへの入力を1とし、HPFの出力をHPFとし、LPF103の出力をLPFとしたときに、HPF=1−LPFの関係を満たす)ようにすればよい。また、このHPFの出力と、アクチュエータ31A〜31Dと振動を計測する加速度センサ18との間に設定される機械伝達特性との積が出力されるように外乱オブザーバ非干渉制御器501を構成しても良い。また、図5においては、FF制御器92と第4座標変換部93との間に外乱オブザーバ非干渉制御器501を設けたが、これに限定されるものではない。
In this description, the separation of the frequency domain in which the desired performance can be achieved by the disturbance observer and the frequency domain of the error included in the command value compensated by the
以上詳細に述べたように、本実施形態では、速度制御器75から出力される指令値のうち、Z軸方向、θx方向、θy方向の指令値(Fz、Fθx、Fθy)は、ベースプレート21上に配置された加速度センサ群18によって検出された加速度、すなわち床面Fから伝達される振動成分を計測し、その計測値に基づくフィードフォワード制御を行って、ボイスコイルモータ群311、12への指令値を補償している。したがって、本実施形態では、床面Fに発生する振動成分を直接検出して、検出された振動成分に基づいたフィードフォワード系による制振制御を遅れなく実行することができるようになるので、床面Fから伝達される外乱振動の制振効果を向上させることができる。
As described above in detail, in the present embodiment, among the command values output from the
また、外乱オブザーバ201によって、アクチュエータ群311、12へ入力される指令値と、変位センサ群19の出力に基づいて露光装置本体モデル101によって推定される仮想指令値とのずれを求めることによって外乱成分を抽出し、そのずれを実際の指令値から減算する。そのため、本実施形態では、ボイスコイルモータ群311、12への指令値を、その外乱成分が補償された指令値とすることができるので、外乱振動の制振効果を向上させることができる。
The
また、上記実施形態の露光装置100によれば、加速度センサ18A〜18D、制御装置50(又は50’)、アクチュエータ部31A〜31D等を備える制振装置により、露光装置本体を構成する少なくとも一部(本実施形態では、鏡筒定盤25を基盤とする部分)が保持されるので、その露光装置本体の振動が効果的に抑制され、これにより露光精度を高精度に維持することが可能となる。
Further, according to the
なお、上記実施形態では、振動制御系の補償系として、フィードフォワード制御系200及び外乱オブザーバ201を両方備えるものとしたが、いずれか一方だけ備えているようにしてもよい。
In the above embodiment, both the
なお、上記実施形態におけるフィードフォワード制御系200では、フィードフォワード制御による補償を速度制御器75から出力される指令値に対して行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィードフォワード制御系200による補償は、位置制御器63から出力される速度指令値に対して行ってもよいし、位置フィードバックや位置制御器63に入力される位置偏差に対して行っても良い。
In the
また、上記実施形態では、ボイスコイルモータ群311、12の駆動制御による振動制御系に対してフィードフォワード制御系200や外乱オブザーバ201を導入したが、エアマウント駆動系82に対して、フィードフォワード制御系や外乱オブザーバを導入してもよい。また、床振動の振動成分に基づく振動制御は、フィードフォワード制御でなくてもよく、例えばフィードバック制御であってもよい。また、制御装置50(又は50’)は、6自由度の振動制御を行う制御装置であったが、これは、5自由度以下の制御装置であってもよい。また、制御装置50(又は50’)は、位置フィードバック制御及び速度フィードバック制御の両方を実行する制御装置であったが、どちらか一方の制御のみであってもよく、逆に、位置及び速度フィードバック制御に加え、さらに加速度フィードバック制御を行ってもよい。
In the above embodiment, the
また、加速度センサ17A〜17C等のセンサの設置位置は、上記実施形態の位置に限定されるものではなく、露光装置本体に発生する振動成分を所定の精度以上に検出できるような位置であればよい。
The installation positions of the sensors such as the
また、上記実施形態では、床振動を検出するセンサとして加速度センサを適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、速度センサや変位センサ等の他のセンサであっても良い。 In the above embodiment, the acceleration sensor is applied as a sensor for detecting floor vibration. However, the present invention is not limited to this, and another sensor such as a speed sensor or a displacement sensor may be used.
また、上記実施形態では、加速度センサ群18によって検出されるZ軸方向の振動成分(加速度成分)のみに基づいて、フィードフォワード制御を実行したが、Z軸方向の振動成分に加え、X軸方向、Y軸方向の成分あるいは回転成分等を検出して、本実施形態と同様のフィードフォワード制御を行ってもよい。
In the above-described embodiment, the feedforward control is performed based on only the vibration component (acceleration component) in the Z-axis direction detected by the
また、上記実施形態では、フィードフォワード制御器92は、2次フィルタであったが、これは、1次フィルタなど、他の伝達関数で表される制御器であってもよい。なお、フィードフォワード制御器92のMn、Cs、Kn等の制御パラメータの値や、外乱オブザーバ201の露光装置本体モデル101のパラメータの値は、事前に露光装置100の構造シミュレーション等によって割り出された値であってもよく、後で作業者によって容易に調整可能となっていてもよい。
Also, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、露光装置本体部(投影光学系)の制御量(観測量)として、加速度センサ群17と変位センサ群19の出力を用いたが、いずれか一方のセンサ群を設けなくてもよい。この場合には、例えば、加速度センサ群17の出力である加速度を2階積分することによって、変位センサ群19の出力に相当する変位成分を求め、その変位成分を位置フィードバック制御に用いればよい。また、変位センサ群19と第1座標変換部61との間に、HPF71と同等の時定数を有するハイパスフィルタを設けてもよい。
In the above-described embodiment, the outputs of the
アクチュエータ部31A〜31Dの構成は、図2に示すような構成には限定されず、ボイスコイルモータ311A〜311Dと、空圧式アクチュエータ312A〜312Dの位置関係には、種々の形態が考えられうるが、本発明では、これらの位置関係が、ボイスコイルモータによる高周波成分の振動制御と、空圧式アクチュエータによる低周波成分の制御とが、互いの制御性能を悪化させないような配置関係にあることが望ましい。また、上記実施形態では、アクチュエータとして、ボイスコイルモータや空圧式アクチュエータを用いたが、本発明は、アクチュエータの種類に限定されるものではなく、例えば、アクチュエータとして、圧電素子やEIコア等を用いてもよい。また、各アクチュエータ部の一部、例えば4本のアクチュエータ部31A〜31Dのうちの1つのアクチュエータ部をパッシブな防振機構に代えてもよい。
The configuration of the
制御装置50(又は50’)は、ハードワイヤードで構成されていてもよいし、その一部が、CPU(中央演算処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)等から成るいわゆるマイクロコンピュータ(又はワークステーション)を含んで構成されていてもよい。一般には、マイクロコンピュータで構成した方が、制御アルゴリズムの変更などのメンテナンスを短時間で実行できるので有利である。 The control device 50 (or 50 ′) may be configured by hard wired, and a part thereof is a CPU (central processing unit), a ROM (read only memory), a RAM (random access memory). ), Etc., may be included. In general, it is more advantageous to use a microcomputer because maintenance such as a change in a control algorithm can be performed in a short time.
また、上記実施形態では、図4に示される制御装置50等によって、露光装置本体のうち、鏡筒定盤25を基盤とする投影光学系PLを含む部分やウエハステージ定盤29を基盤とする部分(第2ステージ系)の振動が、効果的に抑制される。
In the above-described embodiment, the portion including the projection optical system PL based on the
また、上記実施形態では、ウエハステージ定盤29が、第1コラムから分離されたタイプの装置であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ウエハステージ定盤29が、鏡筒定盤25と構造的に分離されていないタイプの露光装置にも適用することができる。また、レチクルステージ定盤33と支持柱27との間にアクチュエータ部39A〜39Dがなくてもよい。即ち、上記実施形態の露光装置では、鏡筒定盤25を支持するアクチュエータ部31A〜31Dのみ、あるいはこれに加えてウエハステージ定盤29を支持するアクチュエータ部38A〜38Dを設けるだけでもよい。
Further, in the above embodiment, the
さらに、上記実施形態の露光装置では床面Fから伝達される振動のみ、あるいはこの振動に加えて、レチクルステージRSTやウエハステージWSTの移動によって生じる重心位置変動(偏荷重)に伴う鏡筒定盤25、ウエハステージ定盤29の傾斜は、前述のアクチュエータ部31A〜31D、38A〜38Dでその発生の抑制や補正を行うようにし、レチクルステージRSTやウエハステージWSTの移動時に生じる反力(振動)は、前述のアクチュエータ部とは別に設けられる防振機構でその発生を抑制するようにしてもよい。この防振機構としては、例えばカウンターマスの移動でその反力を相殺する、運動量保存則を利用したカウンターマス方式、あるいは鏡筒定盤25を支持する支持柱23とは別設されるフレーム(リアクション・バー)を介してその反力を床などに逃がすリアクションフレーム方式などを採用することができる。
Further, in the exposure apparatus of the above-described embodiment, only the vibration transmitted from the floor surface F, or in addition to this vibration, the lens barrel base due to the change in the center of gravity (unbalanced load) caused by the movement of the reticle stage RST or the wafer stage WST. 25, the inclination of the wafer
また、上記実施形態の露光装置ではその本体部をベースプレート21上に設置するものとしたが、例えばベースプレート21の代わりにキャスターフレームを用いてもよいし、あるいはベースプレート21などを設けないで床面Fに前述のアクチュエータ部を設置してもよい。さらに、上記実施形態の露光装置では照明ユニットILUを構成する照明光学系の少なくとも一部を鏡筒定盤25などに設置してもよい。即ち、本発明が適用される露光装置(特に本体部)のボディ構造などは上記実施形態に限られるものではなく任意の構造で構わない。
Further, in the exposure apparatus of the above embodiment, the main body is installed on the
また、上記実施形態では、7つのアクチュエータを用いて露光装置本体部の6自由度方向の揺れを抑制する場合について例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、鏡筒定盤25の傾斜を補正できれば良い場合には、アクチュエータとしては、Z方向のアクチュエータが少なくとも3つあれば良い。また、変位センサ、加速度センサ(振動センサ)の数も6つに限られるものではない。また、上記実施形態では、鏡筒定盤25、ウエハステージ定盤29、レチクルステージ定盤33をそれぞれ4本の支持柱で支持したが、これらは少なくとも3本あればよい。また、照明ユニットILUについても、床面Fとの間に、アクチュエータ部31A等と同様なアクチュエータ部を設け、制御装置50等と同様な制御装置を用いて制振制御を行ってもよい。このとき、照明ユニットILUの全体をアクチュエータ部で支持してもよいし、例えば照明ユニットILUの一部が鏡筒定盤25に設置されるときは、残りの部分のみをアクチュエータ部で支持してもよい。
Also, in the above-described embodiment, the case where the swing of the exposure apparatus main body in the direction of six degrees of freedom is suppressed using seven actuators has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when it is sufficient to correct the inclination of the
また、上記実施形態では、制御装置において、加速度センサ18A〜18Dで計測された振動成分を解析して、その振動成分の要因を解析するようにしてもよい。
In the above embodiment, the control device may analyze the vibration components measured by the
前述のように、床面Fから伝達される振動の要因には、戻り振動や、地震、生産ラインの他の装置の振動などがある。制御装置において、FFT(高速フーリエ変換)などの振動解析処理によってその振動成分の固有振動数などを求め、その振動が戻り振動によるものであるか、他の装置から伝達された振動によるものであるかを検出することもできる。 As described above, the factors of the vibration transmitted from the floor F include return vibration, earthquake, and vibration of other devices on the production line. In the control device, the natural frequency of the vibration component is obtained by vibration analysis processing such as FFT (Fast Fourier Transform), and the vibration is due to return vibration or vibration transmitted from another device. Can also be detected.
また、震度が大きい地震などのように、振幅が大きい床振動が発生したときには、作業者や装置の安全確保や、歩留まりの低下の防止のため、そのときの工程を直ちに中止する必要がある場合もある。そのためには、例えば、振動制御を実行する制御装置において、その振動の振幅がある所定値以上となったら、露光等を直ちに中止するようにしてもよい。なお、このような動作を実行する場合には、加速度センサ18A〜18D等で検出された振動成分の振幅をそのままモニタリングしてもよいが、外乱オブザーバによって検出された推定外乱の振幅をモニタリングするようにしてもよい。また、上記振動の計測結果から振幅が大きい振動又は地震などの発生が検知されるときは、ウエハステージ定盤29、レチクルステージ定盤33上で浮上支持されているウエハステージWSTやレチクルステージRSTが、鏡筒定盤25などと衝突しないようにその位置関係を固定することが好ましい。
Also, when floor vibration with large amplitude occurs, such as in an earthquake with a large seismic intensity, it is necessary to immediately stop the process at that time to ensure the safety of workers and equipment and to prevent a decrease in yield. There is also. For this purpose, for example, in a control device that executes vibration control, when the amplitude of the vibration becomes equal to or greater than a predetermined value, exposure or the like may be immediately stopped. When performing such an operation, the amplitude of the vibration component detected by the
なお、上述の振動解析の解析結果や、装置の稼動停止要因(振動要因)などは、不図示の表示装置に表示されるようにしてもよいし、不図示の記憶装置にログデータとして記憶されるようにしてもよい。また、所定値以上の振幅でない床振動であっても、その床振動の振動数に露光装置本体の固有振動数に近いか、あるいはその固有振動数の倍数に近い振動数の床振動が発生した場合にも、露光装置本体に発生する振動が大きくなることが予想されるため、床振動の振動数と装置の固有振動数との差が所定値以内であれば、装置の稼動を停止するようにしてもよい。 Note that the analysis result of the above-described vibration analysis, the operation stop factor (vibration factor), and the like of the apparatus may be displayed on a display device (not shown) or may be stored as log data in a storage device (not shown). You may make it so. Further, even if the floor vibration is not the amplitude equal to or larger than the predetermined value, the floor vibration having a frequency close to the natural frequency of the exposure apparatus body or a frequency close to a multiple of the natural frequency of the exposure apparatus main body occurs. In this case as well, the vibration generated in the exposure apparatus main body is expected to increase, so that if the difference between the vibration frequency of the floor vibration and the natural frequency of the apparatus is within a predetermined value, the operation of the apparatus is stopped. It may be.
なお、上記実施形態では、本発明がシングルウエハステージタイプのステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、ダブルウエハステージタイプのステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置は勿論、ステップ・アンド・リピート型の投影露光装置、あるいはプロキシミティ方式の露光装置など他の露光装置にも適用できる。また、レチクルステージRSTと同様にウエハステージWSTを粗微動ステージとしてもよい。例えば、ボイスコイルモータ又はEIコアなどを用いて、ウエハテーブルTBをX軸及びY軸方向にそれぞれ微動可能とし、かつXY面内で微小回転可能とする。これにより、ウエハステージWSTは、XYステージ14が粗動ステージとなり、ウエハテーブルTBがこの粗動ステージ14に対して6自由度で微動可能な微動ステージとなる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a single wafer stage type step-and-scan type projection exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied not only to a projection exposure apparatus of a system but also to other exposure apparatuses such as a projection exposure apparatus of a step-and-repeat type or an exposure apparatus of a proximity system. Further, similarly to reticle stage RST, wafer stage WST may be a coarse / fine movement stage. For example, using a voice coil motor or an EI core, the wafer table TB can be finely moved in the X-axis and Y-axis directions, and can be slightly rotated in the XY plane. Thereby, in wafer stage WST, XY stage 14 becomes a coarse movement stage, and wafer table TB becomes a fine movement stage capable of fine movement with respect to coarse movement stage 14 with six degrees of freedom.
なお、複数のレンズから構成される照明ユニット、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 In addition, the illumination unit and projection optical system composed of a plurality of lenses are incorporated into the main body of the exposure apparatus, and optical adjustment is performed. The exposure apparatus of the above-described embodiment can be manufactured by connecting and further performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, and the like). It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
また、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、プラズマディスプレイや有機ELなどの表示装置、薄膜磁気へッド、撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン、DNAチップなどを製造するための露光装置などにも適用することができる。また、上記実施形態では、制振装置を露光装置に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、転写マスク、すなわちレチクルの描画装置、マスクパターンの位置座標測定装置などの精密測定機器にも適用可能である。 In addition, the present invention is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but also an exposure apparatus for a liquid crystal for transferring a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, a display apparatus such as a plasma display and an organic EL, and a thin film magnetic head. It can also be applied to an exposure device for manufacturing an imaging device (such as a CCD), a micromachine, a DNA chip, and the like. Further, in the above embodiment, the case where the vibration damping device is applied to the exposure device has been described, but the present invention is not limited to this, and the transfer mask, that is, the reticle drawing device, the mask pattern position coordinate measuring device It is also applicable to precision measuring devices such as.
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、DUV(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク(ステンシルマスク、メンブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。 In addition to micro devices such as semiconductor elements, glass substrates or silicon wafers for manufacturing reticles or masks used in light exposure equipment, EUV exposure equipment, X-ray exposure equipment, electron beam exposure equipment, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern to a substrate. Here, in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light or VUV (vacuum ultraviolet) light, a transmission reticle is generally used, and as a reticle substrate, quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite, Magnesium fluoride, quartz, or the like is used. In a proximity type X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, or the like, a transmission type mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon substrate or the like is used as a mask substrate.
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。 For a semiconductor device, a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on this design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and transferring the reticle pattern to the wafer by the exposure apparatus of the above-described embodiment. This is manufactured through a step of performing, a step of assembling a device (including a dicing step, a bonding step, and a package step), an inspection step, and the like.
以上説明したように、本発明に係る制振装置は、床振動等の外乱振動の制振するのに適している。本発明の露光装置は、感光物体上にパターンを転写するのに適している。 As described above, the vibration damping device according to the present invention is suitable for damping disturbance vibration such as floor vibration. The exposure apparatus of the present invention is suitable for transferring a pattern onto a photosensitive object.
31A〜31D…アクチュエータ部、18A〜18D…加速度センサ(振動計測装置)、50,50’…制御装置(振動制御系)、91…第3座標変換部、92…フィードフォワード(FF)制御器(2次フィルタ)、93…第4座標変換部、100…露光装置、101…露光装置本体モデル、104…減算器、200…フィードフォワード制御系、201…外乱オブザーバ、311A〜311D…ボイスコイルモータ、312A〜312D…エアマウント部、501…外乱オブザーバ非干渉制御器、PL…投影光学系、R…レチクル、W…ウエハ。
31A to 31D: Actuator unit, 18A to 18D: Acceleration sensor (vibration measuring device), 50, 50 ': Control device (vibration control system), 91: Third coordinate conversion unit, 92: Feed forward (FF) controller ( 93: Fourth coordinate conversion unit, 100: exposure apparatus, 101: exposure apparatus body model, 104: subtractor, 200: feedforward control system, 201: disturbance observer, 311A to 311D: voice coil motor, 312A to 312D: air mount unit, 501: disturbance observer non-interference controller, PL: projection optical system, R: reticle, W: wafer.
Claims (14)
床面側から伝達される振動成分を計測する振動計測装置と;
前記制御対象に発生する振動を抑制するために、前記振動計測装置によって計測された振動成分に基づいて前記アクチュエータに与える指令値を算出する振動制御系と;を備え、前記振動制御系は、前記振動計測装置によって計測された振動成分に基づいてフィードフォワード制御を行うことを特徴とする制振装置。 An actuator supporting the controlled object and capable of being driven vertically;
A vibration measuring device for measuring a vibration component transmitted from the floor side;
A vibration control system that calculates a command value to be given to the actuator based on a vibration component measured by the vibration measurement device, in order to suppress vibration generated in the control target. A vibration damping device that performs feedforward control based on a vibration component measured by a vibration measuring device.
その振動計測装置と前記アクチュエータとの間の前記部材の部分が剛体とみなせる範囲内に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の制振装置。 The vibration measuring device,
The vibration damping device according to claim 2, wherein a portion of the member between the vibration measuring device and the actuator is provided within a range that can be regarded as a rigid body.
前記制御対象及び前記アクチュエータを含む振動系を2次モデルに近似することによって前記指令値を算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の制振装置。 The vibration control system,
The vibration suppression device according to any one of claims 1 to 3, wherein the command value is calculated by approximating a vibration system including the control target and the actuator to a secondary model.
前記振動計測装置によって計測された振動成分を、前記アクチュエータの設置位置における振動成分に変換する座標変換系を有することを特徴とする請求項4に記載の制振装置。 The vibration control system,
The vibration damping device according to claim 4, further comprising a coordinate conversion system that converts a vibration component measured by the vibration measuring device into a vibration component at a position where the actuator is installed.
前記座標変換系で変換された振動成分を入力し、前記制御対象に伝達される振動成分を算出して出力する2次フィルタをさらに有することを特徴とする請求項5に記載の制振装置。 The vibration control system,
The vibration damping device according to claim 5, further comprising a secondary filter that inputs the vibration component converted by the coordinate conversion system, calculates and outputs a vibration component transmitted to the control target.
前記2次フィルタから出力された振動成分を、前記制御対象の重心位置に伝達される振動成分に変換する座標変換系をさらに有することを特徴とする請求項6に記載の制振装置。 The vibration control system,
The vibration damping device according to claim 6, further comprising a coordinate conversion system that converts a vibration component output from the secondary filter into a vibration component transmitted to a position of a center of gravity of the control target.
前記制御対象に発生する振動を抑制するために、前記制御対象から得られる制御量に基づいて前記アクチュエータへの指令値を作成し、該指令値によって前記アクチュエータをフィードフォワード制御によって駆動制御する振動制御系と;
前記制御対象のモデルによって前記制御量に基づいて推定される仮想指令値と前記指令値とのずれを外乱成分として推定する外乱オブザーバと;
前記振動制御系が前記指令値によって前記アクチュエータを駆動制御するのに先立って、前記外乱オブザーバによって推定された外乱成分を前記指令値から減算する減算器と;
前記フィードフォワード制御と前記外乱オブザーバとを非干渉化する非干渉制御器と;を備える制振装置。 An actuator supporting the controlled object and capable of being driven vertically;
Vibration control for creating a command value to the actuator based on a control amount obtained from the control object and controlling drive of the actuator by feedforward control based on the command value in order to suppress vibration generated in the control object System;
A disturbance observer for estimating, as a disturbance component, a deviation between a virtual command value estimated based on the control amount by the model of the control target and the command value;
A subtractor for subtracting a disturbance component estimated by the disturbance observer from the command value before the vibration control system drives and controls the actuator according to the command value;
A vibration control device, comprising: a non-interference controller for making the feed forward control and the disturbance observer non-interfering.
前記露光を行う露光装置本体と;
前記露光装置本体の少なくとも一部を制御対象とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の制振装置と;を備える露光装置。 An exposure apparatus for exposing a photosensitive object,
An exposure apparatus main body for performing the exposure;
An exposure apparatus comprising: the vibration suppression device according to any one of claims 1 to 10, wherein at least a part of the exposure apparatus body is a control target.
所定パターンが形成されたマスクを保持するステージを含む第1ステージ系と;
前記感光物体が載置されるステージを含む第2ステージ系と;
露光光を前記感光物体に投影する投影光学系と;を有し、
前記制振装置は、前記第2ステージ系及び前記投影光学系の少なくとも一方を制御対象とすることを特徴とする請求項11又は12に記載の露光装置。 The exposure apparatus body includes:
A first stage system including a stage for holding a mask on which a predetermined pattern is formed;
A second stage system including a stage on which the photosensitive object is mounted;
A projection optical system for projecting exposure light onto the photosensitive object;
13. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the vibration control device controls at least one of the second stage system and the projection optical system.
所定パターンが形成されたマスクを保持するステージを含む第1ステージ系と、前記感光物体が載置されるステージを含む第2ステージ系と、露光光を前記感光物体に投影する投影光学系と、を有し、
前記第2ステージ系を制御対象とする前記制振装置と;
前記投影光学系を制御対象とする前記制振装置と;を備えることを特徴とする請求項11又は12に記載の露光装置。
The exposure apparatus body includes:
A first stage system including a stage that holds a mask on which a predetermined pattern is formed, a second stage system including a stage on which the photosensitive object is mounted, and a projection optical system that projects exposure light onto the photosensitive object; Has,
The vibration suppression device having the second stage system as a control target;
The exposure apparatus according to claim 11, further comprising: the vibration suppression device that controls the projection optical system.
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